通過fm353實現(xiàn)與v90的位置控制

1、w w.91HMI.com操作指南 01/2015通過FM353 實現(xiàn) V90 的位置控制FM353、 SINAMICS V90目錄12簡介3V90 的外部脈沖位置（PTI）介紹3模式選擇32.12.2 數(shù)字量輸入/輸出功能42.3 脈沖輸入通道52.4 脈沖輸入形式6電子齒輪比設(shè)置62.53FM353 介紹8概述83.14FM353 與 V90 實現(xiàn)位置項目配置9使用的軟硬件列表9FM353 與V90 的接線104.14.2PTI 模式下 V90ww.91HMI.com4.3. 114.3.1 配置伺服電機(jī)型號114.3.2 V90 的 PTI 模式參數(shù)設(shè)置12FM353 中位置軸的組態(tài)13

2、4.4用面板調(diào)試214.5用程序調(diào)試234.62Copyright ã Siemens AG Copyright year s1簡介SINAMICS V90是西門子推出的一款小型、高效便捷的伺服系統(tǒng)。它作為SINAMICS 驅(qū)動系列的新成員，與SIMOTICS S-1FL6 伺服電機(jī)完美結(jié)合，組成最佳的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)位置、速度和扭矩。通過優(yōu)化的設(shè)計，SINAMICS V90 確保了卓越的伺服性能，實用、穩(wěn)定可靠，能用于貼標(biāo)機(jī)、包裝機(jī)、壓邊機(jī)等等伺服系統(tǒng)。伺服器的進(jìn)線電壓為380V480V -15%10%，功率范圍從0.47Kw，1FL6電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩范圍從1.2733.4Nm。w

3、w.91HMI.com圖1-1 V90伺服驅(qū)動器以及伺服電機(jī)SINAMICS V90 可以與西門子自動化的功能模塊 FM353配合使用，F(xiàn)M353 通過高速輸出口輸出脈沖+方向信號SINAMICS V90 實現(xiàn)速度及位置，本文介紹了具體實現(xiàn)方法。2V90 的外部脈沖位置（PTI）介紹2.1模式選擇SINAMICS V90 伺服驅(qū)動支持 9 種模式，包括 4 種基本模式和5 種復(fù)合模式。基本模式只能支持單一的功能，復(fù)合模式包含兩種基本功能，可以通過DI 信號在兩種基本功能間切換。3Copyright ã Siemens AG Copyright year s模式縮寫表 2-1 V90模

4、式通過參數(shù) P29003 選擇模式，參數(shù)值見表 2-2 和表 2-3 。表 2-2 基本模式選擇數(shù)字量輸入DI10 的功能被固定為模式選擇（C-MODE）。DI10模式選擇信號（C-MODE）狀態(tài)參數(shù)參數(shù)值0（第一種模式）1（第二種模式）4外部脈沖位置模式（PTI）速度模式（S）內(nèi)部設(shè)定值位置模式5速度模式（S）ww.91HMI.comP290036外部脈沖位置模式（PTI）轉(zhuǎn)矩模式（T）內(nèi)部設(shè)定值位置（IPos）模式7轉(zhuǎn)矩模式（T）8速度模式（S）轉(zhuǎn)矩模式（T）表 2-3 復(fù)合模式選擇2.2數(shù)字量輸入/輸出功能V90 集成了 10 個數(shù)字量輸入（DI1DI10）和 6 個數(shù)字量輸出（DO1D

5、O6）端口，其中 DI9 的功能固定為急停，DI10 的功能固定為模式切換，其它DI 和DO 的功能可通過參數(shù)設(shè)置。DI1DI8 的功能通過參數(shù) P29301xP29308x設(shè)置，不同的下標(biāo)中區(qū)分：模式下的功能在不同§ 外部脈沖位置模式：DI1DI8 的功能通過參數(shù)P293010P293080設(shè)置；DO1DO6 功能通過參數(shù) P29330P29335 設(shè)置，不區(qū)分DI 和 DO 默認(rèn)功能設(shè)置請參考表 2-4 和表 2-5 。模式。4Copyright ã Siemens AG Copyright year s參數(shù)參數(shù)值描述P290030(默認(rèn)值)外部脈沖位置模式（PTI）1

