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简单梳理下EPOS和FB284

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至圣

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主题:【分享】简单梳理下EPOS和FB284
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只看楼主 只看精华 楼主 2019-12-12 09:07:43

一、SINAMICS驱动器的EPOS功能

EPOS(基本位置控制)是位置环在驱动器侧,由驱动器自身完成位置闭环控制的功能。SINAMICS驱动器里S系列(S110、S120)以及V90PN都内置了此功能,而G120系列中CU250S-2需要通过购买授权和CF卡方式获得该功能。

图1:西门子驱动器EPOS功能

基本定位器功能包括以下几个模式:

(1)   设定值直接给定/MDI

(2)   运行程序段

(3)   回参考点

(4)   点动

(5)   运行到固定挡块

二、TIA Portal 驱动库程序

FB284属于TIA Portal提供的驱动库程序,用于基于博途编程环境的S7-1200、S7-1500、S7-300/400等SIMATIC控制器对G/S120、V90等SINAMICS驱动器的基本定位控制。目前博途驱动库主要包含以下三种类型的功能块:

图2:博途常用驱动库

上面提到了循环和非循环数据交换,在功能块里是如何实现的?实际上FB284/FB285用到了DPRD/DAT和DPWR_DAT指令,即“读取标准DP从站的一致性数据”,而FB286/287则使用了RDREC指令和WRREC指令,如图3所示。

图3:博途驱动库调用原理                                       

说明一下:

(1)博途DPWD/DAT和DPWR_DAT指令前身其实就是经典STEP7 V5里的SFC14和SFC15。大家用DP通信控制变频器等应该都用过,在PROFIBUS或PROFINET网络中主站读取或者写入从站(大于4个字节)连续的数据需要使用 SFC14/SFC15,当然也有个别CPU型号可以不需要。

(2)博途RDREC和WRREC指令前身则是经典STEP7 V5里的SFC58和SFC59。

三、FB284的实现过程(以V90PN为例)

如上所述FB284库实际上就是通过一致性读写指令去对111报文的IO进行操作,下面我们自己做一个简单的FB来实现FB284基本功能,主要给大家分析如何对报文操作。

1、111报文

因为是操作111报文,所以我们首先需要了解该报文的详细信息,111报文是带扩展功能定位运行报文,常用于EPOS的控制。111报文在通信组态时映射的IO地址如图4所示,我们实际上就是对此IO的操作,可以看到111报文是12个接受/发送字,每个控制/状态字的含义可以查找V90或G120/S120手册。

图4:111报文映射IO地址

2. FB284管脚、111报文、EPOS功能间的对应关系,如图5/6所示。

图5:控制输出对应关系

图6:状态反馈对应关系

3.EPOS各功能配合111报文控制V90PN的具体步骤

(1)一致性读写

前面说过通过DPWD/DAT和DPWR_DAT指令实现,如图7所示。

图7:一致性读取指令

(2)轴使能

伺服各种运动模式运行的前提就是先使能接通电机,这里就要提到大家耳熟能详的16#047E和16#047F了。大家用西门子G120包括V20变频器都很清楚这是停止(OFF1)和正转启动控制字,再加上速度给定就可以启停运行了。同样基于SINAMICS平台的V90PN伺服也是如此,区别就是伺服轴需要激活不同的运行任务,所以STW1.6一开始是0,由后面具体任务控制。这样V90轴使能就是把16#047E/16#047F控制字里的第6位改为0,也就是16#043E/16#043F。当然驱动器断电后再上电也需要先赋值停止控制字才能转入启动,轴使能程序如图8所示。

图8:轴使能

(3)设定值和反馈值

位置设定值单位是LU,速度的设定值是1000LU/分钟,111报文的OverV控制字10进制整数16384(十六进制16#4000)对应100%的速度设定值,最大设定速度是十进制32767(对应200%)。而实际速度(反馈值)因为是双字,所以十六进制的40000000H 对应100%的速度基准值(P2000的参数值),实际速度值处理程序如下所示。

#Vel_act.%W0 := "111".R[8];

#Vel_act.%W1 := "111".R[7];

#TR[0] := DINT_TO_REAL(#Vel_act);

#TR[1] :=#参考转速 *(#TR[0] / 1073741824);  //16#40000000H//

#当前速度 := REAL_TO_DINT(#TR[1]);

