S7-1500T 同步功能介绍

1：概述

在自动化运动控制工程中，同步运行功能承担着越来越重要的作用。随着自动化技术的不断发展，机械解决方案越来越频繁地被不同的电气解决方案所替代。S7-1500/1500T 的同步运行功能提供了使用“电子同步”替代“刚性机械连接的选项”可提供更加柔性、友好维护的解决方案。在使用S7-1500/1500T 进行同步的过程中，为帮助用户快速完成同步工作，特总结如下内容供用户参考。

2：相对同步功能介绍

2.1 相对同步命令MC_GearIn 介绍

S7-1500 只支持通过MC_GearIn 命令建立主轴和从轴的相对同步，不支持指定绝对的同步位置，即建立同步后的主轴位置和从轴位置不相同。在建立同步的过程中，从轴的动态特性使用“Jerk”、“Acceleration”和“Deceleration”等参数定义值。使用参数“RatioNumerator”和“RatioDenominator”将电子齿轮比指定为两个整数之间的关系（分子/分母）。

命令及输入/输出参数说明如下：



表2-1 命令输入/输出参数说明





命令说明如下：

1、同步持续时间和距离与以下参数有关：“MC_GearIn”命令的开始时间 、 开始时从轴的动态值、同步命令的动态参数设置、主轴的动态值。

2、传动比可以指定为正数或负数。正数：主从轴同向运行，负数：主从轴反向运行。

3、主轴处于停止状态或运动状态时，均可以启动同步操作

4、对于输入加速度、减速度参数：>0 时输入数值生效，=0 不允许，<0 时使用TO 对象的组态默认值（位于Technology object > Configuration > Extendedparameters > Dynamic defaults）

5、对于输入Jerk 参数：>0 时输入数值生效，=0 使用梯形速度轮廓，<0 时使用TO 对象的组态默认值（位于Technology object > Configuration > Extendedparameters > Dynamic defaults）。

2.2 使用MC_GearIn 同步编程举例

表2-2 编程举例

1：要求：

(1)主轴和从轴的工艺对象已正确组态

(2)从轴是同步轴

(3)在从轴的组态“工艺对象 > 组态 > 主值互连”(Technology object >Configuration >Leading value interconnections) 中，为从轴指定主轴。



从轴已使能

2：编写程序如下：



同步时序如下图所示：



1. 使用“Exe_1”的上升沿，启动“MC_GearIn”作业 (A1)。

2. 从轴 (TO_Slave) 将与主轴(TO_Master_1) 进行同步。

3. “InGear_1”会在时间 ①处发出从轴已同步并与主轴同步运动的信号。

4. 在时间 ②，将由另一个“MC_GearIn”作业 (A2) 超驰同步操作。

5. 通过“Abort_1”发出中止信号。

6. 从轴将与主轴 (TO_Master_2)进行同步。

7. “InGear_2”会在时间○3 处发出从轴已同步并与主轴同步运动的信号。

3:绝对同步功能介绍

3.1 绝对同步命令MC_GearInPos 介绍

通过命令“MC_GearInPos”可在主轴和从轴之间启动绝对齿轮同步运动。可以指定同步位置，通过指定主轴运行距离或动态响应值来建立同步的过程，还可以定义同步的方向。

命令的参数说明如下：



图3-1 MC_GearInPos 命令

表3-1 命令输入/输出参数说明





命令说明如下：

建立同步的两种方式：

(1)基于主轴运行距离的同步（SynProfileReference 参数 = 0）当主轴运行位置到达“MasterSynPosition - MasterStartDistance”时，从轴开始运动，当主轴运行了“MasterStartDistance”距离后，位置到达“MasterSynPosition”且从轴位置到达 “SlaveSynPosition”时，从轴与主轴同步上，以相同的速度运行。

(2)基于动态响应的同步（SynProfileReference=1）系统根据输入的动态响应参数启动从轴，当主轴运行到“MasterSynPosition”且从轴位置到达 “SlaveSynPosition”时，从轴与主轴同步上，以相同的速度运行。

· 同步操作在为主轴和从轴指定的同步位置之前进行同步。

· 使用参数“RatioNumerator”和“RatioDenominator”将传动比指定为两个整数之间的关系（分子/分母）。

· 传动比的分子指定为正数或负数。正数：主从轴同向运行，负数：主从轴反向运行

· 主轴处于停止状态或运动状态时，均可以启动同步操作

· 对于输入加速度、减速度参数：>0 时输入数值生效，=0 不允许，<0 时使用TO 对象的组态默认值（位于Technology object > Configuration > Extendedparameters > Dynamic defaults）

· 对于输入Jerk 参数：>0 时输入数值生效，=0 使用梯形速度轮廓，<0 时使用TO 对象的组态默认值（位于Technology object > Configuration > Extendedparameters > Dynamic defaults）