6、內(nèi)部設(shè)定值位置模式（IPos）2速度模式（S）3轉(zhuǎn)矩模式（T）基本控制模式外部脈沖位置模式PTI內(nèi)部設(shè)定值位置模式IPos速度模式S轉(zhuǎn)矩模式T復(fù)合控制模式外部脈沖位置與速度切換PTI/S內(nèi)部設(shè)定值位置與速度切換IPos/S外部脈沖位置與轉(zhuǎn)矩切換PTI/T內(nèi)部設(shè)定值位置與轉(zhuǎn)矩切換IPos/T速度與轉(zhuǎn)矩切換S/T表 2-4 數(shù)字量輸入默認(rèn)功能設(shè)置表 2-5 數(shù)字量輸出默認(rèn)功能設(shè)置功能代碼的含義請參考 SINAMICS V90 操作手冊。ww.91HMI.com2.3脈沖輸入通道SINAMICS V90 支持兩個脈沖信號輸入通道，通過 P29014 參數(shù)進(jìn)行脈沖輸入通道選擇。§ 24V 單

7、端脈沖輸入通道，最高輸入頻率 200k Hz；§ 5V 高速差分脈沖輸入（RS485）通道，最高輸入頻率 1M Hz。注意：兩個通道不能同時使用，同時只能有一個通道被激活。5Copyright ã Siemens AG Copyright year sP29014=1(默認(rèn))24V 單端脈沖輸入P29014=05V 高速差分脈沖輸入圖 2-1 24V 單端脈沖輸入接線圖圖 2-2 5V 高速差分脈沖輸入接線圖2.4脈沖輸入形式SINAMICS V90 支持兩種脈沖輸入形式 ，兩種形式都支持正邏輯和負(fù)邏輯，通過 P29010 參數(shù)選擇脈沖輸入形式。§§AB

8、 相脈沖，通過 A 相和 B 相脈沖的相位旋轉(zhuǎn)方向；脈沖+方向，通過方向信號高低電平旋轉(zhuǎn)方向。ww.91HMI.com圖2-3 脈沖輸入2.5電子齒輪比設(shè)置SINAMICS V90 支持電子齒輪比設(shè)置，電子齒輪比功能用來設(shè)置上位的設(shè)定值脈沖對應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，例如上位10000 個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn) 1 圈，負(fù)載移動 10 毫米。圖 2-4 V90 電子齒輪比設(shè)置6Copyright ã Siemens AG Copyright year s電子齒輪比實際是用于脈沖設(shè)定值的縮放。 通過和分母實現(xiàn)，有兩種設(shè)置方法。1. P29011=0，電子齒輪比由 P29012 和 P29013 的比值確定；電

9、子齒輪比= P29012P290132. P290110，電子齒輪比由 編碼器分辨率和 P29011 的比值確定：編碼器分辨率(參考表2 - 6)電子齒輪比=P29011（期望電機(jī)每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)）計算電子齒輪比的方法：1. 已知電機(jī)每轉(zhuǎn)所需要的脈沖數(shù)計算電子齒輪比，例如期望上位5000 個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn) 1 圈，直接設(shè)置 P29011=5000 即可；2. 已知機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)計算電子齒輪比；圖 2-5 V90 電子齒輪比計算利用如下公式計算ww.91HMI.comarrP29012( ) =bd= C= P29013電子齒輪比LU ´ i公式中：r ：編碼器分辨率，電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)一圈編碼器反饋脈

10、沖數(shù)，參考表 2-6d：電機(jī)每轉(zhuǎn)期望的脈沖數(shù)LU ：最小長度，上位機(jī)發(fā)出一個脈沖時，絲杠移動的直線距離或旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的度數(shù)，也是系統(tǒng)所能的最小距離；C ：節(jié)距，負(fù)載每轉(zhuǎn)移動距離或角度；i = n / m ：機(jī)械比，電機(jī)轉(zhuǎn)速/負(fù)載轉(zhuǎn)速；計算電子齒輪比的示例：7Copyright ã Siemens AG Copyright year s圖 2-6 V90 電子齒輪比計算示例注意：1.電子齒輪比的取值范圍是 0.02 至 200； 2.僅可在伺服關(guān)閉狀態(tài)下設(shè)置電子齒輪比。表 2-6 不同編碼器的分辨率FM353 介紹ww.91HMI.com33.1概述FM353 是 S7-300PLC 用

