S7200SMARTPLC的运动控制向导.docx

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1、S7-200 SMART PLC 的运动控制向导运动轴（ Axis of Motion ）内置于 S7-200 SMART CPU 的运动控制功能 使用运动轴（ Axis of Motion ）进行步进电机和伺服电机的速度和位置控制。S7-200 SMART CPU 提供 3 个单轴控制，其组态方式与 S7-200 的 EM253 类似，S7-200 SMART CPU 目前未提供单独的运动控制模块。 其开环位置控制 提供以下功能：1. 提供高速控制（高速脉冲输出），速度从每秒 2 个脉冲到每秒 100,000 个脉冲（ 2HZ 到 100KHZ ）；2. 提供可组态的测量系统，既可以使用工程

2、单位（例如英寸和厘米）也可 以使用脉冲数；3. 提供可组态的反冲补偿；4. 支持绝对、相对和手动位控方式；5. 提供连续操作；6. 提供多达 32 组移动曲线，每组最多可有 16 步；7. 提供 4 种不同的参考点寻找模式，每种模式都可对起始的寻找方向和最 终的接近方向进行选择。8. 支持急停 （S 曲线）或线性加速及减速。9. 提供 SINAMICS V90 驱动器的相关支持。使用 STEP7-Micro/ WIN SMART 可以创建运动轴所使用的全部组态。这 些组态和程序块需要一起下载到 CPU 中。S7-200 SMART CPU 的运动控制能够实现主动寻找参考点功能，绝对运动功能，相

3、对运动功能，单、双速连续旋转功能， 速度可变功能（依靠 AXISX_MAN指令实现）及曲线功能。 所有的轴功能都是单轴开环控制， 系统不提供轴与轴之间的耦合及轴的闭环控制， 如果有这方面需求， 则用户需要自己搭建功能， 但最终的应用效果要根据实际环境验证，西门子无法提供保证。S7-200 SMART CPU 运动控制输入 /输出点定义见表 1：表 1.运动控制输入 / 输出定义类型信号描述CPU 本体 I/O 分配输入STPSTP 输入可让 CPU 停止脉冲输出。在位 控向导中可选择您所需要的 STP 操作。在位控向导中可被组态为I0.0-I0.7 ， I1.0-I1.3 中的任意一个，但是同

4、一个输入点 不能被重复定义RPSRPS（参考点）输入可为绝对运动操作建 立参考点或零点位置。LMT+LMT-LMT+ 和 LMT- 是运动位置的最大限制。 位控向导中可以组态 LMT+ 和 LMT- 输 入。ZP(HSC)ZP（零脉冲）输入可帮助建立参考点或 零点位置。通常，电机驱动器 / 放大器在 电机的每一转产生一个 ZP 脉冲CPU 本体高速计数器输入可被组 态为 ZP 输入HSC0 (I0.0)HSC1 (I0.1)HSC2 (I0.2)HSC3 (I0.3)Axis0Axis1Axis2P0P0 和 P1 是源型晶体管输出，用以控制 电机的运动和方向。Q0.0Q0.1Q0.3输出P1

5、Q0.2Q0.7 orQ0.3*Q1.0DISDIS 是一个源型输出， 用来禁止或使能电 机驱动器 / 放大器。Q0.4Q0.5Q0.6如果 Axis1 组态为脉冲加方向，则 P1 分配到 Q0.7 。如果 Axis1 组态为双向输出或者 A/B 相输出，则 P1 被分配到 Q0.3 ，但此时 Axis2 将不能使用。 组态 Axis of Motion：Micro/WIN SMART 提供了运动控制向导，可生成组态 / 曲线表和位控指令。 打开“运动控制”向导，“工具” - “向导” -“运动控制”1、运动控制向导组态选择要组态的轴， 用户可在需要激活的轴前打勾， S7-200 SMART

6、CPU 提供 3 个轴资源用于运动控制选择运动轴命名运动轴2、测量系统组态对应项的含义如下所述：1）选择测量系统可选择“工程单位”或是“相对脉冲”，如果选择“相对脉冲”则没有下面选项的设置，脉冲数与电动机的分辨率（步距角）有关。2）当选择“工程单位”时，需要设置电机旋转一周所需脉冲数。此参数的 确定要与伺服中的设置匹配，如电子齿轮比。3）当选择工程单位时所用的单位。4）当选择工程单位时 ,电机每转一周负载轴的实际位移，是负载轴的运动位移，与传动的实际机械结构有关。3、方向控制组态对应项的含义如下所述：1）选择脉冲输出的形式，分为单相（脉冲 + 方向）、双相、正交与单相（仅 脉冲）：选择单相（脉

