山东西门子模块总代理商

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V90伺服调试工程师不可不知的一些事儿

    较近我们经常会听到伺服驱动器在运行过程中偶尔报编码器故障造成生产线停机的客户反馈，比如说某某生产线驱动器使能后报编码器故障 F31110，F7453，F7011造成无法正常生产、某某轮胎生产线现场偶发编码器故障造成无法正常生产、某设备在运行中偶发育F7901 /F31110/F31112 报警等等问题，由于频发故障使生产线无法正常工作，给客户造成了很大的压力。针对以上问题我们给出了如下解决方案，较终解决了这些问题使生产线得以正常运行。

解决方案说明如下：

1、 首先，正确连接动力电缆及编码器电缆，随机附送的屏蔽板非常重要，不要随便扔掉！！！

     为满足 EMC 要求，所有与 SINAMICS V90 系统相连接的电缆必须为屏蔽电缆，这包括电源到电源滤波器的电缆以及电源滤波器到 SINAMICS V90 PN 驱动的电缆。屏蔽双绞线的屏蔽层应连接至伺服驱动的屏蔽板或卡箍，电机动力电缆连接如图1所示。

                                              

图1. 电机动力电缆连接

     编码器和编码器电缆属于较敏感的设备部件，信号被干扰时，会出现编码器故障或偶尔发生的驱动故障。电缆屏蔽为满足 EMC 要求，编码器电缆必须为屏蔽电缆。为保证更好的 EMC 效果，建议给编码器电缆去皮并将屏蔽层接地，如图2所示。

图2. 编码器电缆连接

2、  检查驱动器24V供电设计

     V90 伺服驱动器需要24 V直流电源来供电，此电源的稳定度决定V90系统的稳定程度。因此在设计时必须注意如下事项：

    (1) V90驱动器不能够与类似继电器或电磁阀这样的电感性负载共用一个24V直流电源，感性负载比如继电器，电磁阀需要一个额外独立的24V直流电源，否则驱动器可能会工作不正常。比如V90 PTI接收到的脉冲信号不正常、V90编码器电源受干扰报编码器错误报警等。

    (2) V90所需要的24V容量是有要求的，如表1所示，用户应根据所使用的V90驱动器数量来确定需要的24V供电电源容量，如果供电电源容量不够会造成V90工作不正常，比如在运行中会重新起动等。

表1 V90所需要的24V容量

 注意：

     对于220V版本的V90驱动器没有集成的电机抱闸接口，不能使用同一个24V电源给抱闸（DC 24 V）和抱闸控制信号（P24 V）供电。

结束语：

    V90伺服驱动系统通常以伺服变频驱动装置、电机、编码器和编码器和动力电缆的组件形式供货。V90驱动装置内部具有功率半导体器件，通过大电流、高电压的快速器件开关来输出谐波含量很高的通断电压来实现电机调速，此时的V90驱动系统是非常强大的干扰源；同时V90的脉冲输出、通信、编码器等敏感设备也会因受到其他设备的电磁干扰而不能正常工作。

    为了保证V90不影响其它设备，同时也保证自身运行不受影响，需要在电柜的安装设计及现场安装布线时必须遵守一些有效的安装指导和安装规范。在设计和安装初期，微小细节的重视会节约日后大量的人工维护成本，减少意外的停机损失。

1.接线错误。
2.接线如果正确的话，这个需要更详细的信息。
比如现场是不是有变频器，接地做的是什么样子，有没有220V四线制仪表进PLC，PLC是不是跟变频器之间有连接线。这个都要看很清楚，甚至通过通讯口都能烧模块。
线接对了，烧模块，原因只有一个，但是对不同的现场，方法都不一样。
笼统说，共模干扰。这个很E心的干扰。
很多工控新人甚至老人都曾经栽倒过。
处理方法，不同现场不一样的解决方法。

你去网上看吧，都是说接地，双层接地，模拟地，数字地，电源地分开。其实不用。
还有人说是雷劈，这个根本不靠谱，所有的这些模块损坏，都是电磁环境不好造成的。
但是我不能具体回答你这个现场。