(4)MDI控制

MDI指设定值直接给定,就是通过外部给定来控制驱动器,包括FB284里的运行模式1、2、3三种,如图9所示。

图9:MDI的模式控制

(5)回原点(主动)如图10所示

图10:主动回原点

(6)直接设置参考点

实际就是直接将POS_STW2.1置1。

(7)运行程序段如图11所示

图11:运行程序段

(8)点动/速度如图12所示

图12:点动速度

(9)点动/增量如图13所示

图13:点动增量

(10)设定值实时更改

有时我们需要在当前任务还没结束时触发新的任务(就是加载新的设定值),这时只需要POS_STW1.12置1即可(FB284里的ConfigEPos.%X8就是对应该位)。

4.程序编写注意事项

要注意运行模式切换时报文相关控制位的复位,这样不会导致现有模式的状态干扰到下一模式,比如点动模式里正转和反转位(STW1.8和STW1.9)在其他模式里就要程序里将其置0。下面是编写用于EPOS运行FB的部分程序(参考了FB284),未考虑报警还有容错等处理,只是实现基本功能演示。实际项目中我们都是用官方的FB284库,考虑更全面周到,逻辑更严谨,而且FB284库的程序代码在博途里也能看到。

IF #MODE = 2 THEN

    "111".W[1].%X9 := 0;

    "111".W[1].%X10 := 0;

    "111".W[1].%X12 := #连续接受设定值;

    "111".W[1].%X14 := 0;

    "111".W[1].%X15 := 1;

    "111".W[2].%X2 := 0;

    "111".W[0].%X11 := 0;

    "111".W[0].%X6 := #定位启动;

    "111".W[2].%X5 := 0;

    "111".W[1].%X8 := 1;

    "111".W[0].%X8 := 0;

    "111".W[0].%X9 := 0;

    "111".W[2].%X9 := 0;

    "111".W[2].%X1 := 0;

    IF #TB[3] THEN

        "111".W[0].%X6 := 0;

    END_IF;

END_IF;

IF #MODE = 3 THEN

    IF #正方向 AND NOT #负方向 THEN

        "111".W[1].%X9 := 1;

        "111".W[1].%X10 := 0;

    ELSIF #负方向 AND NOT #正方向 THEN

        "111".W[1].%X9 := 0;

        "111".W[1].%X10 := 1;

    END_IF;

    IF #拒绝任务 THEN

        "111".W[0].%X4 := 0;

    ELSE

        "111".W[0].%X4 := 1;

    END_IF;

    IF #暂停任务 THEN

        "111".W[0].%X5 := 0;

    ELSE

        "111".W[0].%X5 := 1;

    END_IF;

    "111".W[1].%X12 := #连续接受设定值;

    "111".W[0].%X11 := 0;

    "111".W[2].%X2 := 0;

    "111".W[1].%X14 := 1;

    "111".W[1].%X15 := 1;

    "111".W[0].%X6 := #定位启动;

    "111".W[2].%X5 := 0;

    "111".W[0].%X8 := 0;

    "111".W[0].%X9 := 0;

    "111".W[2].%X9 := 0;

    "111".W[2].%X1 := 0;

END_IF;

IF #MODE = 4 THEN

    IF #正方向 AND NOT #负方向 THEN

        "111".W[2].%X9 := 0;

    ELSIF #负方向 AND NOT #正方向 THEN

        "111".W[2].%X9 := 1;

    ELSE

        "111".W[2].%X9 := 0;

    END_IF;

    "111".W[1].%X9 := 0;

    "111".W[1].%X10 := 0;

    "111".W[1].%X12 := 0;

    "111".W[2].%X2 := #原点开关;

    "111".W[0].%X11 := #定位启动;

    "111".W[2].%X5 := 0;

    "111".W[0].%X8 := 0;

    "111".W[0].%X9 := 0;

"111".W[2].%X1 := 0;

图14:自制的简易类FB284功能块

个人总结:大家知道西门子驱动器都叫SINAMICS系列,所有产品遵循通用的平台架构设计,EPOS是SINAMICS里的一个标准功能。实际上就是在变频器速度控制(通过1#报文)基础上扩展了位置控制(通过111报文)就变成了EPOS(基本定位控制),无论是什么驱动器还是离不开电流环-速度环-位置环这样一个由内及外的套路。FB284的使用跟速度控制一样很简单,因为最核心的位置环是伺服完成的,我们仅仅是操作了一下报文而已。当然PLC负责位置环也是一样(比如工艺对象),核心的位置环也是PLC系统内部完成的,我们只是调用了PLCOPEN指令完成一些逻辑控制。



 
精华帖版主置评: 挺用心写的一篇使用总结。值得一看。-yming
推荐帖推荐理由: 一篇很适合刚刚入门运动控制的坛友的文章,很多了会用了但是缺不知道控制原理! (推荐人:菲戈)
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至圣

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只看楼主 只看精华 1楼 2019-12-12 09:33:23

