齿轮同步

S7-1200 G2 的同步运行功能由同步工艺对象提供，同步运行关系至少包含一个引导轴(主轴)和一个跟随轴(从轴)。引导轴可以是一个位置轴或者外部编码器工艺对象，跟随轴的位置和速度给定值由引导轴产生的物理量(含位置、速度和加速度)经过同步对象的计算处理后赋值给跟随轴，从而实现同步运行。

通过齿轮 (Gear) 同步功能可实现引导轴与跟随轴间的线性传递函数的功能，与机械中的齿轮功能相同，指定的齿轮比用于定义引导轴与跟随轴间的线性位置关系，如图1所示。

图1 齿轮同步主从值的关系

使用同步命令使引导轴与跟随轴同步运行。同步分为 4 个阶段：

- 等待同步(跟随轴等待开始建立同步运动的条件满足)

- 建立同步(跟随轴根据指定的方式与引导轴建立同步关系)

- 同步运行(跟随轴与引导轴同步运动)

- 结束同步(通过其它指令替代同步运动)

应注意：

- 在已经开始建立同步和同步运行阶段，跟随轴组态的动态限制无效，驱动器的最大速度作为跟随轴的动态限制；

- 如果此时引导轴进行回零操作或者进行快速的位置或者速度调整，跟随轴可能会达到驱动器的最大速度。

相对齿轮同步功能

S7-1200 G2 V1.0 和 V4.0 版本，仅支持相对齿轮同步功能，控制命令为“MC_GearIn”。

要实现引导轴和跟随轴的相对齿轮同步，首先要正确组态同步轴工艺对象，在同步轴的组态“工艺对象→组态→主值互连”选项中，必须为跟随轴指定主值来源，可以指定与引导轴的设定值同步或者与引导轴的实际值同步，如图2所示。

图2 为跟随轴指定主值

S7-1200 G2 通过“MC_GearIn”命令建立引导轴和跟随轴的相对齿轮同步，即不指定建立同步的引导轴位置。建立同步过程中，跟随轴的动态特性通过命令的输入参数“Acceleration” “Deceleration”和“Jerk”定义。通过输入参数“RatioNumerator”和“RatioDenominator”，将齿轮比指定为两个整数之间的关系(分子/分母)，命令如图3所示。

图3 MC_GearIn 命令

(1)“MC_GearIn”命令输入/输出参数说明见表1。

命令说明如下：

1)建立同步关系所持续的时间和建立同步完成运动的距离与“MC_GearIn”命令的开始时间、开始时跟随轴的动态值、同步命令的动态参数设置及引导轴的动态值参数有关。

2)齿轮比可以指定为正数或负数，正数表示主从轴同向运行，负数表示主从轴反向运行。需要注意，仅参数“RatioNumerator”可以设置为负数。

3)引导轴处于停止状态或运动状态时，均可以启动同步操作。

4)输入参数“Acceleration、Deceleration”，设置 >0 的数值时，输入的数值生效；设置 =0 时，不允许； 设置 <0 时，使用 TO 组态的动态默认值。

5)输入参数“Jerk”，设置 >0 的数值时，输入的数值生效；设置 =0 时，使用梯形速度轮廓；设置 <0 时，使用 TO 的组态的动态默认值。

表1 “MC_GearIn”命令输入/输出参数说明

(2) 编程示例及控制时序，如图4所示。

控制时序说明：

1) 使用“Exe_1”的上升沿，启动“MC_GearIn”(A1) 同步运动。

2) 跟随轴与引导轴建立同步关系，此时跟随轴的速度在不断增加接近引导轴 1 (TO_LeadingAxis_1) 速度。

3) “InGear_1”输出参数会在时间 ① 处置位为 TRUE，说明跟随轴已同步并与引导轴同步运动。

4) 在时间 ② 处，将由另一个“MC_GearIn”命令 ( A2 )替换 ( 超驰 ) 之前的同步操作。

5) 第一个同步命令 A1 的“Abort_1”输出参数置位为 TRUE，发出被中止的信号。

6) 跟随轴将与引导轴 2 (TO_LeadingAxis_2) 进行同步运动。

7) 第二个同步命令 A2 的“InGear_2”输出参数会在时间 ③ 处置位为 TRUE，说明跟随轴已同步并与引导轴 2 同步运动。

图4 编程示例及控制时序

1.3 解除相对齿轮同步

S7-1200 G2 使用运动控制命令“MC_GearOut”结束引导轴与跟随轴之间的齿轮同步，命令如图5所示。

图5. “MC_GearOut”

解除同步有三种方式：

1) 使用动态参数解除同步(“SyncProfileReference”=0)

使用动态参数解除同步时，系统根据输入的各个动态参数 ( 减速度、加加速度 ) 及指定跟随轴的停止位置 (“SlavePosition”) 自动计算跟随轴的行进距离以及跟随轴的起始位置。

在跟随轴的起始位置开始解除同步，到达跟随轴的停止位置，跟随轴进入停止状态且完成解除同步。

2) 使用引导轴距离解除同步(“SyncProfileReference”=1)

根据指定的引导轴距离(“MasterStopDistance”)、跟随轴的停止位置，计算跟随轴的运动曲线及解除同步的起始位置。

在跟随轴的起始位置开始解除同步，到达跟随轴的停止位置，跟随轴进入停止状态且解除同步。

3) 解除待处理的齿轮/凸轮同步(“SyncProfileReference”=5)

待处理是指当激活同步命令时，跟随轴的同步关系还没有开始建立 ( 同步指令MC_GearIn状态为“Busy”=TRUE、“StartSync”=FALSE、“InSync”=FALSE )。

解除待处理的同步对正在进行的同步无效。

除了解除同步命令外，还可以通过对跟随轴调用其它运动命令，使用超驰的方法实现解除同步，比如可以对跟随轴调用“MC_Halt”、“MC_Stop”、“ MC_MoveAbsolute”等单轴的指令来终止同步关系。

注意：

如果同步处于待处理状态 ( 即同步指令 MC_GearIn 状态“Busy”=TRUE、“StartSync”=FALSE、“InSync”=FALSE ) 时，需要用使用“MC_Stop”来超驰同步指令。

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