S7-1500 Motion Control - Industrial Automation · PDF fileS7-1500 Motion Control 入门指南,...

S7-1500 Motion Control

___________________

___________________

___________________

___________________

___________________

___________________

___________________

SIMATIC

S7-1500 S7-1500 Motion Control

入门指南

10/2013 A5E03982867-02

简介 1

准备工作 2

组态驱动装置 3

创建工艺对象 4

对 PLC 进行编程 5

测试函数 6

更多信息 7

Siemens AG Industry Sector Postfach 48 48 90026 NÜRNBERG 德国

A5E03982867-02 Ⓟ 09/2013 本公司保留技术更改的权利

Copyright © Siemens AG 2013. 保留所有权利

法律资讯警告提示系统

为了您的人身安全以及避免财产损失，必须注意本手册中的提示。人身安全的提示用一个警告三角表示，仅与财产

损失有关的提示不带警告三角。警告提示根据危险等级由高到低如下表示。

危险

表示如果不采取相应的小心措施，将会导致死亡或者严重的人身伤害。

警告

表示如果不采取相应的小心措施，可能导致死亡或者严重的人身伤害。

小心

表示如果不采取相应的小心措施，可能导致轻微的人身伤害。

注意

表示如果不采取相应的小心措施，可能导致财产损失。

当出现多个危险等级的情况下，每次总是使用最高等级的警告提示。如果在某个警告提示中带有警告可能导致人身

伤害的警告三角，则可能在该警告提示中另外还附带有可能导致财产损失的警告。

合格的专业人员本文件所属的产品/系统只允许由符合各项工作要求的合格人员进行操作。其操作必须遵照各自附带的文件说明，特

别是其中的安全及警告提示。由于具备相关培训及经验，合格人员可以察觉本产品/系统的风险，并避免可能的危

险。

按规定使用 Siemens 产品请注意下列说明：

警告

Siemens 产品只允许用于目录和相关技术文件中规定的使用情况。如果要使用其他公司的产品和组件，必须得到 Siemens 推荐和允许。正确的运输、储存、组装、装配、安装、调试、操作和维护是产品安全、正常运行的前

提。必须保证允许的环境条件。必须注意相关文件中的提示。

商标所有带有标记符号 ® 的都是西门子股份有限公司的注册商标。本印刷品中的其他符号可能是一些其他商标。若第三

方出于自身目的使用这些商标，将侵害其所有者的权利。

责任免除我们已对印刷品中所述内容与硬件和软件的一致性作过检查。然而不排除存在偏差的可能性，因此我们不保证印刷

品中所述内容与硬件和软件完全一致。印刷品中的数据都按规定经过检测，必要的修正值包含在下一版本中。

S7-1500 Motion Control 入门指南, 10/2013, A5E03982867-02 3

目录

1 简介 .................................................................................................................................................. 5

2 准备工作 ........................................................................................................................................... 7

2.1 要求 ...................................................................................................................................... 7

2.2 基本操作步骤 ........................................................................................................................ 8

2.3 打开项目 ............................................................................................................................... 9

2.4 切换起始画面 ...................................................................................................................... 10

2.5 粘贴块 ................................................................................................................................ 13

3 组态驱动装置 .................................................................................................................................. 15

3.1 组态 SINAMICS S120 ........................................................................................................ 15

3.2 组态 SINAMICS G120 ........................................................................................................ 23

3.3 使用预设置的驱动装置 ....................................................................................................... 26

4 创建工艺对象 .................................................................................................................................. 29

4.1 组态定位轴 ......................................................................................................................... 29

4.2 组态速度轴 ......................................................................................................................... 33

4.3 使用预设置的工艺对象 ....................................................................................................... 36

5 对 PLC 进行编程 ............................................................................................................................. 37

5.1 用户程序的结构。 ............................................................................................................... 37

5.2 添加运动控制指令 ............................................................................................................... 37 5.2.1 为定位轴添加运动控制指令 ................................................................................................ 37 5.2.2 为速度轴添加运动控制指令 ................................................................................................ 42 5.2.3 使用预设置的函数块 ........................................................................................................... 46

5.3 在循环用户程序中集成运动控制指令 .................................................................................. 48 5.3.1 为定位轴集成运动控制指令 ................................................................................................ 48 5.3.2 为速度轴集成运动控制指令 ................................................................................................ 53 5.3.3 使用预设置的 OB35 ............................................................................................................ 57

5.4 编译和加载项目 .................................................................................................................. 58

6 测试函数 ......................................................................................................................................... 59

6.1 “定位轴”的轴控制面板 ......................................................................................................... 59

6.2 “速度轴”的轴控制面板 ......................................................................................................... 67

6.3 在起始画面中测试该功能。 ................................................................................................ 71

目录

S7-1500 Motion Control 4 入门指南, 10/2013, A5E03982867-02

7 更多信息 ......................................................................................................................................... 73


简介 1

使用 Getting Started S7-1500 Motion Control，可实现自动化任务“调色站”中电机控制部

分的操作。同时帮助用户熟练掌握 S7-1500 Motion Control 中的各种基本功能。可通过

通用站描述文件 (GSD) 组态各个驱动装置的接口，并在用户程序中使用各种指令创建工

艺对象和程序。

本“入门指南”的内容基于 Getting Started S7-1500，并包含有一个相关示例项目。

该示例项目中包含一些预设置的块和对象。这样，就可以按照“入门指南”中的规范要求对

这些块和对象进行修改和编辑。此外，也可以将预设置的块和对象从全局库复制到项目

进行使用。

在本“入门指南”中，不但介绍了各个指令的详细操作步骤，同时也介绍了如何快速从库中

进行对象复制。

任务

使用 S7-1500 Motion Control 控制调色站的搅拌器和传送带。

为此，在项目“Color_Filling_Station”中增加了轴“Conveyor”（传送带）和“Mixer”（搅拌

器）。并在用户程序中已经设定了轴的基本控制逻辑。这两个轴将通过两个接口块集成

到现有的用户程序中。然后，在这些块上执行各个轴的相关指令，并将执行结果写入用

户程序。

简介



准备工作 2 2.1 要求

硬件要求

要运行该“入门指南”，需要安装以下硬件组件：

● 1 × CPU 1511-1 PN (6ES7511-1AK00-0AB0)