挺好的一种控制方法,适合PTP的应用减少PLC的负担。西门子比较贴心规范好报文后可以使用标准库。

用其他品牌PLC的可能需要自己写库文件


欢迎交流,QQ:2301013064 邮箱:feige6@139.com
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游士

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只看楼主 只看精华 2楼 2019-12-13 10:12:41

厉害啊,学习帮助很大啊


任重而道远
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奇侠

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只看楼主 只看精华 3楼 2019-12-13 10:16:36


够详细的,感谢楼主分享


 
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奇侠

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只看楼主 只看精华 4楼 2019-12-13 12:04:04

跟着好好学学


 
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侠圣

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只看楼主 只看精华 5楼 2019-12-13 22:38:48

这个不点个赞都对不起楼这分享精神了!赞!


 
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侠客

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只看楼主 只看精华 6楼 2019-12-14 08:33:26

正在学习这方面的知识,感谢分享!


 
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侠客

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只看楼主 只看精华 7楼 2019-12-14 09:22:48

 

说的很详细,把通讯最底层的说了出来,很多人可能会用,但是不知道最基本的原理,不错。


低头做事,抬头做人!!
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游士

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只看楼主 只看精华 8楼 2019-12-14 16:19:34


1024.


活到老,学到老。
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奇侠

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只看楼主 只看精华 9楼 2019-12-14 19:49:18

 

厉害啊,学习帮助很大啊


自己不努力,一切全白费
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xdr
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只看楼主 只看精华 10楼 2019-12-26 16:57:58


干货,收藏学习了,谢谢


海纳百川,有容乃大
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只看楼主 只看精华 11楼 2020-01-02 10:31:34


学习一下,理清概念;2020年点赞。


 
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游侠

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只看楼主 只看精华 12楼 2020-01-02 10:36:04
O(∩_∩)O谢谢楼主分享,为你点赞!
 
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只看楼主 只看精华 13楼 2020-01-10 13:36:07


学习了,之前只知道怎么用,FB284怎么实现的完全不了解。


 
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侠圣

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只看楼主 只看精华 14楼 2020-01-12 08:13:37

感谢分享,收藏了


业精于勤荒于嬉
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只看楼主 只看精华 15楼 2020-01-12 09:07:20
以下是引用刚刚入门在2019-12-12 09:07:43的发言 >楼主

一、SINAMICS驱动器的EPOS功能

EPOS(基本位置控制)是位置环在驱动器侧,由驱动器自身完成位置闭环控制的功能。SINAMICS驱动器里S系列(S110、S120)以及V90PN都内置了此功能,而G120系列中CU250S-2需要通过购买授权和CF卡方式获得该功能。

图1:西门子驱动器EPOS功能

基本定位器功能包括以下几个模式:

(1)   设定值直接给定/MDI

(2)   运行程序段

(3)   回参考点

(4)   点动

(5)   运行到固定挡块

二、TIA Portal 驱动库程序

FB284属于TIA Portal提供的驱动库程序,用于基于博途编程环境的S7-1200、S7-1500、S7-300/400等SIMATIC控制器对G/S120、V90等SINAMICS驱动器的基本定位控制。目前博途驱动库主要包含以下三种类型的功能块:

图2:博途常用驱动库

上面提到了循环和非循环数据交换,在功能块里是如何实现的?实际上FB284/FB285用到了DPRD/DAT和DPWR_DAT指令,即“读取标准DP从站的一致性数据”,而FB286/287则使用了RDREC指令和WRREC指令,如图3所示。

图3:博途驱动库调用原理                                       

说明一下:

(1)博途DPWD/DAT和DPWR_DAT指令前身其实就是经典STEP7 V5里的SFC14和SFC15。大家用DP通信控制变频器等应该都用过,在PROFIBUS或PROFINET网络中主站读取或者写入从站(大于4个字节)连续的数据需要使用 SFC14/SFC15,当然也有个别CPU型号可以不需要。

(2)博途RDREC和WRREC指令前身则是经典STEP7 V5里的SFC58和SFC59。

三、FB284的实现过程(以V90PN为例)

如上所述FB284库实际上就是通过一致性读写指令去对111报文的IO进行操作,下面我们自己做一个简单的FB来实现FB284基本功能,主要给大家分析如何对报文操作。

1、111报文

因为是操作111报文,所以我们首先需要了解该报文的详细信息,111报文是带扩展功能定位运行报文,常用于EPOS的控制。111报文在通信组态时映射的IO地址如图4所示,我们实际上就是对此IO的操作,可以看到111报文是12个接受/发送字,每个控制/状态字的含义可以查找V90或G120/S120手册。

