AB伺服 K5100与Compactlogix的以太网应用

蔡成新

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文章目录

1	文章前言
2	开箱介绍
3	器件清单
4	网络拓扑图
5	实验步骤
6	精彩预告
7	文章结尾

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文章前言

       Hello 大家好，小编我又来了！经过前几期所做的Compactlogix5480开箱体验，也收到了不少朋友的反馈。首先很感谢各位的支持！

        反馈比较多的都在问为什么不做一期K5100的开箱体验呢？

        其实呢，做为一名使用者，刚推出该系列产品，性能、效果到底怎么样，我也是抱着一种怀疑的态度。但由于疫情影响，也听到了不少同行反馈K5100在口罩机、包装机等一些小型设备也有很多的应用案例，以及它的一些新的功能，网上也还没有关于K5100的一些实验资料。这让我开始对它又有了那么一点点好奇感。所以今天做一期K5100开箱体验让我们一起看看它到底有哪些特色。

        在开箱之前，首先很感谢罗克韦尔自动化DEMO的支持，确实做得挺精致的！

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开箱介绍

      打开背包，一张简洁的DEMO-K5100明信片、一台精简的实验箱，显得格外的精致，这也许是K5100小巧的身躯才能做到吧！

Demo In Bag

DEMO-K5100







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器件清单

硬件清单

01-笔记本【1台】 (备注：建议运行内存8G以上，虚拟机会占用比较大)

02-控制器5380系列5069-L310ER【1台】 (备注：任意AB Compactlogix中型系统控制器或Controllogix大型系统控制器都可，可不带运动控制功能，即控制器型号不带“M”) 切记：Compactlogix5380/5480系列选好控制器，要选配电源接线端子5069-RTB64-SCREW

03-Demo-K5100【1套】 包含硬件： 1-K5100驱动器：2198-E1004-ERS 2-TLP伺服电机：TLP-A070-040-DJA32A 3-动力电缆：2090-CTPW-MADF-18A03 4-反馈电缆：2090-CTFB-MADD-CFA03 5-IO端子：2198-TBIO

04-网线1585J-M8TBJM-2  2米【2条】 (备注：普通网线也可以)

05-方形USB线  2米【1条】 (备注：打印机线即可，没有的，可以用网线设置IP地址)

06-USB Mini线2198-USBC【1条】 (备注：普通USB Mini线也可以)

07-USB过滤器2198-USBF【1条】 (备注：没有也可以)

08-开关电源【1个】 (备注：任意品牌24VDC输出的开关电源即可)

09-线缆0.75²  2米【1条】 (备注：0.5²也可以以及自备螺丝刀、剥线钳等工具)

10-1/2AA 3.6V电池【1个】 (备注：多圈绝对值编码器使用，本次实验没有绝对值应用测试，所以没有准备该电池)

如果器件不齐全，需要购买，也可以私信本公众号“AB工控论坛”哦！或者通过在公众号菜单-“帮助”-“意见反馈”留言。

软件清单

01-Studio5000 V33&SE V12 包含软件： 1-Windows 10专业1909中文纯净版系统 2-Studio5000 V33.01.00专业中英文版 3-FactoryTalk View Studio V12版（含SE和ME） 4-CCW V12版 5-KNX5100C V2.01.00版 (备注：该虚拟机不含破解授权，可设置时间为安装时的日期进行试用学习。下载该虚拟机，使用的VMware版本必须≥V15版)

02-VMware V15【专业英文版】 (备注：含虚拟机破解)

03-Studio5000 V33【专业国际版】 (备注：安装时可选中英文安装)

04-FactoryTalk View SE V12【开发英文版】

05-附件 5069-L310ER V33 (含5069-L310ER V33版固件文件)

06-KNX5100C V2.01.00

07-附件 K5100 V2.01 (含K5100 AOP、AOI文件)

08-公众号例程 AB伺服K5100与Compactlogix以太网应用 (含本次实验的程序.ACD及K5100参数配置文件)