● 1 个 S7-1500 负载电流电源 PM 70W 120/230VAC (6EP1332-4BA00)

● 1 根安装导轨 (6ES7590-1AB60-0AA0)

● 1 个数字量输入模块 DI 16x24VDC SRC BA (6ES7521-1BH50-0AA0)

● 1 个数字量输出模块 DQ 16x24VDC/0.5A ST (6ES7522-1BH00-0AB0)

● 2 个前连接器 (6ES7592-1AM00-0XB0)

● 1 个至少为 4 MB 的 SIMATIC 存储卡（如 6ES7954-8LBxx-0AA0）

● 1 根以太网电缆

以上硬件组件包含在以下启动包中：

包含有软件的启动包 S7-1500 (6ES7511-1AK00-4YB5)

这样，无需其它硬件即可组态和编程该“入门指南”。

但是如果要调试所组态的 Motion Control 系统中的特定系统组件，除以上硬件要求之外，

还需要再安装两个驱动装置。而且这两个驱动装置也必须是提前组态和调试过的。

每个驱动装置还必须支持以下 PROFIdrive 报文：

● PROFIdrive 报文 3，用于定位传送带

● PROFIdrive 报文 1，用于控制搅拌器的速度

在该“入门指南”中的示例中将使用以下驱动装置：

● 1 × SINAMICS S120 CU310-2 PN V4.5 驱动装置 (6SL3 040-1LA01-0AA0)

● 1 × SINAMICS G120 CU240E-2 PN(-F) V4.5 驱动装置 (6SL3 244-0BB1x-1FA0)

准备工作 2.2 基本操作步骤


软件要求

要运行该“入门指南”，需要安装以下软件组件：

● SIMATIC STEP 7 Professional V12

● SIMATIC WinCC Advanced V12 或 SIMATIC WinCC Professional V12

示例项目

要运行该“入门指南”，需要安装以下项目文件：

● 示例项目“Color_Filling_Station” 您将在 Siemens 网站 (https://www.automation.siemens.com/salesmaterial-as/interactive-manuals/getting-started_simatic-s7-1500/project/color_filling_station.zip)上找到格式为 ZIP 文件的源项目。

● 库“MotionLib_Color_Filling_Station”

您将在 Siemens 网站 (https://www.automation.siemens.com/salesmaterial-as/interactive-manuals/getting-started_simatic-s7-1500/project/color_filling_station_mc.zip)上找到格式为 ZIP 文件的库。 ZIP 文件中包

含针对此入门指南的库和最终项目。

2.2 基本操作步骤在示例项目“Color_Filling_Station”中，使用 TIA Portal 组态驱动装置和工艺对象。然后，

创建一个 STEP 7 用户程序对驱动装置的运动进行控制。

该过程可以分为以下几个基本步骤：

● 组态驱动装置

● 创建工艺对象

● 对 PLC 进行编程

● 测试函数

https://www.automation.siemens.com/salesmaterial-as/interactive-manuals/getting-started_simatic-s7-1500/project/color_filling_station.zip



https://www.automation.siemens.com/salesmaterial-as/interactive-manuals/getting-started_simatic-s7-1500/project/color_filling_station_mc.zip



准备工作 2.3 打开项目


2.3 打开项目在所包含的示例项目“Color_Filling_Station”中，执行下一步操作。在项目视图中打开项

目。

准备工作 2.4 切换起始画面


2.4 切换起始画面在该 S7-1500 Motion Control 的入门指南中，对项目的可视化功能进行了扩展。如果要

进行扩展，只需切换可视化的起始画面。

步骤

要切换可视化的起始画面，请按以下步骤操作：

1. 打开全局库“MotionLib_Color_Filling_Station”。

2. 在“MotionLib_Color_Filling_Station”全局库中，打开文件夹“主模板 > 开始”(Master copies > Start)。



3. 将“Start screen”拖放到文件夹“Color_Mixing_HMI > 画面”(Color_Mixing_HMI > Screens) 下的各画面中。

将打开“粘贴”(Paste) 对话框。

4. 选择选项“在原来位置替换该对象”(Replace existing objects and move to this location)。

5. 单击“确定”(OK) 进行确认。



扩展起始画面

可通过区域“带有驱动装置的 PLC 或仅用于 HMI 演示”(PLC with drive or HMI demo only) 中的以下按钮，对起始画面进行扩展：

● 是否安装有搅拌器驱动装置：是/否

● 是否安装有传送带驱动装置：是/否

如果要使用这些驱动装置测试调色站，则需将按钮切换为“有”(Yes)。这样，程序将切换

为使用实际的驱动装置。程序将通过该驱动装置的位置对罐进行定位。

如果不使用这些驱动装置测试调色站，则可将按钮切换为“无”(No)。程序将通过位置计算

对罐进行定位。

如果驱动装置对象或工艺对象存在错误，则显示文本将变更并以红色高亮显示。

在消除了错误原因之后，可通过以下停止/复位按钮进行错误确认：

准备工作 2.5 粘贴块


2.5 粘贴块可通过以下预设置的程序块简化执行步骤顺序并避免重复执行：

● 组织块“Main”

● 函数块“Ctrl_PosAxis”

● 函数块“Ctrl_SpeedAxis”

