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S7-1500 连接 SINAMICS V90 实 现位置控制
发表时间：2017-11-30 09:58
1 摘要
本文主要介绍了如何使用 S7-1500PLC 连接 SINAMICS V90伺服系统实现位置闭环控制。其中对 S7-1500 相关模块的组态，工艺对象的组态，V90 的相关参
数设置以及相关的接线作了简要介绍。
2 简介
2.1 S7-1500 运动控制功能
S7-1500运动控制功能支持旋转轴、定位轴、同步轴和外部编码器等工艺对象。并拥有轴控制面板以及全面的在线和诊断功能有助于轻松完成驱动装置的调试和
优化工作。
S7-1500 支持多种连接方式。可以使用 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO连接驱动装置和编码器，也可以使用模拟量输出模块（AQ）连接带模拟设定值接口
的驱动装置并通过工艺模块（TM）,读出编码器的信息。本文中所涉及的例子就是使用*二种方式。
图2-1 连接方式示意
2.2 SINAMICS V90
SINAMICS V90 是西门子推出的一款小型、便捷的伺服系统，可以实现位置控制、速度控制和扭矩控制。
使用 V90 的速度控制功能可以与 S7-1500 运动控制功能配合使用，接收 S7-1500 模拟量模块发出的+-10V模拟量信号做为速度给定，并通过 PTO 功能反馈
位置信号给 S7-1500，在 S7-1500PLC 中实现闭环位置控制。
3 应用项目配置
3.1 S7-1500 组态
3.1.1 组态硬件配置
由于需要模拟量输出信号来控制速度给定，并接收来自 V90 的脉冲反馈信号，所以 S7-1500 系统中至少要配置 1块模拟量输出模块和 1 块高速计数模块，考
虑到 V90 给出的位置反馈信号是 5V 差分信号，S7-1500 系统中也要配置能够接收 5V 差分信号的高速计数模块。还需要1 块数字量输出模块来为 V90 提供使能
信号。
图 3-1 S7-1500 模块配置
模块名称订货号固件版本CPU 1513-1 PN6ES7 513-1AL00-0AB0FW V1.5DQ 16x24VDC/0.**ST6ES7 522-1BH00-0AB0FW V2.0DI 16x24VDC HF6ES7 521-1BH00-0AB0FWV2.0AQ 8xU/I HS6ES7 532-5HF00-0AB0FW V2.0TM PosInput 26ES7551-1AB00-0AB0FW V1.1表 3-1 模块配置列表
3.1.2 组态工艺对象
驱动装置组态
*在工艺组态中添加一个定位轴，工艺对象一般的组态方法请参考《S7-1500运动控制使用入门》。文档链接这里只描述针对于本例的组态。
由于 V90 接收的是+-10V模拟量信号，所以模拟量输出模块也要设置输出范围为+-10V。驱动装置类型选择“连接模拟量驱动装置”并在“输出”后面选择模
拟量输出的变量名称。为了在 PLC 内激活使能时（如激活 MC_Power 功能块Enable 管脚）能够把使能信号传递给V90，勾选激活启用输出，并且选择输出
变量名称。
图 3-2 驱动装置选择
需要注意的是输出只能选择变量名称而不能选择地址，所以**提前定义好变量名称。
图 3-3 定义变量名称
只有定义好的变量名称才能在选择 PLC 变量时显示出来
图 3-4 选择变量
位置反馈组态
在本地模块的 TM PosInput2_1 中选择参数设定。
设置通道操作模式为运动控制的位置检测（**这样设置，才能在随后的编码器连接中选择高速计数模块 TM PosInput2_1及其通道号）。编码器信号类型选择
增量编码器（A、B、N），反向选择暂不勾选，如果在调试时 PLC给出的速度给定方向与编码器反馈方向相反，就可以勾选反向来校正编码器反馈方向。
建议信号评估选择四重，这样可以增加位置反馈信号的精度。由于 V90 可以提供信号 N（0 脉冲信号），所以参考标记 0的信号选择增量编码器的信号 N。接
口标准选择 RS422、对称。
图 3-5 高速计数模块组态
组态编码器连接时选择通过工艺模块（TM）进行连接，并且在选择工艺模块中选择高速计数器通道 0。
图 3-6 选择编码器连接
编码器类型选择增量式旋转式。单转步数填写 V90 每转输出脉冲个数的 4 倍（信号评估选择了四重），这里填写4096（4*1024）。增量实际值中的位填写0。
图 3-7 填写编码器参数
3.2 V90 配置
3.2.1 V90 输入输出信号
V90 的参数很多，*详细的参数含义及设置方式请参考 V90 操作说明，其链接为： 这里只描述与