11、于脈沖和方向信號，具有多種步進(jìn)電機(jī)的功能模塊，輸出 5V 差分的模式（點動、開環(huán)、MDI、增量、自動等）。FM353 是開環(huán)沒有大的負(fù)載波動的，無法連接編碼器反饋信號，適用于低負(fù)載且工作。對象分為直線軸、旋轉(zhuǎn)軸。8Copyright ã Siemens AG Copyright year s編碼器類型編碼器分辨率增量型10000絕對型1048576圖 3-1 FM353原理圖關(guān)于 FM353 詳細(xì)介紹及組態(tài)包可參考以下文檔：FM353 常見問題：ww.91HMI.com&loginID=&srno=&FM353 配置及編程入門:&loginID=&am

12、p;srno=&sendtime用于 FM353 和 FM354 的組態(tài)包版本 V4.03.09:&loginID=&srno=&sendtime4通過 FM353 實現(xiàn) V90 位置示例本章節(jié)以一個具體 JOG 實例來完成 FM353 與 V90 實現(xiàn)位置的項目配置。FM353 其他方式的配置請參考 FM353 相關(guān)文檔。4.1使用的軟硬件列表9Copyright ã Siemens AG Copyright year s訂貨號版本數(shù)量表 4-1 硬件列表表 4-2 軟件列表4.2FM353 與 V90 的接線本項目中使用 FM353 接口 X2 發(fā)

13、出脈沖+方向信號V90 做運(yùn)行。由于 FM353 接口 X2 的輸出是 5V 差分信號，因此要連接 V90 的 5V 差分ww.91HMI.com通道。FM353 接口 X1(20 針前連接器)包含 4 個輸入信號，4 個輸出信號，24V 電源輸入和 RM_P，RM_N。V90 的 DI/DO 均為 24V 信號，因此在本實例中將 V90 的 READY 信號與 RM_P 和 RM_N 連接，將 FM353 回參考點的外部開關(guān)信號接到 DI0。FM353 與 V90 的接線如圖 4-1 所示。用戶在應(yīng)用中可根據(jù)實際情況將需要的 V90 DI/DO 信號接入 PLC系統(tǒng)中。10Copyright

14、 ã Siemens AG Copyright year s版本STEP 7 ProfessionalV5.5 SP4FM353/FM354 組態(tài)包V4.03.09V-ASSISTANT1.00.01.08訂貨號版本數(shù)量1CPU314C-2DP6ES7 314-6CF00-0AB01.0.312FM3536ES7 353-1AH01-0AE013SINAMICS V906SL3210-5FE10-4UA01.0314SIMOTICS 1FL61FL6042-1AF61-0AG115電機(jī)功率電纜6FX3002-5CL01-1AD016增量編碼器電纜6FX3002-2CT10-1AD01

15、圖 4-1 FM353 與 V90 的接線ww.91HMI.com4.3V90 PTI 模式下的參數(shù)設(shè)置4.3.1配置伺服電機(jī)型號配置 V90 伺服驅(qū)動器所連接的伺服電機(jī)型號，不同伺服電機(jī)有以下兩種配置方法：§§如果伺服電機(jī)帶有增量編碼器，請在參數(shù) P29000 中配置電機(jī) ID；如果伺服電機(jī)帶有絕對編碼器，伺服驅(qū)動可以自動識別伺服電機(jī)。電機(jī) ID 標(biāo)注在伺服電機(jī)銘牌上，如圖 4-2 所示。11Copyright ã Siemens AG Copyright year s圖 4-2 電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)說明ww.91HMI.com4.3.2V90 的 PTI 模式參數(shù)設(shè)置

16、V90 的 PTI 模式參數(shù)設(shè)置流程如圖 4-3 所示：圖 4-3 PTI 參數(shù)設(shè)置流程本文設(shè)置的參數(shù)見表 4-3：12Copyright ã Siemens AG Copyright year s表 4-3 PTI 模式下 V90 的參數(shù)設(shè)置注意：V90 伺服驅(qū)動器正常工作前必須將 CWL,CCWL,EMGS 信號置為高電平；運(yùn)行前需給伺服使能 SON。4.4FM353 中位置軸的組態(tài)ww.91HMI.com配置參數(shù)之前需要首先安裝 FM353/FM354 配置軟件包。打開 STEP7，進(jìn)入硬件組態(tài)配置硬件后雙擊FM353，點擊Parameter進(jìn)行參數(shù)配置，如圖 4-4 所示。圖