只需将这些程序块从全局库复制到项目中即可。

步骤

要将程序块复制到项目中，请按以下步骤操作：

1. 在项目树中，打开文件夹“Color_Mixing_CPU > 程序块”(Color_Mixing_CPU > Program blocks)。

2. 在“MotionLib_Color_Filling_Station”全局库中，打开文件夹“主副本 > 开始”(Master copies > Start)。

3. 将组织块“Main”拖放到“程序块”(Program blocks) 文件夹下相应的块中。




准备工作 2.5 粘贴块


6. 将函数块“Ctrl_PosAxis”和“Ctrl_SpeedAxis”拖放到“程序块”(Program blocks) 文件夹

中。

7. 编译 CPU 软件。


组态驱动装置 3 3.1 组态 SINAMICS S120

SINAMICS S120 驱动装置用于在调色站中移动传送带。驱动装置可通过通用站描述文件 (GSD) 进行集成。

在以下示例中，在 IRT 通信将使用一个 2 ms 的发送时钟。IRT 是 CPU 和驱动装置之间

的等时同步实时通信。

创建驱动装置

要在网络视图中创建驱动装置，请按以下步骤操作：

1. 打开 TIA Portal 中的网络视图。

2. 在“硬件目录”(Hardware catalog) 任务卡中，打开文件夹“其它现场设备 > PROFINET IO > 驱动装置 > Siemens AG > SINAMICS”(Other field devices > PROFINET IO > Drives > Siemens AG > SINAMICS)。

组态驱动装置 3.1 组态 SINAMICS S120


3. 选择驱动装置“SINAMICS S120 CU310-2 PN V4.5”。

4. 将驱动装置拖放到网络视图中。

该驱动装置将插入到网络视图中。



连接驱动器

要将驱动装置连接到 CPU，请按以下步骤操作：

1. 选择 CPU 的 PROFINET 接口。

2. 在巡视窗口中，打开选项卡“属性 > 常规 > 高级选项 > 实时设置”(Properties > General > Advanced options > Real-time settings)。

3. 在“IO 通信”(IO communication) 区域的“发送时钟”(Send clock) 下拉列表中选择值 2 ms。

4. 在“同步角色”(Synchronization role) 下拉列表的“同步”(Synchronization) 区域中选择

“同步主站”(Sync master)。



5. 然后，将 CPU 作为 IO 控制器指定给驱动装置。

将自动创建一个 PROFINET IO 系统。

将驱动装置作为 IO 设备指定给 PROFINET IO 系统。将 CPU 作为 IO 控制器指定给

驱动装置。



6. 打开拓扑视图。

7. 按住鼠标按钮并在驱动装置的 PROFINET 端口和 CPU 的 PROFINET 端口之间进行

连接。

系统将互连 PROFINET 接口的端口。与驱动装置通信时，端口互连需要使用 IRT。通过端口互连时，可以更为精确地计算出 IRT 通信所需带宽。这样，可以大幅提高系

统性能。



指定标准报文

要为驱动装置指定一个标准报文，请按以下步骤操作：

1. 双击拓扑视图中的 SINAMICS S120 驱动装置。

将打开驱动装置的设备视图。

2. 在硬件目录中，选择驱动装置对象“DO Servo”。



TIA Portal 将自动检查是否可添加所选的对象。如果可以为驱动装置指定对象，则在

设备视图中将显示一个蓝色标记。

3. 双击所选驱动装置对象。

“DO Servo”驱动装置对象将指定给该驱动装置，并显示在设备概览中。

4. 在驱动装置概览中，将驱动装置对象命名为“Drive_Conveyor”。

如果名称唯一，则稍后可以非常便捷地将该驱动装置对象指定给工艺对象。

5. 在硬件目录中，双击 PROFIdrive 的“标准报文 3，PZD-5/9”(Standard telegram 3, PZD-5/9)。

报文 3 将指定给“DO Servo”驱动装置对象，并显示在设备概览中。

6. 在设备视图中选择该驱动装置。



7. 在巡视窗口中，打开选项卡“属性 > PROFINET 接口 [X1] > 高级选项 > 等时同步模

式”(Properties > PROFINET Interface [X1] > Advanced options > Isochronous mode)。

8. 选中“等时同步模式”(Isochronous mode) 复选框。

9. 在“详细信息概览”(Detail overview) 列表中，为列表项“GSD_Device_1/标准报文 3”(GSD_Device_1/Standard frame 3) 选中“等时同步模式”(Isochronous mode) 复选

框。

系统将自动计算总线时间，并与等时同步模式的设置一同显示。

组态驱动装置 3.2 组态 SINAMICS G120


3.2 组态 SINAMICS G120 SINAMICS G120 驱动装置用于在调色站中控制搅拌器的速度。

驱动装置可通过通用站描述文件 (GSD) 进行集成。 SINAMICS G120 包含在调试软件 SINAMICS Startdrive. 中

在以下示例中，在当前的 PROFINET IO 系统添加该驱动装置。在该示例中，CPU 和驱

动装置之间只需进行简单的循环通信。因此，无需进行 IRT 通信。

创建驱动装置

要在网络视图中创建驱动装置，请按以下步骤操作：


2. 在“硬件目录”(Hardware catalog) 任务卡中，打开文件夹“其它现场设备 > PROFINET IO > 驱动装置 > Siemens > SINAMICS”(Other field devices > PROFINET IO > Drives > Siemens > SINAMICS)。

