西门子可编程控制器CPU226CN

西门子可编程控制器CPU226CN

一、概述
S120 有两种形式：
用于多轴系统的 DC/AC 装置
用于单轴系统的 AC/AC 装置

这两种形式的 Firmware V2.4 及以上版本都已具备基本定位功能。当前V2.4 版本的 S120具有如下定位功能：
? 点动 (Jog)： 用于手动方式移动轴，通过按钮使轴运行至目标点
? 回零 (Homing/Reference)：用于定义轴的参考点或运行中回零
? 限位 (Limits)：用于限制轴的速度、位置。包括软限位、硬限位
? 程序步 (Traversing Blocks)： 共64个程序步，可自动连续执行一个完整的程序也可单步执行
? 直接设定值输入/手动设定值输入 (Direct Setpoint Input / MDI)：目标位置及运行速度可由上位机实时控制。

使用 S120 基本定位功能的前提条件：
调试软件：Starter V4.0 或更高版本 / SCOUT V4.0 或更高版本
硬件版本：SINAMICS FW: V2.4 HF2 或更高版本

注：
安装 SCOUT V4.0 需要STEP 7 版本至少为 V5.3.3.1 以上

二、激活基本定位功能
S120的定位功能必须在变频器离线配置中激活，步骤如下：

西门子可编程控制器CPU226CN

定位功能激活后可使用STARTER中的控制面板或*参数表进行设置

定位功能激活后可使用STARTER中的控制面板或*参数表进行设置

使用控制面板                                                     使用*参数表

使用控制面板的操作步骤：

三、基本定位_点动（JOG）

S120 中基本定位功能的点动有两种方式：
? 速度方式( travel endless)：点动按钮按下，轴以设定的速度运行直至按钮释放。
? 位置方式( travel incremental)：点动按钮按下并保持，轴以设定的速度运行至目标位置后自动停止。

? 使用控制面板的点动功能**于速度方式，位置方式需使用*参数表设定。

? 执行点动功能，应先使能变频器ON/OFF1（P0840）

四、基本定位_回零（Homing / Reference）
回零/寻参（Homing / Reference）
回参考点模式（回零模式）只有使用增量编码器（旋转编码器 Reserver、正/余弦编码器Sin/Cos 或 脉冲编码器）时需要，因每次上电时增量编码器与轴的机械位置之间没有任何确定的关系。因此轴都必须被移至预先定义好的零点位置。即执行 Homing 功能。
当使用**编码器 ( Absolute ) 时每次上电不需重新回零。
S120 中回零有三种方式：
? 直接设定参考点 (Reference): 对任意编码器均可
? 主动回零 (Reference point approach): 主要指增量编码器
? 动态回零 (Flying Reference)：对任意编码器均可

4.1设置参考点 (Set_Reference)
通过用户程序可设置任意位置为坐标原点。通常情况下只有当系统即无接近开关又无编码器的零脉冲时，或者当需要轴被设置为一个不同的位置时才使用该方式

操作步骤（已设定开关量输入点 DI2 为ON/OFF1命令源 P840）
1. 进入“Homing”
2. 连接一数字量输入点 ( DI 1 )至参数 P2596作为设置参考点信号位，该位上升沿有效
3. 设定参考点位置坐标值 P2599（如 0）
4. 闭合DI 2运行使能
5. 闭合DI 1 激活“设置参考点”命令，于是该轴当前位置 r 2521 立即被置为P2599 中设定的值。如 r2521=0

4.2主动回零（Active Homing）
主动回零方式只适用于增量编码器，**值编码器只需在初始化阶段进行一次编码器校准，以后不必做回零

主动回零有三种方式：
仅用编码器零标志位( Encoder Zero Mark ) 回零
仅用外部零标志( External Zero Mark ) 回零
使用接近开关 + 编码器零标志位( Homing output cam + Zero Mark ) 回零

4.2.1**值编码器的主动回零
如果我们使用**值编码器并且作主动回零时会看到如下页面：

4.2.2增量编码器的主动回零
依下图所示进行配置

相关参数设定

1. 进入 “ Homing “ (回零) 页面
2. 定义开关量输入点DI 1为开始寻参命令（参数P2595=722.0）
3. 回零方式选择主动回零P2597=0
4. 定义开关量输入点DI 2为接近开关 P2612= 722.1（粗脉冲）
5. *轴运行极限点，如果回零过程中极限点到达（P2613/P2614=0）则轴反转。若两点全为零则轴停止。
6. *回零方式：接近开关 + 编码器零脉冲
7. *回零开始方向P2604 (0:正向；1：反向)

