（干货）西门子S120变频器的基本定位功能详解!

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：

定位功能激活后可使用STARTER中的控制面板或专家参数表进行设置

使用控制面板

使用专家参数表

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，位置方式需使用专家参数表设定。

• 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。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. 指定轴运行极限点，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. 指定回零方式：接近开关 + 编码器零脉冲

7. 指定回零开始方向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

• 指定接近开关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）

动作过程：

• 变频器运行（使能ON/OFF1），选择任意一种命令（如点动，程序步、MDI等）轴按照所选择的方式运行

• 闭合DI 2，开始动态回零

• 闭合快速开关DI10（下图中红色线为该开关状态），可见到位置实际值立即恢复为0，后重新计值（如图中绿色线所示），在整个动态回零过程中轴的运行速度不受影响。

五、基本定位_限位（Limit）

S120 中包含两种限位功能：软限位、硬限位。以限制轴运行范围。还有对轴运行速度，加减速的限制。

如下图所示激活限位方式

• 项目导航栏中选择限位功能块

• 激活软限位P2582 =1，正/反向位置范围通过 P2578, P2579设定

• 激活硬限位P2568 =1，硬限位位置开关源 P2569, P2570

• 大速度：P2571、大加速度：P2572、大减速度：P2573

注：限位开关信号为 “ 低 “ 有效

到达硬限位后轴将以大减速度 P2573 故障停车，故障复位后也只允许反向运行

六、基本定位_程序步（Traversing Blocks）

通过使用Traversing Blocks _ “程序步”模式可以自动执行一个完整的定位程序，也可实现单步控制；各程序步之间可通过数字量输入信号切换。但只有当前程序步执行完后下一程序步才有效。

在S120 中提供了多 64个程序步供使用。

程序步执行步骤：

1. 项目导航栏中选择 Traversing Blocks 模式，设定开关量输入点DI4用于激活程序步功能

2. 不拒绝任务 P2641= r722.2=1、没有停止命令 P2640=1

运行过程中P2640=0发出停止命令，则轴将以减速度P2620减速停车。

若断开DI 3 ( r722.2=0 )发出拒绝任务命令，则轴将以大减速度P2573减速停车。

3. 按工艺需要设定各个程序步参数，程序步代号决定程序的执行顺序。代号为 -1表示该步不执行（初始代号全部为 -1）。

4. 通过6个数字量输入点的不同组合选择需要的程序步

5. 变频器运行，闭合DI 4（r722.3=1）激活 Traversing 方式 ( P2631=1有效)轴按设定步骤运行。

结构说明：

P2616 (No.) 每个程序步都要有一个任务号，运行时依此任务号顺序执行 （ -1 表示无效的任务）

P2621 (Job ) 表示该程序步的任务。有7 种任务供选择：Positioning （位置方式）、Endless_POS/ Endless_NEG（正 / 反向速度方式）、Waiting（等待parameter 中指定的时间后执行下一步）Goto（跳转到parameter中指定的程序步） Set_O / Reset_O（置位/复位parameter中指定的开关量输出点）

P2622 ( Parameter ) 依赖于不同的Job，对应不同的Job有不同的含义（参见List Manual）

P2623.8/9 ( Mode ) 定义定位方式，仅当任务 ( Job )为位置方式 ( Position ) 时有效

P2617/P2618/P2619/P2620 ( Position, Velocity, Acceleration,Deceleration ) 指定运动的位置，速度，加/减速

P2623.4/5/6 ( Advance ) 制定本任务结束方式。END:本任务结束不连续执行下一任务，Continue_With_Stop:本任务结束准确定位，电机停止后重新启动开始下一任务。Continue_Flying: 本任务结束连续执行下一任务。

P2623.0 ( Hide ) 跳过本条程序步不执行该任务。

依赖于 Job 的方式，Configuration of digital output 仅当Job 设定为 SET_O /RESET_O时有效，用于设定开关量输出。

示例：

编制一段程序：

以速度 700 LU/min， 加 / 减速为 运行相对位置 50000 LU 减速停止；等待 30ms；再以速度 600LU/min， 加 / 减速为 运行相对位置 40000 LU 减速停止。

编制程序步如下：

七、手动数据输入（MDI）

Direct Setpoint Input / MDI （直接设定点输入方式/手动数据输入方式）, MDI 的缩写来自于 NC技术“Manual Data Input ”

使用MDI功能我们可以很轻松地通过外部控制系统来实现复杂的定位程序，通过由上位机控制的连续变化的位置、速度来满足我们的工艺需要。

MDI 有两种不同模式：

• 位置 ( position) 模式 P2653=0、

• 手动定位或称速度模式( setting up ) P2653=1这两种模式可在线切换

速度模式是指轴按照设定的速度及加/减速运行，不考虑轴的实际位置。

位置模式是指轴按照设定的位置、速度、加/减速运行；

位置模式又可分为位置 （P2648=1）和 相对位置（ P2648=0）两种方式。

7.1 MDI 模式配置如下图所示

7.2 激活 MDI 方式及参数配置

1. 进入直接数据输入/ MDI 模式

2. 如上面程序步中所述：不拒绝任务 P2641=1、没有停止命令 P2640=1

运行过程中可通过断开联接与P2640的外部开关发出停止命令，则轴将以减速度P2620减速停车。

若断开联接与P2641的外部开关发出拒绝任务命令，则轴将以大减速度P2573减速停车

3. 设定开关量输入点DI 9用于激活MDI功能（P2647为“1”有效）

4. 相关数据设置位置、速度、加 / 减速度 P2642 ~ P2645）

5. 位置模式选择 P2653

P2653=1：速度方式；P2653=0：位置方式

6. 定位方式选择 P2648

位置方式：P2654=0, P2648=1；相对定位方式：P2654=**1*(16H)

7. 方向设定源 P2651、P2652

8. 数据传输形式 (P2649) 及数据设定值确认命令源( P2650)

S120 中MDI 的数据传输可采用两种形式：

连续传输 P2649=1

单步传输、由上升沿确认 P2649=0

• 所谓单步传输是指MDI 数据的传输依赖于参数 P2650 中选择的开关量信号。该命令为 “沿”有效，每次执行完一个机器步后，需要施加上升沿，新的速度、位置等才能有效。

• 与单步传输不同，一旦激活连续数据传输，MDI 数据（位置、速度、加 /减速度）可连续修改且立即有效而无需开关使能。这样我们就可通过上位机实时调整目标位置及轴的运行速度、加 / 减速度而不会停机

注：连续数据传输仅适用于定位方式

7.3 调试参数

运行命令源 (ON/ OFF1)为 P840

不拒绝数据传输：P2641=1

无停止命令：P2640=1

MDI 位置模式：P2653=0/1

选择传输模式：P2649=0/1

数据设定值确认命令源 P2650 ( P2649=1时无效)

激活MDI 模式的命令源 P2647

选择定位方式：P2648=1

设置目标参数：P2690、P2691、P2692、P2693

变频器运行后，激活MDI模式，轴按设定值运行。