3. 选择驱动装置“SINAMICS G120 CU240E-2 PN(-F) V4.5”。

4. 将驱动装置拖放到网络视图中。

该驱动装置将插入到网络视图中。



将驱动装置连接到网络中


1. 然后，将 CPU 作为 IO 控制器指定给驱动装置。

将驱动装置作为 IO 设备指定给 PROFINET IO 系统。将 CPU 作为 IO 控制器指定给

驱动装置。



插入标准报文

要为驱动装置指定一个标准报文，请按以下步骤操作：

1. 双击网络视图中的 SINAMICS G120 驱动装置。将打开驱动装置的设备视图。

2. 在设备概览中，将驱动装置对象命名为“Drive_Mixer”。

如果名称唯一，则稍后可以非常便捷地将该驱动装置对象指定给工艺对象。

3. 在硬件目录中，双击“标准报文 1，PZD-2/2”(Standard telegram 1, PZD-2/2)。

将标准报文 1 指定给驱动装置并显示在设备概览中。

组态驱动装置 3.3 使用预设置的驱动装置


3.3 使用预设置的驱动装置根据预设置的设备描述文件，通过将全局库中的驱动装置插入到项目中并进行相应连接，

可以简化之前介绍的操作过程。

插入驱动装置

要将全局库中的驱动装置插入到项目中，请按以下步骤操作：


2. 在“MotionLib_Color_Filling_Station”全局库中打开文件夹“主模板 > 最后”(Master copies > Final)。

3. 将驱动装置 "SINAMICS-S120-CU310PN-V4.5" 和 "SINAMICS-G120-CU240E-V4.5" 拖放到网络视图中。



连接驱动装置


1. 选择 CPU 的 PROFINET 接口。

2. 在巡视窗口中，打开选项卡“属性 > 常规 > 高级选项 > 实时设置”(Properties > General > Advanced options > Real-time settings)。

3. 在“IO 通信”(IO communication) 区域的“发送时钟”(Send clock) 下拉列表中选择值 2 ms。

4. 从“同步角色”(Synchronization role) 下拉列表中选择“同步主站”(Sync master)。

5. 将 CPU 作为 IO-Controller 指定给驱动装置。

6. 打开拓扑视图。

7. 按住鼠标按钮并在 SINAMICS S120 驱动装置的 PROFINET 端口和 CPU 的 PROFINET-Port 之间进行连接。

8. 在拓扑视图中选择该驱动装置。

9. 在巡视窗口中，打开选项卡“属性 > PROFINET 接口 [X1] > 高级选项 > 等时同步模

式”(Properties > PROFINET Interface [X1] > Advanced options > Isochronous mode)。

10. 选中“等时模式”(Isochronous mode) 复选框。

11. 在“详细信息概览”(Detail overview) 列表中，为列表项“GSD_Device_1/标准报文 3”(GSD_Device_1/Standard frame 3) 选中“等时同步模式”(Isochronous mode) 复选

框。


创建工艺对象 4 4.1 组态定位轴

可通过定位轴工艺对象控制驱动装置的位置。然后，通过用户程序中的运动控制指令，

为传送带分配定位作业。

在以下示例中，可以创建定位轴工艺对象，并指定给先前组态的 SINAMICS S120 驱动装

置。在此，将通过 PROFIdrive 报文 3 指定驱动装置接口。在该步骤中，系统将自动设

置驱动装置接口的属性。

创建工艺对象时，系统将自动在项目中创建组织块“MC-Servo”和“MC-Interpolator”。

创建定位轴

要创建定位轴，请按下列步骤操作：

1. 在项目树中，打开文件夹“Color_Mixing_CPU > 工艺对象”(Color_Mixing_CPU > Technology objects)。

2. 双击命令“添加新对象”(Add new object)。

创建工艺对象 4.1 组态定位轴


将打开“添加新对象”(Add new object) 对话框。

3. 选择对象“TO_PositioningAxis”。

4. 并输入“TO_Conveyor”，作为工艺对象的名称。

5. 单击“确定”(OK)，确认输入。

将创建该工艺对象并在项目视图中打开。



指定驱动装置

要将驱动装置指定给定位轴并组态所需参数，请按以下步骤操作：

1. 打开组态窗口“硬件接口 > 驱动装置”(Hardware interface > Drive)。

2. 在“驱动装置”(Drive) 列表中，选择 PROFINET 驱动装置 SINAMICS S120 的条目

“Drive_Conveyor”。

定位轴将与该驱动装置进行连接。该驱动装置的过程映像将分配给过程映像分区“TPA OB Servo”。

3. 打开组态窗口“硬件接口 > 数据交换”(Hardware interface > Data exchange)。

4. 检查数据交换的设置：必要时，修改设置使其与驱动装置和编码器的设置相匹配。



组态模数

要组态模数设置，请按以下步骤操作：

1. 打开组态窗口“基本参数”(Basic parameters)。

2. 选中“启用模数”(Enable Modulo) 复选框。

3. 在“起始值”框中输入值 0.0 mm。

4. 在“模数长度”(Modulo length) 框中输入值 54.0 mm。

在本示例中，可以使用扩展参数的默认值。

创建工艺对象 4.2 组态速度轴


4.2 组态速度轴可通过速度轴工艺对象指定驱动装置的速度。然后，通过用户程序中的运动控制指令，

为搅拌器分配运动作业。

在以下示例中，可以创建速度轴工艺对象，并将其指定给先前组态的 SINAMICS G120 驱动装置。在此，将通过 PROFIdrive 报文 1 指定驱动装置接口。在该步骤中，系统将自

