S7-1200 通过工艺对象控制 V90PN 运动控制

S7-1200 通过工艺对象控制 V90PN 运动控制，架构如图 1 所示。

图 1. 自动化任务概述

所需的硬件和软件：

硬件：

• CPU1215C，订货号 6ES7 215-1AG40-0XB0，版本 V4.4
• SINAMICS V90PN 200V，订货号 6SL3210-5FB10-1UF0
• SIMOTICS S-1FL6 motor，订货号 1FL6024-2AF21-1AA1

软件：

• TIA Portal V16
• SINAMICS V-ASSISTANT V1.06

1. V-ASSISTANT端 V90PN 参数配置

1.1 配置报文

选择报文列表如图 2 所示。本例中选择标准报文 3。

图 2. 选择报文

1.2 IP 地址和设备名称（可选）

IP 地址和设备名称配置，如图 3 所示。

图 3. 配置 IP 地址和设备名称

1.配置设备名称：在本例中，设备名称为 sinamics-v90-pn。

2.配置 IP 地址：在本例中，IP 地址为192.168.0.2。

3.在配置完设备名称以及 IP 地址之后，必须保存参数并重启驱动来激活配置。

4.配置完的信息可以在右侧栏中查看。

注：配备名称和 IP 地址也可以在 TIA Portal 中进行配置。

1.3 配置斜坡函数发生器

斜坡函数发生器配置，如图 4 所示。

图 4. 配置斜坡函数发生器

注：由于 S7-1200 轴工艺对象中已经组态了轴运行的加减速时间，所以在 V-ASSISTANT 侧需要激活斜坡功能模块并将斜坡上升时间和斜坡下降时间设置为 0.0000s 即可。

2. 项目配置

2.1 新建项目并添加 S7-1200 CPU

1. 打开 TIA Portal 软件并创建新项目，如图 5 所示。

图 5. 创建新项目 

2. 进入到项目视图添加 S7-1200 CPU 到项目，如图 6 所示。

图 6. 添加 S7-1200 CPU 到项目

3. 进入到网络视图并打开硬件目录，如图 7 所示

图 7. 网络视图

4. 右侧硬件目录树中“其他现场设备”中选择 V90PN，如图 8、9 所示。

图 8. 选择其他现场设备

图 9. 选择 V90PN

5.双击 V90PN 或拖拽 V90PN 到网络视图，如图 10 所示。

图 10. 网络视图  

2.2 S7-1200 CPU 设备组态

双击 S7-1200 CPU 进入CPU 属性，在"PROFINET接口（X1）"中可以设置 IP 地址，设备名称等信息，如图 11 所示。

图 11. 设置 IP 地址，设备名称等信息 

2.3 V90PN 设备组态

1. 网络视图中双击 V90PN 进入属性区域。在“PROFINET 接口（X1）”中可以设置 IP 地址，设备名称等信息，如图 12 所示。

图 12. 设置 IP 地址，设备名称等信息

2. 硬件目录下，在子模块中选择标准报文 3，如图 13 所示。

图 13. 选择标准报文 3

2.4 连接 V90PN 和 S7-1200 CPU

组态完 V90PN 和 S7-1200 CPU 后，需要连接 V90PN 和 S7-1200 CPU。

1. 在网络视图单击“未分配”，选择 PLC_1.PROFINET 接口_1，如图 14 所示。

图 14. 选择 PLC_1.PROFINET接口_1

2. 连接后网络视图如图 15 所示：

图 15. 网络视图

3. 然后在网络视图中右键单击 PROFINET 网络为 V90PN “分配设备名称”，如图 16、17 所示。

图 16. 分配设备名称 1

图 17. 分配设备名称 2

注：PROFINET 设备名称非常重要，一定要确保设备名称的正确。

3. 位置控制

3.1 插入工艺对象（TO）

在左侧“工艺对象”列表下双击“插入新对象”。在弹出的“新增对象”对话框中选择“TO_PositioningAxis”，并为新增对象命名，然后点击“确定”按钮插入一个新的工艺对象，如图 18 所示。

图 18. 插入新对象

3.2 工艺对象配置 – 基本参数（常规）

在“基本参数”的“常规”页面下，对添加的工艺对象轴的名称进行配置，如图 19 所示。驱动器类型选择“PROFIdrive”。测量单位默认为 mm，可以从下拉列表中选择其它单位，如 m、in、ft、脉冲以及度等。