本例相关的参数设置。
V90 支持速度控制方式，在此方式下 V90 接收来自 S7-1500 的+-10V 模拟量速度给定信号，并把位置值通过RS422 标准的脉冲信号反馈给 S7-1500，在 S7-
1500 中实现闭环位置调节。这种模式下 V90 本身不设置位置闭环。使能信号也需要 S7-1500 提供，这样可以*在S7-1500 建立位置闭环的同时，把使能信
号发给 V90。
图 3-8 速度模式下的 V90 输入输出信号
3.2.2 V90 相关参数设置
本中使用 SINAMICS V-ASSISTANT 软件来设置 V90 的参数。首先要设置 V90操作模式为速度模式，即设置参数p29003 为 2。
图 3-9 设置速度控制模式
本例中使用 V90 的 X8 接口的 DI1 作为使能输入，即设置参数 p29301 为 1。
图 3-10 设置使能信号
设置 V90 每转线数，也就是电机每圈的脉冲个数。为了与 S7-1500 中的参数相相对性（四重评估，每转步数4096），这里设置为 1024。
图 3-11 设置每转线数
3.3 S7-1500 与V90
3.3.1使能信号连接
在本例中针对 DO 模块的* 0通道，DO 模块的 1 端子与 V90 X8 接口的 5 端子相连、DO 模块的 10 端子与V90 X8 接口的 3 端子相连。DO 模块的 9 端子和
10 端子分别要连接 24V+和 0V。其中 DO 模块的 10端子与 V90 X8 接口的 3端子连接还起到两个系统的等电位连接的作用。
图 3-12使能信号的连接
3.3.2 速度给定连接
AO 模块输出+-10V 电压信号，针对于* 0 通道 1、2 端子短接后连接 V90 X8 端口的 19 端子，3、4端子短接后连接 V90 X8 端口的 20 端子。
图 3-13 速度给定连接
3.3.3 位置反馈连接
分别连接 V90 X8 端口的 15、16 端子到 TMPosInput 模块 1、2 端子；40、41到 3、4端子；42、43 到 5、6 端子。
3.4 式 使用分布式I/O ET200SP 连接V90
除了*所描述的使用 S7-1500 *机架模块以外，还可以使用 ET200SP 上的模块连接 V90。新一代的分布式 I/OET200SP 使用简单，结构紧凑，性能*，
支持 PROFINET 网络；可以实现*灵活的配置。
图 3-15 使用分布式 I/O ET200 SP
本例中 ET200SP 站点上的模块见下表。
TM PosInput 16ES7 138-6BA00-0BA0FW V1.0AQ2XU/I HS6ES7135-6HB00-0DA1FW V1.1服务器模块6ES7 193-6PA00-0AA0
基座单元6ES7 193-6BP00-0BA0
基座单元6ES7 193-6BP00-0DA0
表 3-2 模块配置列表
3.4.1 设置等时同步
闭环运动控制**有很好的实时性，所以**设置等时同步。
在网络视图中用鼠标双击连接线“PN/IE_1”在下边的“属性”、“常规”页面内选择“同步域”、“Sync-Domain_1”，设置“PLC_1.PROFINET接口_1”
的“同步角色”为“同步主站”，设置“IO_device-1”的“RT 等级”为“IR
图 3-16 设置等时同步
还需要设置实际的网络拓扑，在拓扑视图中拖拽连接两个设备的实际网络接口。
图 3-17 设置网络拓扑
在“IO_device_1”的设备视图中选择“属性”、“常规”、“等时同步模式”页面，然后勾选站点以及站点上模块的“等时同步模式”，如下图所示：
图 3-18 设置模块的等时同步
3.4.2 置 设置OB91 的循环时间
OB91 是 S7-1500 运动控制的**组织块，为了*好的实现运动控制功能，需要把 OB91的循环时间同步到总线。具体操作过程是鼠标在 OB91 上点击右键，在
弹出的菜单中选择属性，就会弹出以下页面。在页面中选择“同步到总线”。可根据应用情况选择“因子”，增加“因子”可减轻 CPU负荷，但会影响控制效果。
图 3-19 设置 OB91 的循环时间
3.4.3 工艺组态与接线
工艺组态中把驱动接口和编码器反馈接口分别设置到 ET200SP 的模块上，具体的模块组态方法和工艺组态方法与 3.1.2章节描述的一样。
IO 模块与 V90 的接线与*所描述的*机架上的模块接线类似，具体参考模
块手册。
3.5 设备调试
至此 S7-1500 与 V90的组态配置与接线都已经初步完成，可以打开工艺对象的调试界面进行调试，然后就可以编写控制程序了。具体内容可参考帮助文档，这
里不再详述。