动设置驱动装置接口的属性。

在创建定位轴时，已完成组织块“MC-Servo”和“MC-Interpolator”的创建。

创建速度轴

要创建速度轴，请按以下步骤操作：


2. 双击命令“添加新对象”(Add new object)。



将打开“添加新对象”(Add new object) 对话框。

3. 选择对象“TO_SpeedAxis”。

4. 并输入“TO_Mixer”，作为工艺对象的名称。


将创建该工艺对象并在项目视图中打开。



指定驱动装置

在本示例中，可以使用默认的组态值。只需将相应的驱动装置指定给速度轴。

要将驱动装置指定给速度轴，请按以下步骤操作：

1. 打开组态窗口“硬件接口 > 驱动装置”(Hardware interface > Drive)。

2. 在“驱动装置”(Drive) 列表中，选择 PROFINET 驱动装置 SINAMICS G120 的条目

“Drive_Mixer”。

速度轴将与该驱动装置进行连接。该驱动装置的过程映像将分配给过程映像分区“TPA OB Servo”。

3. 打开组态窗口“硬件接口 > 数据交换”(Hardware interface > Data exchange)。

4. 检查参考速度。必要时，调整参考速度使其与驱动装置的设置相匹配。

编译项目

编译项目，对组态进行检查。编译过程应成功完成，无任何错误。

创建工艺对象 4.3 使用预设置的工艺对象


4.3 使用预设置的工艺对象通过将全局库中预设置的工艺对象插入到项目并指定相应的驱动装置，可以简化之前介绍

的操作过程。

插入工艺对象

要将全局库中的工艺对象插入到项目，请按以下步骤操作：

1. 在“MotionLib_Color_Filling_Station”全局库中打开文件夹“主副本 > 最后”(Master copies > Final)。

2. 将工艺对象“TO_Mixer”和“TO_Conveyor”拖放到文件夹“Color_Mixing_CPU > 工艺对

象”(Color_Mixing_CPU > Technology objects) 中。

3. 打开各工艺对象的组态窗口“硬件接口 > 驱动装置”(Hardware interface > Drive)。

4. 在“驱动装置”(Drive) 列表中，选择定位轴的 PROFINET 驱动装置 SINAMICS S120 的条目“Drive_Conveyor”。

5. 在“驱动装置”(Drive) 列表中，选择速度轴的 PROFINET 驱动装置 SINAMICS G120 的条目“Drive_Mixer”。

6. 检查数据交换的设置：必要时，修改设置使其与驱动装置的设置相匹配。

7. 编译项目，对组态进行检查。

编译过程应成功完成，无任何错误。


对 PLC 进行编程 5 5.1 用户程序的结构。

在本示例中，在一个单独的函数块中创建各个轴的用户程序。

所需的运动控制指令将作为实例插入到函数块中。然后，在循环用户程序中调用这些函

数块。

5.2 添加运动控制指令

5.2.1 为定位轴添加运动控制指令

在用户程序的“Ctrl_PosAxis”函数块中插入以下运动控制指令进行定位轴控制：

● MC_Power

● MC_Reset

以下运动控制指令已经插入并与相应的变量互连：

● MC_Home

● MC_MoveRelative

● MC_MoveAbsolute

同时，已完成错误消息传送的程序段编写。

对 PLC 进行编程 5.2 添加运动控制指令


打开函数块

要打开函数块，请按以下步骤操作：


2. 双击函数块“Ctrl_PosAxis”。

将打开该函数块。

以下变量已在“接口”(Interface) 区域中创建：

● "“Axis”- 在循环用户程序中调用函数块时传送工艺对象的变量

● "“Turn_On_Drive”- 通过“MC_Power”指令启动驱动装置

● "“Move_Can_Cycle”- 通过“MC_MoveRelative”指令开始移动轴

● "“Goto_Fillpos”- 通过“MC_MoveAbsolute”指令开始移动轴

● "“Reset”- 进行错误确认

● "“Can_Cycle_Done”- “MC_Relative”指令的反馈

● "“Fillpos_Reached”- “MC_MoveAbsolute”指令的反馈

● "“Error”- 错误消息

● "“temp_Status_power”- 将“MC_Power”指令的反馈与“MC_Home”指令的进行进一步互

连

● "“temp_Position”- 读取实际位置进行可视化



插入 MC_Power

要在函数块中插入运动控制指令“MC_Power”，请按以下步骤操作：

1. 在“指令”(Instructions) 任务卡中，打开“工艺 > 运动控制 > S7-1500 Motion Control”(Technology > Motion Control > S7-1500 Motion Control) 文件夹。

2. 通过拖放操作，将运动控制指令“MC_Power”插入到程序段 1 中。

将打开“调用选项”(Call options) 对话框。



3. 单击“多重背景”(Multi instance) 按钮。


将运动控制指令“MC_Power”添加到程序段 1 中。

5. 将“Axis”变量从“接口”(Interface) 区域中拖放到运动控制指令的“Axis”参数处。

6. 将“Turn_On_Drive”变量拖放到运动控制指令的“Enable”参数处。

7. 将“temp_Status_power”变量拖放到运动控制指令的“Status”参数处。



插入 MC_Reset

要在函数块中插入运动控制指令“MC_Reset”，请按以下步骤操作：

1. 根据“插入 MC_Power”操作指令中的步骤 1 到步骤 5，将运动控制指令“MC_Reset”插入到空白程序段中。

2. 将“Reset”变量拖放到运动控制指令的“Execute”参数处。



5.2.2 为速度轴添加运动控制指令

可通过在用户程序的“Ctrl_SpeedAxis”函数块中插入以下运动控制指令进行速度轴控制：

● MC_Power

● MC_Reset

运动控制指令“MC_MoveVelocity”已经插入并连接到相应的变量：

同时，已完成错误消息传送的程序段编写。

打开函数块

要打开函数块，请按以下步骤操作：


2. 双击函数块“Ctrl_SpeedAxis”。

将打开该函数块。

以下变量已在“接口”(Interface) 区域中创建：

● “Axis”- 在循环用户程序中调用函数块时传送工艺对象的变量

● “Start_Mixing”- 通过“MC_Power”指令启动驱动装置

● “Reset”- 进行错误确认

● “Error”- 错误消息

● “temp_Status_power”- 将“MC_Power”指令的反馈与“MC_MoveVelocity”指令的进行进

一步互连



插入 MC_Power

要在函数块中插入运动控制指令“MC_Power”，请按以下步骤操作：

1. 在“指令”(Instructions) 任务卡中，打开“工艺 > 运动控制 > S7-1500 Motion Control”(Technology > Motion Control > S7-1500 Motion Control) 文件夹。