7、冲 + 方向），向导将为 S7-200 SMART 分配两个输出点，一 个点用于脉冲输出，一个点用于控制方向。选择双相，向导将为 S7-200 SMART 分配两个输出点，一个点用于发送正 向脉冲，一个点用于发送负向脉冲。选择正交，向导将为 S7-200 SMART 分配两个输出点，一个点发送 A 相脉 冲，一个点发送 B相，AB 相脉冲之间相位相差为 90。选择单相（仅脉冲），向导将为 S7-200 SMART 分配一个输出点，此点用 于脉冲输出。 S7-200 SMART 的运动控制功能不再控制方向，方向可由用户自 己编程控制2）该波形图是与选择的输出形式对应的示意图。4 、LMT 限位点

8、组态a. 正限位使能； b. 正限位输入点； c.指定相应输入点有效时的响应方式；d.指定输入信号有效电平（低电平有效或者高电平有效）。a. 负限位使能； b. 负限位输入点； c.指定相应输入点有效时的响应方式； d.指定输入信号有效电平（低电平有效或者高电平有效）。 对应项的含义如下所述：1）选择是否激活正向限位及选择正向限位点。2）选择轴碰到限位开关时的停止方式：立即停止或减速停止。3）选择激活正向限位的电平状态， 上限为高电平有效， 下限为低电平有效 注意：7-200 SMART CPU 只提供硬件限位，不提供软件限位。5、RPS 参考点组态a. 使能参考点；b. 参考点输入点；c.

9、指定输入信号有效电平（低电平有效或者高电平有效）选择是否激活参考点功能及使用哪个点作为参考点， 并选择激活参考点的电平状态，上限为高电平有效， 下限为低电平有效。 参考点的设置为使用绝对运动 的前提条件6 、ZP 零脉冲组态a.使能零脉冲： b. 零脉冲输入点。选择是否激活编码器零脉冲信号及选择哪个点作为输入。 此点需要与相应的ZP 信号输回零模式配合使用，使用此种方式，可以实现更精确的参考点定位。入点都为固定的点，用户无法自由选择输入点用于 ZP 的输入信号，所以若要使用此功能，需要提前规划好输入点分配。7 、STP 停止点组态a.使能停止点； b. 停止输入点； c.指定相应输入点有效时的

10、响应方式；d. 指定输入信号的触发方式，可以选择电平触发或者边沿触发。e. 指定输入信号有效电平（低电平有效或者高电平有效）。对应项的含义如下所述：1）选择是否激活 STP 及将哪个点作为 STP。STP 是除硬件限位外唯一能实 现急停的输入点。2）选择激活 STP，并选择是减速停止还是立即停止。3）选择 STP 信号的触发方式，电平触发或沿触发。选择电平触发时，只要 STP 信号输入有效，运动便会停止 选择边沿触发时，只有当 STP 从无效变为有效时，运动才会停止。运动停 止后，可发出新的运动命令。4）选择有效的激活电平，上限为高电平有效，下限为低电平有效。8 、TRIG 曲线停止功能组态选

11、择是否激活 DIS。DIS 是伺服驱动器的使能信号，组态中只能使用系统分配的点，无法选择其他点，如果需要使用此功能 ,要提前规划好输出点的分配。轴 0 的 DIS 始终组态为 Q0.4轴 1 的 DIS 始终组态为 Q0.5轴 2 的 DIS 始终组态为 Q0.6注意：每个轴的输出点都是固定的用户不能对其进行修改， 但是可以选择使 能/ 不使能 DIS10 、电机速度组态a.定义电机运动的最大速度“ MAX_SPEED ”；b. 根据定义的最大速度，在运动曲线中可以指定的最小速度；c. 定义电机运动的启动 / 停止速度“ SS_SPEED” 。 对应项的含义如下所述： 1）电机的最大速度，电机

12、扭矩范围内系统最大的运行速度。 2）电机的最小速度，此数值根据最大速度由系统自动计算给定。3）启动/停止速度， 能够驱动负载的最小转矩对应速度， 此数值建议参照电 机的扭矩转速曲线图， 并根据机械负载折合到电机轴的扭矩计算得出。 如果不方 便 计 算 也 可 以 考 虑 按 最 大 速 度 （ MAX_SPEED） 值 的 5%-15% 设 定。 如果 SS_SPEED数值过低， 电机和负载在运动的开始和结束可能会摇摆或颤动。 如果SS_SPEED数值过高， 电机会在启动时丢失脉冲， 并且负载在试图停止时会使电 机超速。11 、点动功能组态a.定义点动速度“ JOG_SPEED”（电机的点动速