图 3-20 调试
4 文章声明
本文仅针对 S7-1500 连接 V90实现闭环运动控制进行了简单的描述，目的是为了能够让初次接触该系统的用户能够*的建立控制系统，本文无法替代 S7-
1500 运动控制的相关硬件手册和功能手册。更多关于该功能的使用信息请通过条目号 90075558 下载功能手册。
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新型的SIMATICS7-1500控制器除了包含多种**技术之外，还设定了新标准，大程度提高生产效率。无论是小型设备还是对速度和准确性要求较高的复杂设备装置，都一一适用。SIMATICS7-1500无缝集成到TIA博途中，*大提高了工程组态的效率。
西门子 S7-300 PLC 说明
SIMATIC S7-300 是模块化的微型 PLC 系统，可满足中、低端的性能要求。
模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。
SIMATIC S7-300 的应用领域包括：
特殊机械，
纺织机械，
包装机械，
一般机械设备制造，
控制器制造，
机床制造，
安装系统，
电气与电子工业及相关产业。
多种性能等级的CPU，具有用户友好功能的全系列模块，可允许用户根据不同的应用选取相应模块。任务扩展时，可通过使用附加模块随时对控制器进行升级。
西门子 S7-300 是一个通用的控制器：
具有高电磁兼容性和抗震性，可大限度地用于工业领域。
S7-300自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。
一个系统包含下列组件：
CPU：
不同的 CPU 可用于不同的性能范围，包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUSDP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。
用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。
用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。
用于高速计数、定位（开环/闭环）及 PID 控制的功能模块（FM）。
根据要求，也可使用下列模块：
用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源的负载电源模块(PS)。
接口模块 (IM)，用于多层配置时连接中央控制器 (CC) 和扩展装置 (EU)。
通过分布式中央控制器 (CC) 和 3 个扩展装置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多达 32个模块。所有模块均在外壳中运行，并且*风扇。
SIPLUS 模块可用于扩展的环境条件：
适用于 -25 至 +60℃ 的温度范围及高湿度、结露以及有雾的环境条件。防直接日晒、雨淋或水溅，在防护等级为 IP20机柜内使用时，可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。
设计
简单的结构使得 S7-300 使用灵活且易于维护：
安装模块：
只需简单地将模块挂在安装导轨上，转动到位然后锁紧螺钉。
集成的背板总线：
背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。
模块采用机械编码，更换*为容易：
更换模块时，**拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构，可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。
现场**的连接：
对于信号模块，可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。
TOP 连接：
为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。
规定的安装深度：
所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内，并有前盖保护。因此，所有模块应有明确的安装深度。
无插槽规则:
信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。
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