2. 通过拖放操作，将运动控制指令“MC_Power”插入到程序段 1 中。




3. 单击“多重背景”(Multi instance) 按钮。


将运动控制指令“MC_Power”添加到程序段 1 中。

5. 将“Axis”变量从“接口”(Interface) 区域中拖放到运动控制指令的“Axis”参数处。

6. 将“Start_Mixing”变量拖放到运动控制指令的“Enable”参数处。

7. 将“temp_Status_power”变量拖放到运动控制指令的“Status”参数处。



插入 MC_Reset

要在函数块中插入运动控制指令“MC_Reset”，请按以下步骤操作：

1. 根据“插入 MC_Power”操作指令中的步骤 1 到步骤 5，将运动控制指令“MC_Reset”插入到空白程序段中。

2. 将“Reset”变量拖放到运动控制指令的“Execute”参数处。



5.2.3 使用预设置的函数块

通过将全局库中预设置的函数块插入到项目并互连相应的变量，可以简化之前介绍的操作

过程。

插入函数块

要将函数块从全局库插入到项目中，请按以下步骤操作：




2. 将函数块“Ctrl_SpeedAxis”和“Ctrl_PosAxis”拖放到“Color_Mixing_CPU > 程序

块”(Color_Mixing_CPU > Program blocks) 文件夹中同名的函数块处。


3. 选择选项“替换现有对象并移动到此位置”(Replace existing objects and move to this location)。


对 PLC 进行编程 5.3 在循环用户程序中集成运动控制指令


5.3 在循环用户程序中集成运动控制指令

5.3.1 为定位轴集成运动控制指令

通过相应的函数块，将所创建的控制定位轴的运动控制指令集成到循环用户程序中。函数

块将插入到“Main [OB35]”组织块中并与相应的参数进行互连。

插入函数块

要在循环用户程序中插入函数块，请按以下步骤操作：




2. 打开组织块“Main [OB35]”。

传送带 (SCL_Valve_Conveyor) 的控制逻辑位于程序段 5 中。



3. 将“Ctrl_PosAxis”函数块从项目树中拖放到程序段 11“Motion Control - Positioning Axis (Conveyor)”中。





互连函数块

要将函数块与相应参数进行互连，请按以下步骤操作：


2. 将工艺对象“TO_Conveyor”从项目树中拖放到“Axis_Name”参数处。

3. 在“Turn_On_Drive”参数处，选择变量“HMI_Conv_Sim”。

4. 按住 <Ctrl> 键并将“Conveyor_Move_Cycle”变量（程序段 5）拖放到

“Move_Can_Cycle”参数处。

5. 按住 <Ctrl> 键并将“Conveyor_Find_Fillposition”变量（程序段 5）拖放到

“Goto_Fillpos”参数处。

6. 按住 <Ctrl> 键并将“STOP_RESET_Filling_Process”变量（程序段 5）拖放到“Reset”参数处。

7. 按住 <Ctrl> 键并将“Conveyor_Cycle_Done”变量（程序段 5）拖放到

“Can_Cycle_Done”参数处。



8. 按住 <Ctrl> 键并将“Conveyor_Fillposition_found”变量（程序段 5）拖放到

“Fillpos_Reached”参数处。

9. 在“Error”参数处，选择变量“ERROR_Conveyor”。



5.3.2 为速度轴集成运动控制指令

通过相应的函数块，将控制速度轴的运动控制指令集成到循环用户程序中。函数块将插入

到“Main [OB35]”组织块中并与相应的参数进行互连。

插入函数块

要在循环用户程序中插入函数块，请按以下步骤操作：


2. 打开组织块“Main [OB35]”。

搅拌器 (LAD_Mixer) 的控制逻辑位于程序段 4 中。



3. 将“Ctrl_SpeedAxis”函数块从项目树中拖放到程序段 10“Motion Control Speed Axis (Mixer)”中。





互连函数块

要将函数块与相应参数进行互连，请按以下步骤操作：


2. 将工艺对象“TO_Mixer”拖放到项目树中的“Axis_Name”参数处。

3. 按住 <Ctrl> 键并将“Mixer_ON”变量（程序段 4）拖放到“Start_Mixing”参数处。

4. “Start_Mixing”参数的“HMI_Mix_Sim”变量与“Mixer_ON”变量之间添加一个“与”运算。



5. 按住 <Ctrl> 键并将“STOP_RESET_Filling_Process”变量（程序段 5）拖放到“Reset”参数处。

6. 在“Error”参数处，选择变量“ERROR_MIXER”。



5.3.3 使用预设置的 OB35

通过将预设置的“Main [OB35]”组织块从全局库中插入到项目中，可以简化之前介绍的操

作过程。

“插入 Main [OB35]”

要将组织块“Main [OB35]”从全局库插入到项目中，请按以下步骤操作：


2. 将组织块“Main”拖放到“Color_Mixing_CPU > 程序块”("Color_Mixing_CPU > Program blocks") 文件夹下相应的组织块处。