13、度是点动命令有效时能够 得到的最大速度）b. 定义点动位移“ JOG_INCREMENT ”（点动位移是瞬间的点动命令能够 将工件运动的距离）对应项的含义如下所述：1）点动时的速度。2）点动时间小于 0.5s 时所执行的位移。点动一般用于手动调整， 其速度的设置要根据现场的需求决定。 增量设置则 可以定义点动的最小运行距离 ,其数值一般取决于手动微调的最小幅度。注意：当 CPU 收到一个点动命令后， 它启动一个定时器。 如果点动命令在 0.5 秒到时之前结束，CPU 则以定义的 SS_SPEED 速度将工件运动 JOG_INCREMENT 数值指定的距离。 当 0.5 秒到时时， 点动命令仍然

14、是激活的， CPU 加速至 JOG_SPEED速度。继续运动直至点动命令结束 ,随后减速停止。12 、电机加减速时间组态a.设置从启动 /停止速度“ SS_SPEED”到最大速度“ MAX_SPEED 的加速 度时间“ ACCEL_TIME”b.设置从最大速度“ MAX_SPEED”到启动/停止速度“ SS_SPEED”的减速 度时间“ DECEL_TIME ”对应项的含义如下所述：1）定义轴的加速时间，默认值为 1000ms 。2）定义轴的减速时间，默认值为 1000ms 。这两个参数需要根据工艺要求及实际的生产机械测试得出。 如果需要系统有 更高的响应特性， 则将加减速时间减小。 测试时在

15、保证安全的前提下建议逐渐减 小此值 ,直到电机出现轻微抖动时 ,基本就达到此系统加减速的极限。除此之外， 还需要注意与 CPU 连接的伺服驱动器的加减速时间设置，向导中的设置只是定 义了 CPU 输出脉冲的加减速时间，如果希望使用此加减速时间作为整个系统的 加减速时间，则可以考虑将驱动器的加减速时间设为最小，以尽快响应 CPU 输 出脉冲的频率变化。13 、S 曲线（急停）时间组态S曲线功能可对频率突变部分进行圆滑处理，以减小设备抖动，得到更好的 动态效果。在某些应用中， 对机械抖动有较高要求， 而频率突变的部分很容易导 致抖动， S曲线功能则可以在加速的初始与结束阶段，通过修改加速度使速度曲

16、 线在频率突变部分更为圆滑以起到减小抖动的作用。14 、反冲补偿组态反冲补偿是用于轴在反转时对机械磨损的补偿， 如果是齿轮驱动的设备， 在 反转时会出现由于磨损而导致的间隙， 则可以在此处设置补偿脉冲， 以提高定位 精度。注意：反冲补偿为当方向发生变化时， 为消除系统中因机械磨损而产生的误 差，电机必须运动的距离。反冲补偿总是正值。（缺省 =0 ）15 、使能寻找参考点位置注意：若您的应用需要从一个绝对位置处开始运动或以绝对位置作为参 考，您必须建立一个参考点（ RP）或零点位置，该点将位置测量固定到物 理系统的一个已知点上。16 、寻参速度、方向组态a.定义快速寻找速度“ RP_FAST”（

17、快速寻找速度是模块执行 RP 寻找命令 的初始速度，通常 RP_FAST是 MAX_SPEED 的 2/3 左右）b.定义慢速寻找速度“ RP_SLOW”（慢速寻找速度是接近 RP 的最终速度， 通常使用一个较慢的速度去接近 RP 以免 错过， RP_SLOW 的典型值为 SS_SPEED）c. 定义初始寻找方向“ RP_SEEK_DIR”（初始寻找方向是 RP 寻找操作的初 始方向。通常，这个方向是从工作区到 RP 附近。限位开关在确定 RP 的寻找区域时扮演重要角色。当执行 RP 寻找操作时，遇到限位开关会引起方向反转，使 寻找能够继续下去，默认方向 = 反向）d. 定义最终参考点接近方向