17、 4-4 FM353 MD 參數(shù)設(shè)置界面13Copyright ã Siemens AG Copyright year s參數(shù)設(shè)置說明P29003=0P29003 為設(shè)置模式，等于 0 時為 PTIP29010=0選擇脈沖+方向的形式P29011=1000設(shè)置電子齒輪比，電機(jī)轉(zhuǎn)動一圈需要給定脈沖數(shù)P29014=0脈沖輸入通道：5V 差分脈沖輸入通道P293010=1設(shè)置 DI1 為 SON，伺服使能P293020=2設(shè)置 DI2 為RESET，復(fù)位故障P293030=3設(shè)置 DI3 為 CWL，正限位P293040=4設(shè)置 DI4 為CCWL，負(fù)限位P2544設(shè)定輸出完成信號輸出的幅

18、度P2546設(shè)定偏差可接受的范圍P1520設(shè)定轉(zhuǎn)矩正限幅P1521設(shè)定轉(zhuǎn)矩負(fù)限幅以上是參數(shù)配置界面。其中 MD 按鈕用來配置參數(shù)。SM 按鈕用于輸入增量表。WZK 按鈕輸入刀具補(bǔ)償數(shù)據(jù)。VP 按鈕輸入 NC 程序。Startup 按鈕啟動調(diào)試用的面板。Error display 打開故障診斷。Service data 顯示一些相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)。Trace 可以顯示相關(guān)變量的隨時間變化曲線。首先點擊 MD 按鈕，打開數(shù)。參數(shù)的配置界面，下面說明常用的參ww.91HMI.com圖 4-5MD 參數(shù) Axis Data§§§§§MD7：測量和工作，默認(rèn)是

19、千分之一毫米為。MD8: 設(shè)置為線性軸或旋轉(zhuǎn)軸，此處配置為線性軸。MD6: 軸的名字。MD21: 軟限位的下限。MD22: 軟限位的上限。14Copyright ã Siemens AG Copyright year s圖 4-6 MD 參數(shù)Reference Point§§§§§§MD18：尋找參考點的方式。MD16：參考點坐標(biāo)值 MD27: 參考點偏移MD37.24-27：零脈沖的設(shè)置,此處無需配置MD28：尋找參考點的速度 VA(正常)MD29：尋找參考點的速度 VR(低速)ww.91HMI.com圖 4-7 MD 參

20、數(shù)Dig Inputs15Copyright ã Siemens AG Copyright year s四個輸入點可以進(jìn)行配置，此處將 DI0 設(shè)置為參考點開關(guān)。圖 4-8 MD 參數(shù)Dig Outputs數(shù)字量輸出可以定義為以下功能：§§§§§§§到達(dá)點ww.91HMI.com軸正向運(yùn)行軸反向運(yùn)行M 功能輸出（97）M 功能輸出（98） 啟動使能直接輸出16Copyright ã Siemens AG Copyright year s圖 4-9 MD 參數(shù) Interpolation Dataww.91

21、HMI.com§§§§§§§§MD39：啟動停止頻率MD46: 兩次任務(wù)之間的時間間隔MD47: 恒定頻率下的最小運(yùn)行時間MD40: MD42: MD43: MD44:MD45:轉(zhuǎn)換頻率度 1度 2度 1度 217Copyright ã Siemens AG Copyright year sww.91HMI.com圖 4-10 MD 參數(shù)Drive Data§ MD11/MD12: 電機(jī)轉(zhuǎn)動一圈被控對象的位移 。§ MD13: 電機(jī)轉(zhuǎn)一圈需要的脈沖數(shù) 。此處值與 V90 中的 P290

22、11 設(shè)置相對應(yīng)，為1000。§ MD38: 每電流源周期的增量數(shù)。即電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的步進(jìn)數(shù)被電機(jī)的極對數(shù)除后的結(jié)果。 如電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周的步進(jìn)數(shù)：1000, 電機(jī)的極對數(shù)：50 MD38=1000/50=20§ MD41: FM353 輸出的脈沖最大最大頻率，由步進(jìn)電機(jī)和實際工藝確定。§ MD37.17-19 是否使用 BOOST/PWM 功能，該功能需要驅(qū)動器支持。18Copyright ã Siemens AG Copyright year s圖 4-11 MD 參數(shù)§ MD37:15 針接頭中的 ENABLE 信號是否起作用READY