对 PLC 进行编程 5.4 编译和加载项目




5.4 编译和加载项目编译项目并下载到 CPU 中，以便在下一步中对轴的函数进行测试。

步骤

要编译项目，请按以下步骤操作：

1. 编译项目中所有设备的硬件和软件。

2. 加载所有设备。


测试函数 6 6.1 “定位轴”的轴控制面板

可通过轴控制面板、功能测试调整以及调试定位轴，对传送带进行定位。

该过程可分为以下几步操作：

● 启用工艺对象

● 检查旋转方向

● 检查距离测算

● 检查速度测算

● 调整增益

● 在项目中应用增益

● 评估错误

要求

● 驱动装置已通过调试，可进行使用。

● 已为驱动装置指定了一个 PROFINET 设备名称。

启用工艺对象

要通过轴控制面板启用定位轴，请按以下步骤操作：


2. 打开工艺对象“TO_Conveyor”的组态窗口“组态 > 扩展参数 > 控制循

环”(Configuration > Extended parameters > Control loop)。

3. 在“增益（Kv 因子）”(Gain (Kv factor) 框中输入值 0.0。

如果控制循环中没有增益，则可以直接比较速度的实际值和设定值。检查速度的测算

结构后立即调整增益，并应用到项目中。


5. 加载 CPU。

测试函数 6.1 “定位轴”的轴控制面板


6. 打开工艺对象“TO_Conveyor”的组态窗口。

7. 要创建在线连接并接管工艺对象的主控制，则需单击“获取”(Fetch) 按钮。

将显示一条警告消息。

8. 单击“是”(Yes) 进行确认。

9. 要启用工艺对象，则需单击“启用”(Enable) 按钮。

将启动驱动装置，并输出速度设定值 0。



检查旋转方向

要通过轴控制面板运动轴并检查旋转方向，请按以下步骤操作：

1. 在轴控制面板中选择“点动”(Jog) 模式。

2. 输入一个速度设定值以及所需的加速度、减速度和加加速度值。

3. 单击“正向”(Forward) 或“反向”(Backward) 按钮，将按照正方向或负方向运动。

如果一直按住鼠标按钮，运动将一直进行。

4. 检查实际的旋转方向是否与指定的旋转方向相同。

必要时，可在“工艺对象 > 组态 > 硬件接口 > 数据交换”(Technology object > Configuration > Hardware interface > Data exchange) 下反向旋转方向。

5. 检查驱动装置的实际速度，或者通过外部转速计直接检测电机轴的速度。

如果实际速度与设定的设定值有明显偏差，则需检查编码器的参考速度和参数设置。



检查距离测算

要通过轴控制面板运动轴并检查距离测算，请按以下步骤操作：

1. 标记轴当前的机械位置。

2. 在轴控制面板中，选择“归位设定位置”(Homing setposition) 模式。

3. 在“位置”(Position) 框中输入一个设定值（如 0.0 mm）。

4. 单击“位置设定值”(Position setpoint) 按钮，将实际位置设置为“位置”(Position) 中指定

的值。

5. 选择“相对定位”(Positioning relative) 模式。

6. 为距离和速度输入一个较小的值（如 10 mm 和 100 mm/s）。

7. 要沿正方向运动轴，则需单击“正向”(Forward) 按钮。

8. 通过轴上所选择的设置检查所显示的当前位置是否与实际行进距离相匹配。

如果所显示的当前位置与实际行进距离有偏差，则检查编码器和变速箱组态（“工艺对

象 > 组态 > 扩展参数 > 机械”(Technology object > Configuration > Extended parameters > Mechanics)。



检查速度测算

要通过轴控制面板运动轴并检查速度，请按以下步骤操作：

1. 在轴控制面板中选择“速度设定值”(Speed setpoint) 模式。

2. 输入一个较小的值（如 100 mm/s）作为速度设定值。

3. 要沿正方向运动轴，则需单击“正向”(Forward) 按钮。

4. 检查所显示的当前速度是否与速度设定值相匹配。

如果所显示的当前速度与速度设定值有偏差明显，则需调整参考速度“工艺对象 > 硬件

接口 > 数据交换”(Technology object > Hardware interface > Data exchange)。

5. 单击“停止”(Stop) 按钮，停止运动。



调整增益

通过“调节”(Tuning) 功能，可确定控制轴位置的最佳增益（Kv 因子）。为此，可通过“跟踪”(Trace) 功能记录所组态的定位移动过程中轴速度配置文件。然后，可对记录进行评估

并对增益进行相应调整。

要通过调节确定增益因子，请按以下步骤操作：

1. 在调试窗口中打开调节功能。

2. 必要时，可组态测试步中的间距、持续时间和空间坐标变换等值。

3. 输入增益的起始值。使用一个较低的值启动。 4. 单击“正向”(Forward) 或“反向”(Backward) 按钮，将按照正方向或负方向开始调节测试

步。

根据设定的距离，将输出指定持续时间内的设定值。轴将移动指定的一段距离。将自

动创建该运动的跟踪记录（设定值和实际值）。



5. 评估跟踪记录的曲线。递增调整增益。在输入的每个值之后，单击“正向”(Forward) 或“反向”(Backward) 按钮。这样将应用该值，而且每次都会启动一个新移动和跟踪记

