1.概述：
随着客户对机床更高加工效率的要求，对于使用相当多的换刀加工工艺，提高机床换刀效率无疑是一种提高加工效率的有效方式。而使用伺服控制刀库相对与普通电机控制，对刀库的换刀速度和定位精度都有更高的提升。本次调试的刀库采用的S7-1200控制V90PN的控制方式。使用这种方式相对与直接使用系统轴控制，S7-1200控制V90PN的控制方式能有效地降低成本，拥有同样的控制精度和速度。如下图：
刀库有3个运动部分：刀盘旋转轴，刀臂旋转轴，刀臂运刀轴。
刀盘旋转轴：
驱动：6SL3210-5FE11-5UF0
电机：1FL6064-1AC6-xxLA
刀臂运刀轴：
驱动：6SL3210-5FE10-8UF0
电机：1FL6044-1AF6-xxLA
刀臂旋转轴：
驱动：6SL3210-5FB10-4UF1
电机：1FL6044-1AF6-xxLA
刀库电柜接线，如下图：
2. 840Dsl与S7-1200的通讯配置
840DSL的内置CPU317与S7-1200具有丰富的通讯方式，本次调试我们采用了 S7-1200作为智能 IO 设备和 S7-300 PN CPU 进行 Profinet 通信。
840Dsl与S7-1200的通讯配置所需硬件：
1. CPU 1212C DC/DC/DC，V4.2
2. 840DSL CPU 317-3PN/DP，V3.2
840Dsl与S7-1200的通讯配置所需软件：
1. TIA PORTAL V15.1
2. Step7 V5.6
2.1 配置S7-1200的GSD文件
2.1.1 使用 TIA PORTAL 创建一个新项目，并通过"添加新设备"组态 S7-1200 站 io-device ，选择 CPU1212C DC/DC/DC；设置 IP 地址，并确认设备名称，本示例中设备名称是 io-device。如图 20 所示。
图 20. 在新项目中插入 S7-1200 站
S7-1200 作为 IO 设备，需要将其操作模式设置为 IO 设备。如图 21 所示。
图 21. S7-1200 设置为 IO 设备，并创建 IO 通信区
2.1.2 然后，在"智能设备通信"的"传输区"创建 IO 通信区，控制器将传输 100 个字节到 IO 设备的 IB556~655 ；IO 设备将 QB556~655 共计 100 个字节传送给控制器。
2.1.3 编译该项目，在"智能设备通信"属性的下方，找到并点击"导出"按钮，根据提示将 GSD 文件导出（注意不要修改设备名称）。如图 22 所示。
图 22. 导出 IO 设备的 GSD 文件
2.2 在840DSL CPU硬件配置中安装S7-1200的GSD文件
2.2.1 在 Step7 的硬件组态界面，通过"选项"进入"安装 GSD 文件..."界面， 在源路径选择 IO 设备的 GSD 文件存放路径。如图 221 所示。
图 221. Step7 安装 IO 设备的 GSD 文件
2.2.2 在 Step7 的硬件组态界面，将硬件目录路径：PROFINET IO --> Preconfigured Stations --> CPU 1212C DC/DC/DC --> IO 设备拖拽到 PN 子网上。如图 222 所示。
图 222. 组态 IO 设备
2.2.3 CPU 317-3 PN/DP 作为 IO 控制器，需要调用 OB83 和 OB86（防止控制器无法正常连接作为 IO 设备的 S7-1200 时，出现的停机现象），如图 223 所示。
图 223. 编程调用 OB83 和 OB86
2.2.4 检查无错误后，分别将 S7-300 站和 S7-1200 站下载到各自的 PLC 中。至此，S7-1200与CPU 317的通讯完成，S7-1200与CPU 317可以正常进行数据交换。
3. S7-1200与V90PN的通讯配置
在此项目中，刀盘旋转轴和刀臂旋转轴采用的是111报文。刀臂运刀轴采用的是3号报文。
刀盘旋转轴：
名称：V901
IP：192.168.0.101
刀臂运刀轴：
名称：V902
IP：192.168.0.102
刀臂旋转轴：
名称：V903
IP：192.168.0.103
3.1 V90PN的组态与通讯配置
V90 PN与PLC采用PROFINET RT通信方式并使用报文3，项目步骤如下：
3.1.1. 创建项目后，添加新设备S7-1200 PLC
3.1.2. 在网络视图中添加V90 PN设备(使用GSD)
3.1.3 建立V90 PN与PLC的网络连接，并分别设置S7-1200及V90 PN的IP地址及设备名称：
3.1.3. 在设备视图中为V90配置标准报文3
3.1.4. 插入一个位置轴
"驱动器"选择"PROFIdrive" ：
配置轴的驱动，选择连接到PROFINET总线上的V90 PN：可以手动设置参考转速及最大转速，也可以选择"自动传送设备中的驱动装置参数"。
配置编码器的数据交换：
用户可以根据实际的需要选择和填写后续的信息，完成工艺对象的配置。
3.2 对于111报文在配置的时候需要修改一下报文。
V90 PN与PLC采用PROFINET RT通信方式并使用西门子报文111，V90 PN设置控制模式为"基本位置控制（EPOS）"。在V90 PN的设备视图中插入西门子报文111
最终配置结果如下图：
4. 程序块编程说明
4.1 S7-1200在控制V90PN使用3号报文时，可以通过在程序中调用工艺对象的程序块来控制轴。如下图：
4.2 S7-1200在控制V90PN使用111号报文时，可以通过在程序中调用FB284程序块来控制轴。如下图：
4.3 FB284 的MODEPOS 说明
（1）绝对定位模式
• 运行模式选择 ModePos=2
• Jog1 及Jog2 必须设置为 "0"
• 轴必须已回零或编码器已被校准
• CancelTransing=1，IntermediateStop=1，
• ConfigEpos=16#00000003
• 设置目标位置Position和速度Velocity，参数 Positive 及 Negative 必须为 "0"
• 通过输入参数 OverV、OverAcc、OverDec 指定速度、加减速度的倍率，通常采取默认设置即可。
• 驱动的运行命令 EnableAxis=1
• ExecuteMode上升沿触发定位运动
（2）相对定位模式
• 运行模式选择 ModePos=1
• Jog1 及Jog2 必须设置为 "0"
• 轴可以不回零或不校正绝对值编码器
• CancelTransing=1，IntermediateStop=1
• ConfigEpos=16#00000003
• 设置定位长度Position和速度Velocity，运动方向由Postion给定的正负决定
• 通过输入参数 OverV、OverAcc、OverDec 指定速度、加减速度的倍率，通常采取默认设置即可。
• 驱动的运行命令 EnableAxis=1
• ExecuteMode上升沿触发定位运动
(3) 连续运行模式
"连续运行"模式允许轴的位置控制器在正向或反向以一个恒定的速度运行
• 运行模式选择 ModePos=3
• Jog1 及Jog2 必须设置为 "0"
• 轴不必回零或编码器未被校正
• CancelTransing=1，IntermediateStop=1
• ConfigEpos=16#00000003
• 通过输入参数 Velocity 指定运行速度，运行方向由 Positive 及 Negative 决定
• 通过输入参数 OverV、OverAcc、OverDec 指定速度、加减速度的倍率，通常采取默认设置即可。
• 驱动的运行命令 EnableAxis=1
• ExecuteMode 的上升沿触发定位运动
5. 经过以上步骤的配置，我们就完成了840DSL CPU对V90PN控制的这一链路搭建，就可以在PLC项目中完成刀库的具体换刀动作。
[参考文献]
[1] 840DSL 简明调试手册
[2] V90操作手册