图 19. 基本参数配置

3.3 工艺对象配置 – 基本参数（驱动器）

1. 在“基本参数”的“驱动器”页面下，需要选择驱动器，如图 20 所示。

图 20. 选择驱动器

2. 在选择好驱动器后，对数据交换的参数进行配置。勾选“运行时自动应用驱动值（在线）”后，驱动装置参数“参考速度”和“最大速度”在工艺对象进行（重新）初始化并（重新）启动驱动装置和 CPU 后，将通过总线传送驱动装置参数到 CPU， 也可以选择手动设置以下参数，如图 21 所示。

图 21. 驱动器参数配置  

3.4 工艺对象配置 – 基本参数（编码器）

1. 在基本参数的“编码器”页面中，编码器的连接方式选择“PROFINET/PROFIBUS 上的编码器”。并在编码器选择界面选择标准报文 3，如图 22 所示。

图 22. 编码器连接与选择

2.勾选“运行时自动应用编码器值（在线）”，（重新）初始化工艺对象和（重新）启动编码器和 CPU 后，将从总线传送编码器参数到CPU。编码器的类型必须与轴组态以及驱动装置组态中的类型相同。本例的编码器类型为“旋转增量”，如图 23 所示。

图 23. 选择编码器类型

V90PN 目前自带有三种类型编码器，每种编码器参数如下：

• 增量编码器 TTL 2500 ppr：
  • 编码器类型：旋转增量
  • 每转步数：2500
  • 增量实际值中的位（Gx_XIST1）：2
• 20 位 + 12 位多圈绝对值编码器：
  • 编码器类型：旋转绝对值
  • 每转步数：2048
  • 转数：4096
• 增量实际值中的位（Gx_XIST1）：11
• 递增实际值中的位（Gx_XIST2）：9
• 21 位单圈绝对值编码器：
  • 编码器类型：旋转绝对值
  • 每转步数：2048
  • 转数：1
  • 增量实际值中的位（Gx_XIST1）：12
  • 递增实际值中的位（Gx_XIST2）：10

3.5 工艺对象配置 – 扩展参数

在扩展参数下，可以配置如下参数：

表 1. 扩展参数

工艺对象的扩展参数，具体介绍请参考：

闭环轴参数，链接。

S7-1200 连接 SINAMICS V90 实现位置闭环控制

按住 Shift 键时用鼠标点击下列链接，打开新浏览器窗口。

https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109477411

工艺对象一般的组态方法请参考：

S7-1200 运动控制功能手册，链接

3.6 组态应用循环时间

S7-1200 CPU 在创建闭环运动控制工艺对象时，会自动地创建用于执行工艺对象的组织块，其中 MC-Servo[OB91] 用于位置控制器的计算，MC-Interpolator[OB92] 用于生成设定值、评估运动控制指令和位置监控功能。这两个组织块彼此之间出现的频率关系始终为 1:1，MC-Servo[OB91] 总是在 MC-Interpolator[OB92] 之前执行。可以根据控制质量和系统负载需求，指定 MC-Servo[OB91] 的应用循环周期性调用时间，如果循环时间过短，则可能造成 CPU 发生溢出，造成 CPU 停机。鼠标右键 OB91 组织块，在弹出的 OB91 属性对话框中可以修改其循环时间。可根据所使用的轴数量设置运动控制应用循环，运动控制应用循环时间 = 2 ms +（位置控制轴的数量 × 2 ms）。

图 24. 组态循环时间

3.7 设备调试

编译并将项目下载到 S7-1200 CPU 后，即可进行调试。

至此 S7-1200 与 V90 的组态配置已经初步完成，可以打开工艺对象的调试界面进行调试，然后就可以编写运动控制程序了。运动控制程序的介绍可参考链接。

另外，轴控制面板还提供调节功能，可用于调整 CPU 位置控制器的增益和预控制值，并可以监视轴的运行轨迹。

当 CPU 位置控制器的预控制值保持不变的情况下，修改“增益”参数可用于组态控制回路的增益系数，轴的机械硬度越高，可设置的增益系数就越大；较大的增益系数可以减少随动误差，实现更快的动态响应；但是过大的增益系数将会使位置控制系统振荡。

当 CPU 位置控制器的增益保持不变的情况下，修改“预控制”参数可用于修改控制回路的速度预控制百分比。 

图 25. 轴控制面板