西门子工艺对象“轴”的应用

实战PLC · 发表于 2024-8-16 21:12:28

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1　工艺对象“轴”的概念
在西门子S7-1200 PLC系统中，“轴”这个术语专门用来描述一个由“轴”工艺对象表征的驱动器的工作模型。这个“轴”工艺对象就像是用户编写的程序与驱动器之间沟通的一座桥梁，负责接收程序发出的运动指令，执行这些指令，并监控整个执行过程。而运动指令的发出，则是通过在用户程序中编写特定的运动控制代码来实现的。
说到“驱动器”，它其实是一个由步进电机和它的动力部件，或者是由伺服驱动器和带脉冲接口的转换器共同组成的机电一体化的设备。这个驱动器是通过PLC里的“轴”工艺对象，利用CPU S7-1200的脉冲发生器来进行控制的。
要想在西门子S7-1200 PLC上实现运动控制，首先得进行一系列的硬件配置。具体步骤是这样的：

先选好设备组态；
再挑一个合适的PLC；
然后要定义一个脉冲发生器，把它设置为PTO（脉冲时间输出）。

跟书里3.3节提到的PWM输出设置差不多，也是选PTO1到PTO4这四个端口中的一个，然后通过软件来设置它是输出PTO脉冲还是PWM脉冲，就像图1-1展示的那样。一旦选定了PTO模式，接下来就要设置输出源了，比如是集成输出还是板载CPU输出（如果PLC是带继电器输出的那种，那就得用信号板来作为PTO的输出）。除此之外，还要设置其他一些参数，比如时基、脉冲宽度的格式、循环时间等等。

举个例子，如果选了PTO1，那么脉冲输出就是Q0.0，方向输出就是Q0.1。
图1-2展示了如何通过运动控制指令来产生脉冲的顺序。简单来说，控制步进电动机的脉冲经过西门子S7-1200 PLC的输出处理后，会被发送到步进电动机的驱动器，进而转化为轴向运动，最终实现定位、定长等精确的位置控制动作。

图1-3为在项目树中创建新的工艺对象——“轴”或“轴控制”。

在创建“轴”对象后，即可在项目树的“工艺对象”中找到“轴_1”，并选择“组态”菜单即可，如图1-4所示。

在如图1-5所示的常规选项中，硬件接口的“选择脉冲发生器”选择“Pulse_1”后，可以切换到“设备组态”进行硬件配置。

在如图1-6所示的“驱动器信号”组态中，选择“轴使能”信号为Q0.4，选择“输入就绪”为设置驱动系统的正常输入点，当驱动设备正常时会给出一个开关量输出，并接到CPU中，告知运动控制器驱动器正常与否。有些驱动器不提供这种接口，如HB-4020M，则可将此参数设为“TRUE”。

机械组态的参数如图1-7所示。选项“电机每转的脉冲数”为电动机旋转一周所产生的脉冲个数；选项“电机每转的运载距离”为电动机旋转一周后，生产机械所产生的位移。这里的单位与图1-6中所选择的单位一致。

图1-7为位置监视组态。西门子S7-1200 PLC的运动控制可以设置两种限位，即软件限位和硬件限位。如果两者都启用，则必须输入下限硬限位开关、上限硬限位开关、激活方式（高电平）、下限软限位开关和上限软限位开关。在达到硬限位时，“轴”将使用急停减速斜坡停车；在达到软限位时，激活的“运动”将停止，工艺对象报故障，在故障被确认后，“轴”可以恢复在原工作范围内运动。

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