录。

调整增益时，请注意曲线的以下属性：

– 该曲线将显示一段很短的补偿时间。

– 该曲线不会显示实际值的任何反转运动。

– 在逼近设定值时，不会发生超调。

– 该曲线可以显示一个稳定的总体性能（无振荡的曲线）。

在项目中应用增益

要在项目中应用所确定的增益 (Kv)，请按以下步骤操作：

1. 单击“增益”(Gain) 框旁边的图标。

将显示一个下拉列表。

2. 在下拉列表的“项目起始值”(Project start value) 框中输入所确定的增益值。

3. 要禁用工艺对象，则需单击“禁用”(Block) 按钮。

4. 单击“释放”(Relinquish) 按钮，将主控制返回给用户程序。


6. 加载 CPU。



评估错误

如果在使用轴控制面板控制工艺对象时发生错误，则将通过“错误”(Error) 状态进行指示。

要评估错误，请按以下步骤操作：

1. 在 CPU 的快捷菜单中，选择“接收报警”(Receive alarms) 复选框，将在报警显示中显

示错误消息。

2. 要显示工艺对象的错误位，则需单击“更多”(More) 按钮。

3. 评估所有未决错误并消除错误原因。

4. 单击轴控制面板中的“确认”(Confirm) 按钮，确认错误。

说明调整跟随误差限值如果反复显示跟随误差监控中的错误消息，则需临时调整跟随误差限值。

测试函数 6.2 “速度轴”的轴控制面板


6.2 “速度轴”的轴控制面板可通过在轴控制面板上进行速度轴功能测试和调试，实现对搅拌器进行控制。

该过程可分为以下几步操作：

● 启用工艺对象

● 移动和检查轴

● 评估错误

要求

● 驱动装置已通过调试，可进行使用。

● 已为驱动装置指定了一个 PROFINET 设备名称。



启用工艺对象

要通过轴控制面板启用速度轴，请按以下步骤操作：


2. 打开工艺对象“TO_Mixer”的调试窗口。

3. 要创建在线连接并接管工艺对象的主控制，则需单击“获取”(Fetch) 按钮。

将显示一条警告消息。



4. 单击“是”(Yes) 进行确认。

5. 要启用工艺对象，则需单击“启用”(Enable) 按钮。

将启动驱动装置，并输出速度设定值 0。

移动和检查轴

要通过轴控制面板运动轴并控制运动，请按以下步骤操作：

1. 在轴控制面板中选择“点动”(Jog) 模式。

2. 输入一个速度设定值以及所需的加速度、减速度和加加速度值。

3. 单击“正向”(Forward) 或“反向”(Backward) 按钮，将按照正方向或负方向运动。

如果一直按住鼠标按钮，运动将一直进行。

4. 检查实际的旋转方向是否与指定的旋转方向相同。

必要时，可在“工艺对象 > 组态 > 硬件接口 > 数据交换”(Technology object > Configuration > Hardware interface > Data exchange) 下反向旋转方向。

5. 检查驱动装置的实际速度，或者通过外部转速计直接检测电机轴的速度。

如果实际速度与设定的设定值有明显偏差，则需检查编码器的参考速度和参数设置。

6. 要禁用工艺对象，则需单击“冻结”(Block) 按钮。

7. 单击“放弃”(Relinquish) 按钮，将主控制返回给用户程序。



评估错误

如果在使用轴控制面板控制工艺对象时发生错误，则将通过“错误”(Error) 状态进行指示。

要评估错误，请按以下步骤操作：

1. 在 CPU 的快捷菜单中，选择“接收报警”(Receive alarms) 复选框，将在报警显示中显

示错误消息。

2. 要显示工艺对象的错误位，则需单击“更多”(More) 按钮。

3. 评估所有未决错误并消除错误原因。

4. 单击轴控制面板中的“确认”(Confirm) 按钮，确认错误。

测试函数 6.3 在起始画面中测试该功能。


6.3 在起始画面中测试该功能。可通过使用显示起始画面，测试用户程序的功能。

步骤

要测试用户程序的功能，请按以下步骤操作：

1. 保存项目。

2. 将程序下载到 CPU 中。

3. 启动 CPU。

4. 在项目的起始画面中，单击按钮“是否安装有搅拌器驱动装置”(Drive Mixer exists)。

5. 在项目的起始画面中,单击按钮“开始搅拌”(Start mixing)。

将通过运动控制指令“MC_Power”启动搅拌器的驱动装置。

启用工艺对象时 ("MC_Power.Status" = TRUE))，将通过运动控制指令

“MC_MoveVelocity”触发作业。 “MC_MoveVelocity”指令将指定所组态的速度 (100 rpm)。之后，工艺对象将计算速度设定值并发送到驱动装置中。驱动装置将执

行所接收到的设定值并转动搅拌器。

控制程序将在 3 秒后停止操作。之后，将停止并关闭驱动装置。

通过在“MC_MoveVelocity”指令中定义“Velocity”参数，可更改速度。也可以在“扩展参

数 > 空间坐标变换默认值”(Extended parameters > Dynamic default values) 下调整所

组态的空间坐标变换。

测试函数 6.3 在起始画面中测试该功能。


6. 在项目的起始画面中，单击按钮“是否安装有传送带驱动装置”(Drive Conveyor exists)。

将通过运动控制指令“MC_Power”启动传送带的驱动装置。

启用 "MC_Power.Status" = TRUE 时，将通过运动控制指令“MC_Home”触发作业。并将当前位置值作为有效位置。并引用该工艺对象。

7. 在项目的起始画面中，单击按钮“用混合颜色填充颜料罐”(Fill cans with color mixture)。

将填充罐，直到液位到达罐的装填嘴位置之下，然后再填充下一个罐。重复这一过

程，直到注满指定数目的颜料罐（参见图“配方”）。


更多信息 7

诊断/故障排除

错误操作、连线错误以及参数分配不一致，都将导致错误发生。

S7-1500 Motion Control 功能手册中介绍了如何诊断此类错误和报警。

Internet 上的技术服务与支持

除了文档服务外，您还可以使用我们在 Internet (http://www.siemens.com/automation/service&support) 上提供的综合在线知识库。

在那里您会找到：

● 实时通信，提供有关产品的最新信息

● 所需的文档，可以使用服务与支持搜索引擎查找

● 论坛，世界各地的用户和专家可以在此交流使用经验

● 可通过我们的联系方式数据库，查找当地自动化和驱动部门的联系方式。

● 有关现场服务、维修和备件的信息。

http://www.siemens.com/automation/service&support

更多信息


S7-1500 Motion Control - Industrial Automation · PDF fileS7-1500 Motion Control 入门指南,...

Documents

Transcript of S7-1500 Motion Control - Industrial Automation · PDF fileS7-1500 Motion Control 入门指南,...