3.2 使用MC_GearInPos 绝对同步编程举例

表3-2 编程举例

1：要求

· 主轴和从轴的工艺对象已正确组态

· 主轴为定位轴、同步轴或外部编码器

· 从轴是同步轴

在从轴的组态“工艺对象 > 组态 > 主值互连”(Technology object >Configuration >Leading value interconnections) 中，为从轴指定主轴。



从轴已使能。

2：编写程序如下图所示：



3：同步控制时序如下图所示：



A区域（“SyncProfileReference”=0，使用动态参数进行同步）

1. 使用“Exe”开始“MC_GearInPos”作业 (A1)。

2. 从轴将通过特定的动态参数与主轴进行同步，系统对同步所需的距离进行计算。

3. 通过 StartSync显示同步开始，达到特定的同步位置后“InSync”会发出从轴已同步的信号，并与主轴同步运动。B区域（“SyncProfileReference”=1，使用主值距离进行同步）

1. 使用“Exe”开始“MC_GearInPos”作业 (A1)。

2. 从轴将通过特定的主值距离与主轴进行同步，系统对同步所需的动态值进行计算。

3. 通过 StartSync显示同步开始，“InSync” 会发出从轴已同步的信号，并与主轴同步运动。

4.凸轮同步功能介绍

4.1 凸轮同步命令MC_CamIn 介绍

主从轴的运动关系是用电子凸轮而不是以前的机械凸轮实现的。优点在于机械无冲击，减少振动，减少磨损，更换凸轮曲线时可减少停机时间。与之前西门子控制器不同的是，S7-1500T 在使用Cam 曲线之前需要通过MC_InterpolateCam 命令对Cam 曲线进行插补。完成插补后，定义的凸轮插补点和段之间的空隙即可闭合。随后可通过运动控制命令“MC_CamIn”启动主轴和从轴之间的凸轮运动操作。







4.2 使用MC_CamIn 凸轮同步编程举例

要求：

· 主轴和从轴的工艺对象已正确组态

· 主轴为定位轴、同步轴或外部编码器

· 从轴是同步轴

在从轴的组态“工艺对象 > 组态 > 主值互连”(Technology object >Configuration >Leading value interconnections) 中，为从轴指定主轴。



已通过“MC_InterpolateCam”对凸轮进行插补



从轴已使能

2：编写凸轮同步程序：



3：两条凸轮曲线：



同步控制时序：





(1) 使用“Exe_1”开始“MC_CamIn”作业 (A1)，通过 StartSync_1 输出参数显示 Cam1 同步开始。

(2) 从轴将通过特定的动态参数在“Sync_1”范围内与凸轮 (Cam_1)进行同步。

(3) “InSync_1” 输出参数发出从轴已同步并与主轴同步运动的信号。

(4) 同步操作由另一个“MC_CamIn”作业 (A2) 替代，通过“Exe_2”触发。

(5) 通过“Abort_1”发出 Cam1 的中止状态信号。

(6) 通过 StartSync_2 显示 Cam2 同步开始。

(7) 指定同步位置=（MasterSyncPosition+ MasterOffset +凸轮的起始位置）=（0 + 0 +100）=100 mm处主从轴同步上。

(8) Cam2同步采用的是SyncProfileReference = 1，使用主值距离进行同步。开始建立同步的位置=指定同步位置- MasterStartDistance = 100-10 mm=90mm 。

(9) 在“Sync_2”范围内，轴不会跟随凸轮“Cam_1”。轴会通过系统计算出来的动态值移到 A2 同步位置。

(10)“InSync_2”会发出从轴已同步并与主轴同步运动的信号。

5 同步功能的附加说明

5.1 如何实现静止情况下的凸轮同步功能

在静止的时候如果要实现主轴和从轴的同步，可以使用“CamInStandStill”功能块将从轴或主轴移动到同步位置，然后进行同步。程序块的下载链接如下：

https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109745764

或者通过设置“MC_CamIn”命令的输入参数SyncProfileReference=2 来实现静止同步。

5.2 如何动态生成Cam 曲线

在机器的运行中，很多时候需要进行凸轮曲线的创建和修改，以适应当前的产品规格变化。为了简单化和执行修改的方便，西门子提供了LCamHdl 库，下载链接如下：

https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/105644659

5.3 如何解除同步

S7-1500T 不提供GearOut 或者CamOut 命令，如果需要解除同步操作可以通过调用其他运动命令的方式来实现。

6 同步功能出错说明

6.1 常见的同步出错以及处理方法

工艺报警 601：主轴尚未分配或故障。到从轴的配置界面上分配主轴。

工艺报警 603：主轴未处于位置控制的模式。主轴必须为位置轴或者同步轴。

工艺报警 608：同步过程中出错。在同步操作过程中，必须防止主值运动反向。如果是外部编码器做主轴，需要使用实际值滤波及滞回等功能以保证信号的稳定。

工艺报警 611：参数中指定的凸轮尚未组态或不可用。组态和插补凸轮。重新启动命令。

工艺报警 612：指定的凸轮尚未插补。

6.2 如何在博途上获取工艺报警

在线时，勾选下图的选项（接收报警）：



随后可以在诊断界面中选择报警显示：