23、信號是否起作用，可以選擇信號來自 15 針接頭或 DI 輸入脈沖輸出反向ww.91HMI.com方向輸出反向§ MD30: 間隙補(bǔ)償，比如使用絲杠時,絲杠的間隙會導(dǎo)致需要設(shè)置該參數(shù)。精度下降,§§§MD31: 間隙補(bǔ)償方向MD52: 間隙補(bǔ)償速度MD53: 間隙補(bǔ)償模式在本項目中，因為 V90 無法接收和5V 數(shù)字量輸入輸出信號，因此不選擇 15 針接頭中 ENABLE 信號起作用;而伺服驅(qū)動器就緒信號為 24V,接入 RM_P 和 RM_N 端子，選擇“Signal via I/O Connector”選項。19Copyright ã Sie

24、mens AG Copyright year s圖 4-12 MD 參數(shù)§ MD32: M 功能輸出類型§ MD33: M 功能輸出時間§ MD5: 中斷產(chǎn)生：位置到達(dá)，測量結(jié)束，運(yùn)行中塊改變，運(yùn)行中測量ww.91HMI.com圖 4-13 配置完成后將數(shù)據(jù)塊傳輸?shù)?FM 或 PG20Copyright ã Siemens AG Copyright year s參數(shù)配置完成后，點擊 File-Save 保存配置好的參數(shù)，然后關(guān)閉配置界面。點擊圖 13 中的按鈕，“Transfer data to FM”,將“Data blockOffline”中的 DB

25、1210 傳輸?shù)?FM353 中。最終調(diào)試完成后點擊按鈕“Create SDB”，上述 DB 塊中的參數(shù)就會保存到 SDB 中。SDB 后，CPU 上電時會自動將參數(shù)寫到 FM353 中。這樣即使更換FM353 也不需要重新將這些 DB 導(dǎo)入 FM353。如果更改完 MD 參數(shù)，點擊面板的“MD Active”按鈕使修改后的MD 參數(shù)立即生效。否則某些 MD 參數(shù)需要重新上電才能生效。注意：CPU 斷電前最好點擊“Create SDB”按鈕生成 SDB，然后SDB，防止 CPU 重新上電后原有 SDB 中的參數(shù)將 FM353 中修改好的參數(shù)覆蓋掉。4.5用面板調(diào)試完成上述設(shè)置后，將 CPU 切

26、換到 STOP 狀態(tài)，點擊“Startup”圖標(biāo)，打開如下界面?？梢哉{(diào)試 FM353。在調(diào)試界面中首先選則操作模式。共有 7 種操作模式可以選擇。此例選擇“Jogging”模式。ww.91HMI.com圖 4-14 FM353面板調(diào)試界面21Copyright ã Siemens AG Copyright year s，面板的 Operator error 或 Data error 指示燈可能會在調(diào)試過亮起，這時指示有錯誤產(chǎn)生。點擊圖 4-4 的 Error Display 按鈕，會顯示上述界面。在這里可以看到詳細(xì)的出錯信息。通過 Ack 按鈕應(yīng)答Operator error，通過

27、DIQ 按鈕應(yīng)答 Data error 錯誤。ww.91HMI.com圖 4-15 FM353面板 Alarm 界面如圖 4-16，選中 Controller enable，Drive enable。如果想在模擬模式下測試（電機(jī)不動），,Simulation。在 Level 1 中填寫速度級別 1的值，在 Level 2 中填寫速度級別 2 的值。選中速度級別 1 或 2。在Override 參數(shù)中填寫實際速度與設(shè)定速度的百分比。在這里填寫 100%， 即按照設(shè)定速度的 100%運(yùn)行。選中 R+（正向運(yùn)行）或 R-(反向運(yùn)行)，按下空格鍵，電機(jī)即會在點動模式運(yùn)行。22Copyright ã Siemens AG Copyright year s圖 4-16 FM353面板點動模式Display 查看報錯信息，通過 Ack 確如果運(yùn)行中報錯，ww.91HMI.com認(rèn)錯誤。4.6用程序調(diào)試在 SIMATIC MANAGER 的文件菜單下選擇“打開”，在打開項目的框中選擇頁面“例