图4:111报文映射IO地址

2. FB284管脚、111报文、EPOS功能间的对应关系,如图5/6所示。

图5:控制输出对应关系

图6:状态反馈对应关系

3.EPOS各功能配合111报文控制V90PN的具体步骤

(1)一致性读写

前面说过通过DPWD/DAT和DPWR_DAT指令实现,如图7所示。

图7:一致性读取指令

(2)轴使能

伺服各种运动模式运行的前提就是先使能接通电机,这里就要提到大家耳熟能详的16#047E和16#047F了。大家用西门子G120包括V20变频器都很清楚这是停止(OFF1)和正转启动控制字,再加上速度给定就可以启停运行了。同样基于SINAMICS平台的V90PN伺服也是如此,区别就是伺服轴需要激活不同的运行任务,所以STW1.6一开始是0,由后面具体任务控制。这样V90轴使能就是把16#047E/16#047F控制字里的第6位改为0,也就是16#043E/16#043F。当然驱动器断电后再上电也需要先赋值停止控制字才能转入启动,轴使能程序如图8所示。

图8:轴使能

(3)设定值和反馈值

位置设定值单位是LU,速度的设定值是1000LU/分钟,111报文的OverV控制字10进制整数16384(十六进制16#4000)对应100%的速度设定值,最大设定速度是十进制32767(对应200%)。而实际速度(反馈值)因为是双字,所以十六进制的40000000H 对应100%的速度基准值(P2000的参数值),实际速度值处理程序如下所示。

#Vel_act.%W0 := "111".R[8];

#Vel_act.%W1 := "111".R[7];

#TR[0] := DINT_TO_REAL(#Vel_act);

#TR[1] :=#参考转速 *(#TR[0] / 1073741824);  //16#40000000H//

#当前速度 := REAL_TO_DINT(#TR[1]);

(4)MDI控制

MDI指设定值直接给定,就是通过外部给定来控制驱动器,包括FB284里的运行模式1、2、3三种,如图9所示。

图9:MDI的模式控制

(5)回原点(主动)如图10所示

图10:主动回原点

(6)直接设置参考点

实际就是直接将POS_STW2.1置1。

(7)运行程序段如图11所示

图11:运行程序段

(8)点动/速度如图12所示

图12:点动速度

(9)点动/增量如图13所示

图13:点动增量

(10)设定值实时更改

有时我们需要在当前任务还没结束时触发新的任务(就是加载新的设定值),这时只需要POS_STW1.12置1即可(FB284里的ConfigEPos.%X8就是对应该位)。

4.程序编写注意事项

要注意运行模式切换时报文相关控制位的复位,这样不会导致现有模式的状态干扰到下一模式,比如点动模式里正转和反转位(STW1.8和STW1.9)在其他模式里就要程序里将其置0。下面是编写用于EPOS运行FB的部分程序(参考了FB284),未考虑报警还有容错等处理,只是实现基本功能演示。实际项目中我们都是用官方的FB284库,考虑更全面周到,逻辑更严谨,而且FB284库的程序代码在博途里也能看到。

IF #MODE = 2 THEN

    "111".W[1].%X9 := 0;

    "111".W[1].%X10 := 0;

    "111".W[1].%X12 := #连续接受设定值;

    "111".W[1].%X14 := 0;

    "111".W[1].%X15 := 1;

    "111".W[2].%X2 := 0;

    "111".W[0].%X11 := 0;

    "111".W[0].%X6 := #定位启动;

    "111".W[2].%X5 := 0;

    "111".W[1].%X8 := 1;

    "111".W[0].%X8 := 0;

    "111".W[0].%X9 := 0;

    "111".W[2].%X9 := 0;

    "111".W[2].%X1 := 0;

    IF #TB[3] THEN

        "111".W[0].%X6 := 0;

    END_IF;

END_IF;

IF #MODE = 3 THEN

    IF #正方向 AND NOT #负方向 THEN

        "111".W[1].%X9 := 1;

        "111".W[1].%X10 := 0;

    ELSIF #负方向 AND NOT #正方向 THEN

        "111".W[1].%X9 := 0;

        "111".W[1].%X10 := 1;

    END_IF;

    IF #拒绝任务 THEN

        "111".W[0].%X4 := 0;

    ELSE

        "111".W[0].%X4 := 1;

    END_IF;

    IF #暂停任务 THEN

        "111".W[0].%X5 := 0;

    ELSE

        "111".W[0].%X5 := 1;

    END_IF;

    "111".W[1].%X12 := #连续接受设定值;

    "111".W[0].%X11 := 0;