动作过程：
变频器运行ON/OFF1闭合，DI 1闭合，开始寻参过程

? 上图中（Step1）轴按照P2604 定义的搜索方向，以较大加速度 P2572 加速至搜索速度 P2605，到达接近开关后（DI 2 闭合）,以较大减速度P2573减速停止，进入下一步：搜索编码器的零脉冲
? 轴反向加速至速度 P2608，离开接近开关后（DI 2 断开）遇到的编码器的**个零脉冲后轴停止。进入下一步：回参考点
? 上图中（Step3）轴反向加速以速度 P2611运行偏置距离P2600后停止在参考点，完成主动回零过程。

4.3动态回零（Passive Homing）
Passive Homing （动态回零）又称为 Homing on the fly
动态回零用于轴工作于任意定位状态时动态修改当前位置值为零（如：在点动时、执行程序步时，执行 MDI 时），执行动态回零后并不影响轴当前的运行状态，轴并不是真正的回到零点而只是其当前位置值被置为0，重新开始计算位置。
前提条件：P2597=1
**值编码器的动态回零：

参数设定

? 打开 “ Homing “ (回零) 页面
? 定义开始寻参命令P2595源（如开关量输入点DI2）
? 回零方式选择动态回零P2597=1
? *接近开关Bero为上升沿有效（如上图中P2511）
? 定义开关量输入点DI 10（只能为快速I / O）为接近开关 P488= 722.10（如上图中2）

一、PROFINET IO和PROFIBUS DP并行通讯功能概述
SINAMICS CU320控制单元可用的硬件通讯接口如下：
? 标配的通讯接口（PROFIBUS DP）
? 可选的通讯接口（PROFINET IO,CAN）
当通讯接口板插入到CU320以后，标配的通讯接口（PROFIBUS DP）就被自动禁止，无法实现周期性通讯。
在以下应用场合，可以通过设置参数P8839，在SINAMICS系统中实现两者的并行通讯：
? PROFIBUS DP用于实现对驱动的控制，PROFINET IO用于接收驱动的实际值。
? PROFIBUS DP用于控制，PROFINET IO仅用于工程应用。
? 两主站工作，一个用于工艺控制，另一个用于逻辑控制。
? 通讯接口冗余。

二、S7-300/400与SINAMICS S120 CU320的网络连接

1．通过PROFINET IO和PROFIBUS DP连接SIMATIC CPU 319-3 PN/DP与SINAMICS S120 CU320 网络组态如下：

图 1.

2. 使用的硬件：

Device	Order No.[MLFB]	Version
CPU319-3 PN/DP	6ES7318-3EL00-0AB0	V2.6
CU320	6SL3040-0MA00-0AA1	E
CBE20	6SL3055-0AA00-2EB0

3、使用的软件
? STEP7 V5.4 SP2
? SCOUT V4.1 SP1 或 STARTER V4.1 SP1
? S120 V2.5 SP1 HF1
? CBE20的 GSD V2.1文件:gsdml-v2.1-siemens-sinamics-s-cu3x0-20070726.xml
在CF 卡中的路径: \\SIEMENS\SINAMICS\DATA\CFG\CBE20GSD.ZIP

4、IP 地址及通讯名称:

Device	Communication name	IP address
CPU319-3 PN/DP	PN-IO	192.168.0.108
CU320	CU310	192.168.0.109
PG		192.168.0.112

注意：所有节点的子网掩码：255.255.255.0。

三、项目配置

1、 本例使用的设备描述

SERVO_02	Motor Module: 6SL3120-2TE13-0AA3
	Motor: 1FK7022-5AK71-1LG0
	Absolute Encoder
SERVO_03	Motor Module: 6SL3120-2TE13-0AA3
	Motor: 1FK7022-5AK71-1AG0
	Sin/Cos Encoder

 

2、硬件组态
(1)安装SINAMCIS S120 CBE20的GSD文件
对于PROFIBUS DP 及 PROFINET IO 需要的所有 GSD 文件存在S120的CF卡中，将这些文件拷贝至本地硬盘并解压。
在Step 7的硬件配置中选择 “Options => Install GSD file"

图 2.