虚拟机、软件均不含破解授权，均可在“公众号菜单”-“下载中心”按清单名称搜索免费下载，前提得注册成会员，具体查看下载中心说明。

资料清单

01-Compactlogix 5380资料 (含用户、技术、安装等手册)

02-Kinetix 5100资料 (含设计指南、参数列表、故障代码、用户等手册)

资料下载可在“公众号菜单”-“下载中心”按清单名称搜索免费下载，前提得注册成会员，具体查看下载中心说明。

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网络拓扑图



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实验步骤

本次实验默认软件Studio5000、KNX5100C都安装完毕，这里就不详细介绍如何安装软件。

01.注意控制器电源接线，避免烧坏器件，具体可参考安装手册说明或者可以查看以前文章《AB资讯 Compactlogix5380控制器电源接线》。这里默认都接好线，刷好固件、安装好软件。Compactlogix5380接线如图所示：（如果只是实验测试，可简单接MOD电源，一正一负即可，切记确认好电源电压等级，避免烧坏产品）



02.检查K5100电源接线，具体可参考K5100手册，接线如图所示：



03.连接好Compactlogix5380跟K5100的USB线，可参考文章上面的网络拓扑图，建议不要都接在那种多个USB口的扩展连接器上，有可能会识别不到的情况出现。打开设备管理器可以看到两台设备的串口都连接到了。并记住串口号COM3，如图所示：



（如有遇到KNC5100C一直识别不到串口驱动，可能因为没有Signature导致Windows系统安装USB驱动没成功。可通过重启Windows系统，在Boot页面，选择Disable Driver Signature enforcement）

K5100配置

04.打开KNX5100C软件，点击“是”



【用K5100例程下载直接用】

05.如果想打开例程里面文件直接下载，点击“Cancel”（如果新建重新配置可直接跳过6-8，从第9步开始看）



06.点击“File”-“Open”，如图所示：



07.点击“OFF LINE”，如图所示：



08.选择“Download all Parameters to drive”，点击“OK”，如图所示：



【重新配置K5100】

09.创建新的项目，命名及保存路径，点击“OK”，如图所示：



10.点击刷新按钮，查看Com Port选择的是对应的串口号COM3，点击“Add”，如图所示：



11.点击OFF LINE，（默认K5100是新的驱动器，使用“Upload all Parameters from drive”，如果非全新驱动器，使用新建的文件“Download all Parameters from drive”），点击OK



12.可以看到驱动器显示屏会显示E013的报警（安全急停的报警）具体报警信息，可以查看资料中的Excel表，上面有介绍对应的报警信息及操作方法。



13.设置K5100 IP地址，点击“Drive IP Adress”页面

IP地址：192.168.1.20

子网掩码：255.255.255.0

点击“Apply”



14.点击“Motor Selection”页面，根据电机铭牌型号设置对应的电机参数，在“Data Source”选择“Catalog Number”，点击Change Catalog选择对应的电机型号。本次实验使用的是TLP-A070-040-Dxxx2x，核对下面参数。依次点击“Next”。

(如果使用的是第三方品牌电机，则需要在“Data Source”选择“Nameplate Datasheet”，根据电机铭牌在下面参数栏填入对应的数据。)





15.由于该TLP电机的多圈绝对值编码器是靠编码器线的电池来保持记录断电时编码器位置，该编码器线是不含电池的，如果需要用到多圈绝对值保持位置，则需要购买一个第三方的1/2AA 3.6V的电池（1/2AA是指电池的尺寸）



16.目前没有电池，所以在“Start Method”选择“Incremental”增量式，点击“Download”



17.提示有个急停报错，点击“确定”



18.点击“Yes”



19.提示重启完成，点击“确定”



20.提示有个急停报错，点击“确定”



