1.概况
SINAMICS V90是西门子推出的一款小型、高效便捷的伺服系统。它作为 SINAMICS 驱动系列家族的新成员，与SIMOTICSS-1FL6伺服电机完美结合，组成zuijia的伺服驱动系统，实现位置控制、速度控制和扭矩控制。目前1FL6电机有两种编码器类型，即增量编码器类型及juedui值编码器类型。
西门子的小型自动化S7-200 SMART PLC可以控制V90驱动器，本文介绍如何实现SMARTPLC读取1FL6伺服电机的juedui值编码器数值。
关于如何实现SMART PLC控制V90实现定位控制请参见《SIMATIC S7-200 SMART 系统手册》及《S7-200SMART连接SINAMICS V90 实现位置控制》。
2.使用的硬件及软件
硬件
序号 | 设备名称 | 订货号 |
1 | PS207电源 24 V DC/2.5 A | 6EP1 332-1LA00 |
2 | SIMATIC S7-200 SMART CPU ST60 | 6ES7288-1ST60-0AA0 |
3 | V90驱动器 | 6SL3210-5FE10-4UA0 |
4 | 伺服电机 | 1FL6042-1AF61-0LG1 |
5 | V90 动力电缆 (含接头) | 6FX3002-5CL01-1AD0 |
6 | 伺服电机编码器电缆 | 6FX3002-2DB10-1AD0 |
7 | V90 控制信号电缆（含 50 针接头及 1m 电缆线） | 6SL3260-4NA00-1VB0 |
8 | SIMATIC Field PG M3 | 6ES7715-1BB23-0AA1 |
9 | Mini USB电缆 |
软件
序号 | 说 明 |
1 | Window 7 旗舰版 32位 |
2 | STEP 7-Micro/WIN SMART 编程软件 |
3 | SINAMICS_V-ASSISTANT |
3.实现方法
3.1概述
如图1，使用PG通过标准mini USB电缆与V90连接，打开SINAMICS V—ASSITANT软件设置驱动器的参数。
图1 PG与V90连接
如图2所示，PLC通过V90上的RS485通讯读取编码器调整状态并且通过V90的数字量输出检查V90的驱动器状态，判断juedui位置是否有效。如果V90的DO1=1,DO2=0和DO3=1且r2507=3,这意味着PLC可以有效地读取编码器的juedui位置，此时可以通过RS485USS通讯读取juedui位置(r2521[0]),否则r2521是无效的。PLC可以通过数字量输出报警或面板来提示用户当前r2521无效。读取r2521值后,PLC可以通过PTI方式输出脉冲给驱动器执行相应的运动控制。
图2 PLC与V90系统连接图
3.2实现步骤
根据SIMATIC S7-200 SMART CPU ST60的运动控制功能信号分配和V90端子定义进行接线（详见《SINAMICSV90 OPI操作手册》）；使用SINAMICS_V-ASSISTANT对SINAMICSV90进行参数设置以及对电机的juedui值编码器进行调试；使用STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件对CPUST60进行组态和参数化，操作步骤如表1所示。
表1.操作步骤
步骤 | 内容 |
1 | 接线 |
2 | 进行外部脉冲位置控制模式（PTI）下的系统调试 |
3 | STEP 7-Micro/WIN SMART连接S7-200 SMART |
4 | 组态运动轴 |
5 | 组态轴工艺对象的参数 |
6 | 下载到PLC |
7 | 用轴控制面板调试轴 |
8 | 编程 |
9 | 下载到PLC |
10 | 试运行 |
3.3接线
S7-200 SMART与V90的485通讯连接：
SINAMICS V90 伺服驱动通过 RS485 接口（X12）使用 USS 协议与 PLC RS485（端口 0）进行通讯，接线如图3所示。
图3 S7-200 SMART CPU 与V90通讯线连接
S7-200 SMART通过PTI方式控制V90定位的控制信号接线如图4所示：
图4 S7-200 SMART CPU 与V90控制信号连接
3.4 伺服驱动器的参数
3.4.1 位置控制相关的参数
按照表2所示对伺服驱动器的位置控制相关的参数进行设置
表2.V90 位置控制参数
参数 | 说明 | 设置 |
P29003 | 控制模式设定为PTI | P29003 = 0 |
P29250 | 使能PTI juedui位置模式 | P29250 = 1 |
P29010~P29014 | PTI控制模式下的相关参数 | 根据实际条件设置 |
P29012 P29013 | 位置控制相关的参数 | 根据实际条件设置 |
3.4.2 USS通讯相关的参数
按照表3所示对伺服驱动器的USS通讯相关的参数进行设置
表3. V90 USS通讯参数
参数 | 说明 | 设置 |
USS波特率 | USS 波特率8(38400bits/s) | 缺省值 |
P29004 | USS 地址 | 0-31 |
PKW/PZD | USS PZD/PKW 长度为0/4 | 缺省值 |
注意：
PLC的 RS485接口的波特率和驱动器USS地址要求与V90一致, 需要对V90里的参数P29004设置一致的USS地址。并且V90 USSRS485端口的波特率设置为38400bits/s，报文长度为4个PKW和0个PZD的USS协议。
3.5 PLC组态及编程
在PLC的编程软件中组态运动轴，详细步骤参见《SIMATIC S7-200SMART系统手册》，注意在组态轴工艺对象的参数中需启用从驱动器里读取1FL6伺服电机juedui值编码器的位置，如图5所示。
图5 启用从驱动器里读取1FL6伺服电机juedui值编码器的位置
在PLC中编程如表4所示：
表4. PLC编程
启用和初始化运动轴：执行AXISx_CTRL 。 |
使用手动模式运行轴运动：执行AXISx_MAN，输入RUN、JOG_P 或 JOG_N之一，使轴速度或位置点动运行。 |
通过 SINAMICS V90 伺服驱动器读取juedui位置值： |
ABSPOS指令用途:
AXISx_ABSPOS 指令用于读取SINAMICS V90伺服驱动器juedui值编码器数值。读取juedui位置值的目的是为了更新运动轴中的当前位置值。
SINAMICS V90 伺服驱动器与安装了juedui值编码器的 SIMOTICS-1FL6伺服电机结合使用时，支持此功能。
ABSPOS指令D_POS:
AXISx_ABSPOS 指令的D_Pos 输出，指示SINAMICS V90伺服驱动器juedui值编码器数值，该数值只在AXISx_ABSPOS 指令的完成位=1时有效，
为了保证D_Pos读数的稳定值，需要采用完成位的上升沿转移该数值。该数值显示方式因为运动控制组态向导不同而显示不同。如下所示:
（1）、测量系统选择：工程单位
如果测量系统选择为“工程单位”，则AXISx_ABSPOS.D_Pos的计算公式如下：
AXISx_ABSPOS.D_Pos ，数据类型为real 。
其中：r2521显示V90 的编码器实际位置值，r2521正确显示必须先将V90驱动器ABS。
注：上边公式的假设条件为P29247 = 2^20=1048576, P29248 = 1, P29249 = 1
（2）、测量系统选择：相对脉冲
如果测量系统选择为“相对脉冲”，则AXISx_ABSPOS.D_Pos的计算公式如下：
AXISx_ABSPOS.D_Pos ，数据类型为DINT。