你那个153，**是DP通讯（485）线上的共模干扰烧坏的，而且你柜子接了地线了，要不然，就算不工作，153也不会烧坏，别的模块也一样。
地线不接有时候不行，接的不完善，烧模块。

1. 模板介绍

1.1 总览
ET200S 1 步进模板输出脉冲来控制步进电机 ，输出脉冲的数量决定步进电机的运动距离，输出脉冲的频率决定步进电机的速度。
模板订货号: 6ES7138-4DC00-0AB0

1.2 模板参数

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图. 1: 步进电机模板

• 1 通道，可控制1个步进电机
• 数字量输入的参考点开关
• 外部停止或者外部脉冲使能数字输入
• 脉冲和方向信号时RS422的差分输出模式
• 较大输出频率: 204kHZ
• 较大脉冲数: 1048575
• 4 LED 状态指示灯
• 2 操作模式：寻找参考点和增量模式

2. 模板接线


图. 2: 步进模板接线图

• 端子1和5：脉冲差分信号
• 端子4和8：差分输出的方向信号
• 端子2和3：外部停止或者外部脉冲使能数字量输入ID。(功能选择见 4.2 )
• 端子6和7：数字量输入参考点开关

3. 硬件配置
步进模板可以安装在ET 200S接口模板或者 ET200S CPU后面。
本文使用 IM151-7 CPU 为例。

表 1: 软件和硬件配置


图. 3: ET200S 站的配置图

4. 硬件和参数设置

4.1 硬件配置
1) 根据图. 2 和图. 3完成ET200S的接线
2) 打开STEP7，创建一个新项目，并插入一个S7-300站
3) 从硬件目录中选择IM151-7 CPU直接拖拽到站配置窗口

图. 4: 插入IM151-7 CPU

4) 依次在4槽和5槽插入电源模板 PM-E DC24 和步进模块

图. 5: 硬件配置

4.2 模板参数配置


图. 6: 步进模块参数接口

4.2.1 模板参数说明
1) 组诊断：组诊断
2) 基准频率：基准频率，以Hz为单位，标识Fb
3) 增益 n: 增益系数 n，值范围 1-255. 此增益系数决定启动/停止频率 Fss，并且计算公式为： Fss=Fb×n
4) 时间 i: 时间系数 i, 值范围 1-255. 该时间系数以Hz/ms决定加速和减速，计算公式为: a = Fb ×R / (i×0.128 ms)
5)功能 DI: 数字量输入DI 功能可选，可以被组态为外部脉冲输入或者外部停止信号，缺省是外部脉冲且已使能。
6) 外部 Stop, 限位 Stop: 外部 stop, 信号类型停止开关. 接触器触点是常闭信号，以确保该接触器信号，缺省是读取常闭信号。

4.2.2 本文所例参数设置如下
本例参数配置见图. 6.
1) 没有激活组诊断
2) 基准频率 4Hz
3) 乘法系数 1, 启动/停止频率 4Hz
4) 时间系数 1, 加速/ 减速 31.25 Hz/ms
5) 使能外部输入脉冲
6) 外部输入停止和限位信号为常闭类型

5. 编程

5.1 模板输入/输出地址分配
与其它ET200S功能块类似，1STEP步进模板也通过直接读写I/O地址来对模板进行控制和访问的。
反馈信号 (输入), 占用 8 字节. 如表 2 输入地址分配所示。
控制信号 (输出), 占用 8 字节. 如表 3 输出地址分配所示。
有关输入和输出变量分配的详细信息请参阅 ET200S 位置控制和操作手册。链接如下:
/cs/document/9260790?caller=view&lc=en-WW


表 2: 输入地址分配


表 3: 输出地址分配

5.2 项目例程
为了更好的实现按位，字节或字对模板进行读写，在梯形图中使用MOVE指令接收输入数据PIB272-PIB279 到MB10-MB17发送MB20-MB27到PQB272-PQB279，对1STEP模板的读写访问均通过MB地址来进行。 
1STEP模板地址分配见图. 5 