18、“ RP_APPR_DIR”，（最终参考点接近方向是 为了减小反冲和提供更高的精度， 应该按照从 RP 移动到工作区所使用的方向来 接近参考点，默认方向 = 正向）对应项的含义如下所述：1）设定寻找参考点速度的高速。2）设定寻找参考点速度的低速。3）寻找参考点的起始方向。4）寻找参考点的逼近方向。此处参考点的设置为主动寻找参考点， 即触发寻参功能后， 轴会按照预先确 定的搜索顺序执行参考点搜索。首先轴将按照RP_SEEK_DIR 设定的方向以RP_FAST设定的速度运行，在碰到 RP参考点后会减速至 RP_SLOW 设定的速 度，最后根据设定的寻参模式以 RP_APPR_DIR 设定的方向逼近

19、 RPS。17 、寻参偏移量组态此处可进行参考点偏移量设置， 此功能典型应用场景为： 当实际的参考点位 置不方便进行机械安装时， 可以将参考点装置安装在其他位置， 然后使用参考点 偏移功能实现最终的参考点定位。注意：参考点偏移量“ RP_OFFSET 是”在物理的测量系统中 RP 到零位置 之间的距离，缺省 =0 。18 、寻参搜索顺序组态S7-200 SMART 提供 4 中寻找参考点顺序模式，都为主动寻参模式，每种 模式定义如下：模式 1：将 RP 定位在左右极限之间 ,RPS区域的一侧。模式 2：将 RP 定位在 RPS输入有效区的中心。模式 3：将 RP 定位在超出 RPS 输入有效区

20、的一个指定数目的零脉冲 (ZP) 处。模式 4：将 RP 定位在 RPS输入有效区内的一个指定数目的零脉冲 (ZP)处。 19 、读取驱动器位置组态选择激活 AXISX_ABPOS 指令，此指令以通信的方式读取 V90 的绝对值编 码器数值，仅支持使用绝对值编码器的 V90 驱动器且不支持实时位置读取20 、曲线功能激活运动控制向导还提供曲线功能， 此功能允许用户提前设置好运动距离及运动 速度，对于运动路线、 速度固定的工艺可以快速组态。 通过点击“添加（ Add ）” 按钮添加移动曲线并命名。曲线由多个步组成，每一步包含一个达到目标速度的加速 / 减速过程和以目 标速度匀速运行的一串固定数量

21、的脉冲。 如果是单步运动或者是多步运动的最后 一步，还应该包括一个由目标速度到停止的减速过程。每个运动轴最多支持 32 条曲线。注意： S7-200 SMART 支持最多 32 组移动曲线。运动控制向导提供移动 曲线定义， 在这里，您可以为您的应用程序定义每一个移动曲线。 运动控制向导 中可以为每个移动曲线定义一个符号名， 其做法是您在定义曲线时输入一个符号 名即可。21 、曲线运行模式组态（对每条曲线运行模式进行组态）a. 选择移动曲线的操作模式（支持四种操作模式：绝对位置、相对位置、单速连续旋转、两速连续转动），在绝对位置或相对位置模式，向导的曲线功能只 支持单向运动，不能出现使轴反向的组

22、态b. 定义该移动曲线每一段的速度和位置( S7-200 SMART 每组移动曲线支 持最多 16 步)。22 、存储器分配通过点击“建议( Suggest )”按钮分配存储区由于向导组态后会占用 V 存储区空间，因此用户需要特别注意，此连续数据区不能被其他程序使用。默认地址从 VB0 开始。注意：程序中其他部分不能占用该向导分配的存储区23 、组件选择组态向导配置结束后， 在指令清单中如果不想选择某项或某几项， 可将其右侧复 选框中的勾去掉， 最后在生成子程序时就不会出现上述指令， 从而可减小向导占 用 V 存储区的空间。当您完成对运动控制向导的组态时，只需点击生成( Generate )，

23、然后运 动控制向导会执行以下任务：a. 将 组 态 和 曲 线 表 插 入 到 您 的 S7-200 SMART CPU 的 数 据 块 ( AXISx_DATA )中；b. 为运动控制参数生成一个全局符号表( AXISx_SYM )；c. 在项目的程序块中增加运动控制指令子程序，您可在应用中使用这些指 令；要修改任何组态或曲线信息，您可以再次运行运动控制向导。 注意：由于运动控制向导修改了程序块、 数据块和系统块， 要确保这三种块 都下载到 S7-200 SMART CPU 中。否则，CPU 可能会无法得到操作所需的所 有程序组件。24 、向导 I/O 映射(查看输入输出点分配)向导结束后，用户可以在此查看组态的功能分别对应哪些输入 / 输出点，并 据此安排程序与实际接线。由于向导组态完成后会占用 V 存储区空间，用户需要特别注意此连续数据区不能被其他程序使用。