西门子S7-1500T与V90PN伺服的插补控制应用实例

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一.功能概述

西门子S7-1500T PLC作为高端运动控制器，具有电子齿轮、电子凸轮和插补路径等运动控制功能。通过一个五角星绘制实例，详细介绍插补控制功能的使用方法。

二.实例内容

1.实例名称

西门子S7-1500T控制V90PN伺服的插补控制应用实例

2.实例描述

S7-1500T与4台V90 PN伺服驱动器通过PROFINET进行数据交换的， ET200S连接伺服轴的限位开关和原点开关。在触摸屏上启动五角星绘制命令，S7-1500T应用插补功能完成五角星的绘制。

3.主要硬件组成

（1）CPU1515T，一台，订货号：6ES7 515-2TM01-0AB0。（2）编程电脑，一台，已安装博途V15.1软件。（3）V90伺服4套，(低惯量、增量式编码器、PN版本、100W，220V供电）滚珠丝杆4套，分别是X轴、Y1轴、Y2轴、Z轴。（4）ET200S 远程IO模块一组，订货号：6ES7 151-3AA23-0AB0，8数字量输入，8个数量输出。实验装置为工程师自己制作，如下图所示。



工程师自制实验装置



三.实例实施

1.V90 PN伺服驱动器的基本参数配置

第一步：选择驱动和控制模式
通过SINAMICS V-ASSISTANT调试软件进行参数设置时，在线模式获取实际驱动器型号，单击“选择驱动”选项选择所使用的伺服驱动器和电机。选择控制模式为“速度模式(S)”，如下图所示。


图 V90PN控制模式配置

第二步：选择通信报文
单击“设置PROFINET”参数设置选项，选择 “选择报文”参数设置项，选择的报文为“1500专用报文”，如下图所示。


2.PLC程序编写

第一步：新建项目及组态CPU
打开博途软件，在项目视图中，双击“添加新设备”，选择的CPU型号和版本号（必须与实际设备相匹配），然后单击“确认”按钮。


第二步：组态V90和ET200S模组
在硬件目录中→驱动器和启动器→SINAMICS驱动→SINAMICS V90PN 版本V1.0分别添加X、Y1、Y2、Z轴，如图所示。


第三步：配置V90 PN伺服驱动器参数
四个轴的参数类似，如下图所示。


第四步：分配驱动器、ET200S 模块IP地址和设备名称
在项目树中→在线访问→选择你用的网卡→选择显示可访问的设备→如图所示。(下面的图只是一台V90的IP地址和设备名称的分配，ET200模块的IP地址和设备名称的分配的流程是一样的）。








第五步：组态工艺对象定位轴X、Y1、Z轴



丝杆实物照片

在项目树中选择工艺对象，双击“添加新对象”，工艺对象“定位轴”(TO_PositioningAxis) 用于映射控制器中的物理驱动装置。










第六步：组态工艺对象同步轴Y2轴
因条件有限，X、Y1、Z三轴运动时X轴有晃动现象，所以增加一根Y2轴，让Y1做主轴，Y2做同步轴，组态同步轴 工艺对象“同步轴”(TO_SynchronousAxis) 中包含工艺对象“定位轴”的所有功能。


第七步：新建运动机构
实物照片机构属于笛卡尔坐标系，所以要组态笛卡尔坐标系新建运动机构工艺对象To_Kinematic 如下图所示。




第八步：新建DB数据块，添加所需要使用的变量设置如下图所示。



第九步：新建DB数据块，用于存储五角星坐标数据
利用画图软件绘制五角星然后找到五角星每个点的定位坐标系。


运动控制步骤：  X、Y、Z原点定位到零点位置→设定轴X、Y、Z的定位数据→分配好运动轨迹→首先Z轴上升→运动到1号坐标位置（X=0，Y=10000）→Z轴下降→从1号位置运动到2位置以此类推到10号位置→Z轴上升回到原点一个循环结束。新建DB数据块，用于存储五角星坐标数据（1-11步骤 X、Y、Z位置坐标）


第十步：编写FB1子程序，完成基本运动控制程序
（1）调用MC_Power指令块，程序如下图所示，以X轴为例。


（2）调用MC_Home指令，程序如下图所示，以X轴为例。


（3）调用MC_REST指令，程序如下图所示，以X轴为例。


（4）调用MC_HALT指令用于实现对轴的停止控制，程序如下图所示，以X轴为例。


（5）调用MC_JOG指令用于实现对轴的点动控制，程序如下图所示，以X轴为例。


第十一步：在FB2子程序中编写五角星程序
所有运动都是绝对值运动方式，每一步的完成为跳转到下一步启动命令，每一步的速度都可以自定义设定，本实例用同一个速度，在运行过程中可以随便调整速度，可以实现暂停、继续运动和停止功能，在运行过程中可以通过触摸屏随时监测X、Y、Z三个轴实时速度和位置。（1）笛卡尔坐标系绝对值运动程序 (绝对值位置画法，第一步按下启动信号到达第一步目标位置）


第二个目标位置程序如下图。


3~11目标位置程序类似，这里就不在重复。
（2）笛卡尔坐标系绝对值运动，轴当前数据传送，如下图所示。


（3）笛卡尔坐标系绝对值运动，轴暂停程序，如下图所示。


（4）笛卡尔坐标系绝对值运动， 轴继续运行程序，如下图所示。


（5）笛卡尔坐标系绝对值运动， 轴停止运行程序，如下图所示。


第十二步：在主程序里调用FB1、FB2子程序



第十三步：程序测试
程序编译后，下载到S7-1500T的CPU，按以下步骤进行程序测试。

在触摸屏上，按“电源”按钮，使能轴；按“回原点”按钮，轴回原点；按“五角星启动”按钮，完成五角星的绘制。

设备运行效果视图如下：



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—The  End—



原程序如下：

提取码：awtx