GSD V2.0 (gsdml-v2.0-siemens-sinamics-cbe20-yyyymmdd.xml) 可被安装。
GSD文件安装后，设备会出现在硬件组态的如下目录中:
"PROFINET IO => Drives => SINAMICS => GSD => SINAMICS S120 CBE20 from 2.5"。
注意：
? GSD 子文件夹只有在安装DriveES 或 SIMOTION SCOUT后才有效。否则 GSD设备可直接在SINAMICS 文件夹中被找到。
? 如果安装了 DriveES Basic / Simatic 或 SIMOTION SCOUT，则不必安装 GSD 文件。
(2)通过CPU319建立PROFINET IO网络

图 3.

在插入CPU319-3PN/DP时会弹出建立PROFINET IO网络的窗口，在此新建一个PROFINET IO网络并设置此PLC PN节点的IP地址及子网掩码。
(3)将CBE20拖曳至PROFINET总线上(若安装DriveES)

图 4.

(4)选择报文结构

图 5.

(5)双击SINAMICS S120 CBE20，打开其属性窗口
分配其设备名称及IP地址，勾选“Assign IP address via IO controler”。

图 6

(6)建立PROFIBUS DP网络

图 7.

3、初始化通讯节点
在硬件组态画面中，点击 "PLC =>Ethernet => Edit Ethernet nodes"，在打开的画面中配置SINAMICS S120 CBE20和CPU319的设备名称及IP地址。

图 8.

四、使用Starter / SCOUT调试
如图9所示：在SteP7项目中生成了两个驱动项目“SINAMICS_S120_CU320”和”SINAMICSxS120xCBE20v1”,分别是驱动在PROFIBUS DP和PROFINET IO网络上生成的。本例中PC与CBE20之间通过网线连接，用如图9的方式既可直接打开Starter 或SCOUT 及驱动项目。

图 9.

可通过使用"configuration"对驱动装置进行手动配置。配置结束后编译保存。
本例中：在Scout中选择同样的报文结构，并与SteP7 HW Config中定义的报文结构保持一致，并单击“Transfer to Hw Config”按钮

图 10.

注意：S120支持两个周期性通讯接口IF1和IF2，分别通过CU参数P8839.0和P8839.1来定义IF1和IF2的通讯方式，在默认情况下P8839.0= P8839.1=99，就激活了这两个接口的自动模式，如下表所示：

在这种方式下无法实现PROFIBUS DP和PROFINET IO的并行通讯，因此为了实现其并行通讯，需要按如下方式设置：
? P8839[0]=1和P8839[1]=2：PROFIBUS DP 用于同步，PROFINET IO用于周期性通讯
? P8839[0]=2和P8839[1]=1：PROFINET IO用于同步，PROFIBUS DP用于周期性通讯（本例中的设置）

两个周期性通讯接口IF1和IF2的特性如上表所示：
注意：IF2不支持TM41,TM15,TM17,TM/TB,CU与CPU之间的通讯。

五、通过PROFIBUS DP或PROFINET IO总线来实现过程数据的传输
S7-300/400PLC通过PROFINET IO或PROFIBUS DP周期性通讯方式将控制字1(CTW1)和主设定值(NSETP_B)发送至驱动器。
(1) 控制字中Bit0做电机的起、停控制。
(2) 主设定值为速度设定值，参数P2000中的值为频率设定值和实际值的参考频率，** 对应4000H(十六进制)，发送的较高频率(较大值)为7FFFH(200%)。
(3) 当组态的报文结构 PZD=2或自由报文999时，在S7-300/400 中可用“MOVE” 指令进行数据传送；当组态的报文结构PZD 〉2，在S7-300/400 中需调用SFC14和SFC15系统功能块。
? SFC14(“DPRD_DAT”)用于读驱动装置的过程数据。
? SFC15(“DPWR_DAT”)用于将过程数据写入驱动装置。
例子(PROFINET IO)：SERVO_02 控制字、主设定值的发送及状态字、实际频率的读取程序见图11。

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