图. 7: 例程编程

6. 模式描述和举例

6.1 Search-for-reference-point 模式
通过执行search-for-reference-point 模式来同步轴, 即.在机械零位和电气零位之间创建连接关系。 

6.1.1 Search-for-reference-point 模式
Mode=1
参考点按照常开信号访问
搜寻参考点输出频率 Fss 和 Fa。
Fss 启动停止频率，见章节 4.2.1相关描述。
Fa 输出频率: Fa = Fb ×G × R
Fb: 基准频率. 在1STEP 模板参数中设置。 见章节 4.2.1相关描述。
增益 G: 增益系数 G. 值范围: 1-255, 参见模板输出地址字节: 0。
减少 R：减少系数 R. 模板输出地址字节4的*7位信号，参见表 3.模板输出地址4.7=0, R=1. 模板输出地址 4.7=0, R=0.1.


图. 8: 搜寻参考点

6.1.2 search-for-reference-point模式例程
本例模式见图. 8, viz. 搜寻 CW 方向.

1. 通过变量表写输出控制变量：
    
   图. 9: 参考点模式控制变量
   
   1) M24.0=1 search-for-reference-point 模式 = 1
   2) M25.0=1, M25.1=1: 因为之前的模板参数配置中的限位开关是常闭输入模式，在软件限位信号触发前为信号输入参见章节 4.2.2.
   3) M25.2=0: 没有激活软件脉冲使能信号，因之前的模板参数配置中DI已经作为外部脉冲信号使能，内部软件脉冲使能信号在此时不会使用，参见章节 4.2.2.
   4) 置位M24.2, 然后复位M24.4 (下降沿有效), 启动search-for-reference-point模式. 输出脉冲频率为 Fa.
   5) MB20=1, M24.7=0: 增益系数 G = 1, 减少系数 R = 1, 频率 ：
   Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz。
    
2. 通过变量表读输入状态：
   
   图. 10: 参考点模式变量表
   
   1) M15.2=1: 触发外部脉冲使能信号
   2) M15.0 = 1: 驱动使能
   3) 之后 search-for-reference point启动,  M14.0=1 位置被激活,  M15.7=1 位置被执行. 等待参考点开关信号 M15.1.
   4) M15.1=1: 参考点信号到达, 寻找参考点已完成 M14.4=1,同步操作完成, M14.2=1,位置到达, M15.3=1, 寻找参考点结束。

6.2 增量模式
增量模式是 1STEP 的主要操作模式. 该操作模式可控制步进电机移动按照设定速度移动到一个*位置。

6.2.1 增量模式描述
Mode=0
输出脉冲的数量决定步进电机的移动距离，较大值脉冲值为 1048575.
输出脉冲频率决定步进电机速度。
在增量模式下输出频率: Fss, Fa
方向信号作为启动信号。

注意： 步进电机实际位移取决于脉冲数实际速度取决于脉冲频率，这不是在1STEP模板中设置的。

6.2.2 增量模式例程

1. 通过变量表写输出控制信号:
   
   图. 11: 在增量模式下的控制变量
   
   1) M24.0=0 增量模式 = 0
   2) M25.0=1、M25.1=1: 因之前的已经配置中限位开关信号为常闭输入模式，在软件限位信号触发前为信号输入参见章节 4.2.2。
   3) MB20=1, M24.7=0:增益系数 G = 1, 减少系数 R = 1, 输出频率Fa 
   Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz.
   4) 脉冲输出数: 通过MB21-23的20 个位信号来存储脉冲数 ,较大值为 0xFFFFF=1048575
   MB21 输出脉冲数 (位 16 到位19)
   MB22 输出脉冲数 (位 8 到位15)
    MB23 输出脉冲数 (位 0 到位 7)
   MB21的位 20 到位 23 没有使用
   本例中，分配的值为 0 x 100,即. 256 个脉冲。
   5) 置位 M24.4, 之后复位 M24.4 (下降沿有效), 启动增量模式 触发CW方向信号开始运动。
2. 通过变量表读输入信号:
   
   图. 12: 增量模式变量表
   
   1）增量模式启动后，M14.0=1位置任务被激活，M15.7=1位置被执行。 
   2） MD10 显示剩余脉冲，如图. 12, 220 个脉冲尚未发出。
   3） MD10=0: 脉冲发送完成, 置位 M14.0 和M15.7, 位置到达 M14.2=1 . 增量模式输出完成。

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