    "111".W[2].%X2 := 0;

    "111".W[1].%X14 := 1;

    "111".W[1].%X15 := 1;

    "111".W[0].%X6 := #定位启动;

    "111".W[2].%X5 := 0;

    "111".W[0].%X8 := 0;

    "111".W[0].%X9 := 0;

    "111".W[2].%X9 := 0;

    "111".W[2].%X1 := 0;

END_IF;

IF #MODE = 4 THEN

    IF #正方向 AND NOT #负方向 THEN

        "111".W[2].%X9 := 0;

    ELSIF #负方向 AND NOT #正方向 THEN

        "111".W[2].%X9 := 1;

    ELSE

        "111".W[2].%X9 := 0;

    END_IF;

    "111".W[1].%X9 := 0;

    "111".W[1].%X10 := 0;

    "111".W[1].%X12 := 0;

    "111".W[2].%X2 := #原点开关;

    "111".W[0].%X11 := #定位启动;

    "111".W[2].%X5 := 0;

    "111".W[0].%X8 := 0;

    "111".W[0].%X9 := 0;

"111".W[2].%X1 := 0;

图14:自制的简易类FB284功能块

个人总结:大家知道西门子驱动器都叫SINAMICS系列,所有产品遵循通用的平台架构设计,EPOS是SINAMICS里的一个标准功能。实际上就是在变频器速度控制(通过1#报文)基础上扩展了位置控制(通过111报文)就变成了EPOS(基本定位控制),无论是什么驱动器还是离不开电流环-速度环-位置环这样一个由内及外的套路。FB284的使用跟速度控制一样很简单,因为最核心的位置环是伺服完成的,我们仅仅是操作了一下报文而已。当然PLC负责位置环也是一样(比如工艺对象),核心的位置环也是PLC系统内部完成的,我们只是调用了PLCOPEN指令完成一些逻辑控制。


非常受用的一遍总结,


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只看楼主 只看精华 16楼 2020-01-13 15:27:20

请教 楼主个问题,111报文,针对G120,s120等BICO关联的报文,可以在设置里面能看到,但是v90的看不到,想知道v90,是关联的哪几个参数嗯?

比如,输入参数velocity,overv,overa以及overd分别是关联的哪个参数呢?

g120里面这几个参数P2643,44,45,v90里面好像是没有的。另外,这只是缩放,那比如加速过程加速度和减速过程减速带的固定值,也就是被缩放的数值,是多少呢?是P2691,92,93这几个参数吗?




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只看楼主 只看精华 17楼 2020-01-13 15:40:47
以下是引用Haohaobb在2020-01-13 15:27:20的发言 >16楼

请教 楼主个问题,111报文,针对G120,s120等BICO关联的报文,可以在设置里面能看到,但是v90的看不到,想知道v90,是关联的哪几个参数嗯?

比如,输入参数velocity,overv,overa以及overd分别是关联的哪个参数呢?

g120里面这几个参数P2643,44,45,v90里面好像是没有的。另外,这只是缩放,那比如加速过程加速度和减速过程减速带的固定值,也就是被缩放的数值,是多少呢?是P2691,92,93这几个参数吗?



再看手册,感觉对应的参数应该是P2571,2572,2573。

那cu250里面,2643和2571什么关系呢?

v90里面速度直接给定是给了哪个参数呢?缩放到底是缩放的给定还是P2571呢?


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只看楼主 只看精华 18楼 2020-01-19 19:54:09



        请教楼主一个问题:用1217C 走PN带四个CU250S和G120,用EPOS卡实现位置控制。编程使用报文111,FB284,定位实现了。

        现在需要在位置控制运行中,出现设备故障时,切换到电机转速控制。查了资料,CU250S DI3端子高电平时,DI0,DI1端子直接点动 。

        测试程序时,由位置控制程序切换到手动点动转速控制时,电机开始转动,但马上CU250S报“静态监控”故障。

         请楼主指教how to do


 
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只看楼主 只看精华 楼主 19楼 2020-01-20 08:09:19
以下是引用griy_glk在2020-01-19 19:54:09的发言 >



        请教楼主一个问题:用1217C 走PN带四个CU250S和G120,用EPOS卡实现位置控制。编程使用报文111,FB284,定位实现了。

        现在需要在位置控制运行中,出现设备故障时,切换到电机转速控制。查了资料,CU250S DI3端子高电平时,DI0,DI1端子直接点动 。

        测试程序时,由位置控制程序切换到手动点动转速控制时,电机开始转动,但马上CU250S报“静态监控”故障。

         请楼主指教how to do

不好意思,CU250S的没有用过EPOS。


 
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