21.双击“Auto Tuning”页面进行动态自整定，弹出窗口显示电机是通过外部控制还是驱动器控制，选择驱动器控制。



22.弹出窗口提示，确保电机释放好刹车，机器处于停止状态，工位上是否具备做自整定的条件。如果确认没问题，点击“确定”。



23.手动点击“Servo on”-“是” （提示：再次确认电机是否可以处于运行状态）



24.设置相应的电动速度及加减速时间，本次实验选择默认的设置，点击“下载”。



25.可以看到当前位置，点击“Position1”，定下第一个点。



26.点击“顺时针转转”/“逆时针旋转”，可以看到右边电机的实际位置也跟着变化，点击“Position2”按钮，定下第二个点。（建议：两个定点之间的位置差不要太短，太长了整定的时间会很长。如果一定要给建议的话，差不多一两圈即可）



27.点击“Start”



28.点击“Next”，点击确定，开始自整定





29.自整定完成，点击“确定”



30.点击“Download”下载整定后的参数



到这里自整定就完成了

31.双击“Setting”页面，在Operation Mode选择“IO”，点击“Download”(此IO模式非传统的IO点接线模式，是指通过以太网的IO模式也算是网络模式)



32.点击“Digital IO/Jog Control”可以看到右侧组态DI/DO的页面，勾选“Edit DIO Configurations”开始编辑配置DI/DO功能，切记配置好每个DI/DO的功能后，需点击后面的“OK”按钮。主要把DI2-DI13设置为Disable即可。



33.依次按照下图设置



34.设置完成后，去掉勾选“Edit DIO Configurations”，点击下载图标，把设置的参数下载到驱动器上。



35.提示下载成功，点击“确定”



36.提示重启驱动器，可以尝试点击“Yes”然后看看参数是否改过来，在测试中有时候会一直改不过来，所以换一种方式，点击“NO”，手动断电重启驱动器



37.上电后，重新再连接上载参数



38.点击“E-gear Ratio”页面，设置P1.045“Gear Ration Master Counts” 控制脉冲计数为100000（即100000脉冲/转）点击“Download”



【注意】

切记P1.044脉冲数量不需要更改，TLP全系列电机具有24位多圈绝对值编码器，即电机旋转一圈的脉冲数为16777216，可在电机参数里面看到该数值，简单的说：P1.045设置100000，那么程序中MAM走相对定位100000个单位，则电机转一圈

39.点击“General Setting”-“可设置电机正方向，点击“Download”



控制原理



控制器配置

【用Compactlogix5380例程下载直接用】

40.打开例程：K5100_EtherNet_Compactlogix_AOP,点击“Communications”-“Who Active”（注：如果控制器不一样可以直接在控制器属性更改型号，如果是K5100型号不一致，可删除重新新建）



41.选择链接的控制器，点击“Dwonload”



至此，就可以测试例程了

【Compactlogix5380新建程序】

40.如果是新系统只是安装好Studio5000软件，打开2198-Kinetix5100-Exxx-ERS_2.01.17_AOP文件，找到“MPSetup”右键“以管理员身份运行”，安装K5100的AOP文件才可在Studio5000中添加驱动器。



41.打开Studio5000软件，点击“New Project”



42.选择Compactlogix5380控制器5069-L310ER，命名、保存路径，点击“Next”



43.选择33版，点击“Finish”



44.点击控制器，右键“Properties”



45.选择“General”，点击“Change IP Mode”



46.选择“A1/A2：Linear/DLR”，点击“OK”。（Compactlogix5380两个网口也可以设置成不同的IP段，这里设置的是线性一个IP地址）



47.点击“Apply”-“OK”



48.点击“EtherNet”，右键选择“New Module”



49.输入型号2198-E1004-ERS，选择下面显示的K5100，点击“Create”



50.命名K5100，输入IP地址：192.168.1.20，点击“OK”



51.导入AOI功能块，点击“Add-On Instructions”，右键选择“Import Add-On Instruction”



52.选择到下载AOI文件，依次选择对应AOI，点击“Open”



53.功能块AOI介绍



54.选择对应AOI，点击“Help”，可查看每个功能块的介绍及指令报错故障代码的含义



（所有AOI运动控制指令都是上升沿触发，即触发一次即可响应动作）

实验检验

55.伺服轴使能控制：将标签“HMI_K5100_MSO”置位，使能完成可以查看到K5100:I.Active=1



56.伺服轴复位故障控制：将标签“HMI_K5100_Reset”置位，复位伺服轴故障。



57.伺服轴回原点控制：设置好“K5100_MAH”伺服回零参数，设置K5100_MAH_Method=34（以当前位置为原点，其他的方式请参考raC_Dec_K5100_MAH属性中的HLEP）

K5100_MAH_Position=0（定义参考原点位置为0）

将标签“HMI_K5100_MAH”置位，伺服轴回原点。



58.伺服轴点动控制：设置好“K5100_MAJ”伺服点动参数，

①K5100_MAJ_Speed=2000（单位0.1RPM，即点动速度为200RPM）

②K5100_MAJ_AccRate和K5100_MAJ_DecRate（加减速度，单位为0.1RPM/S）

将标签“HMI_K5100_MAJ”置位，伺服轴开始按照设置的速度开始运行。





59.伺服轴停止控制：设置好“K5100_MAS”伺服停止参数，将标签“HMI_K5100_MAS”置位，伺服轴停止。



60.伺服轴定位控制：设置好“K5100_MAM”伺服轴定位参数，

①K5100_MAM_Position=100000（100000对应电机旋转1圈）

②K5100_MAM_Speed=3000（单位0.1RPM，即设置定位的速度为300RPM）

③K5100_MAM_AccRate和K5100_MAM_DecRate（加减速度单位为0.1RPM/S）

④K5100_MAM_Cfg_TravelMode（运动类型选择，设置为2非周期）

⑤K5100_NonCyclicMoveType（非周期运动类型，0绝对运动）

将标签“HMI_K5100_MAM”置位，伺服轴定位运行。





电机实际旋转了1圈，实际位置从0运行到100000，实际速度最大为2351（即235.1RPM），实际力矩从6.9%到-2.6%波动。

61.伺服轴力矩控制：设置好“K5100_MAT”力矩限制参数，

①K5100_MAT_Torque=20（单位0.1%，即输出力矩2%）

②K5100_MAT_Set_TorqueReference（力矩变化时间设定，影响命令力矩变化速度，单位ms）

将标签“HMI_K5100_MAT”置位，伺服轴开始受力矩影响，施加阻力让电机停止，再释放阻力让电机恢复运行，最后用MAS停止



62.伺服轴断使能控制：将标签“HMI_K5100_MSF”置位，伺服轴断使能。





至此，本次实验就已完成。

疑问：Controllogix也可以控制K5100吗？

答：可以的，Controllogix与Compactlogix的用法是一样的

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精彩预告



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文章结尾

      

       本篇文章主要介绍了K5100与Compactlogix5380通过以太网进行控制，对于小型设备来说K5100确实是一个很经济优势的方案。

       对比日系的一些经济型方案可能差不多，但K5100具备标准的以太网EtherNet/IP协议，没有了串口干扰的烦恼。以及继承了AB特有的DLR环网功能也是本人比较喜欢的一点。

       对比AB老产品Ultra3000、Ultra5000，用过的朋友都知道，使用Ultraware软件还得用RS232串口线去连接，操作对比也没有K5100那么方便，LCD显示K5100也显示更为清晰，功能也没有现在那么完善，不过K5100也支持AB多种系列的电机，可直接升级。

       值得注意的是K5100只支持位置精度不是很高的设备，所以无法使用在精度比较高的设备上，不过在前几个月AB也推出了K5300系列来弥补这一空缺。如果以后有机会用到K5300的话，也可以给大家带来一期K5300的开箱使用。

        如果您有什么看法或者错误的地方，也可以通过公众号菜单-“帮助”-“意见反馈”与小编交流一下。顺便可以转发给有需要的朋友看一下，谢谢，您的支持就是小编前进的动力。

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