西门子S7-200PLC和变频器V80实现点到点位置控制实例

2019年1月21日16:48:07 发表评论 466 阅读

1 SINAMICS V80的应用领域

包装

  • 色标定位
  • 定长送料

印刷

  • 旋转切刀的轮切
  • 喷墨机的滚动轴和喷墨头定位
  • 丝网印刷机的定位

数控雕刻

  • 坐标轴定位

电子

  • 自动涂胶机抓取机械手
  • 抓取机械手的阀控制

轮胎

  • 轮胎激光标线器

S7-200V80实现点到点的位置控制

位置控制系统的结构和选型

图01是由S7-200 CPU和SINAMICS V80伺服控制器组成的典型位置控制系统。其中SINAMICS V80接收来自S7-200 CPU的目标位置和方向的脉冲信号后完成对定位单元的闭环位置控制。SINAMICS V80的闭环位置控制参数能够自整定,兼具步进的易用性和伺服的高精度。

图01

在S7-200CPU和SINAMICS V80伺服控制器组成的典型位置控制系统选型时,可先根据工 艺要求(如转矩和转速)选定伺服电机及驱动器,见表01。然后可根据表02选定SINAMICS V80动力进线回路各配电元件(如断路器、电源滤波器等)。

表01驱动器及配套伺服电机订货号

额定功率

 

W

额定转矩

 

N.m

SINAMICS V80驱动器

订货号

配套伺服电机(额定转速3000RPM)订货号
不带抱闸 带抱闸
100 0.318 6SL3210-5CB08-4AA0 1FL4021-0AF21-0AA0 1FL4021-0AF21-

0AB0

SINAMICS V80

SINAMICS V80

SINAMICS V80的接口如图02所示。

  • X10:V80动力线进线(AC200-230V,单相)
  • X20:V80动力出线到伺服电机(三相交流);
  • X1:V80输入/输出信号线;
  • X2:V80位置反馈来自伺服电机编码器。

图02. SINAMICS V80接口及接线示意图

SINAMICS V80与控制器S7-200端的典型配置及信号交互如图03:

图03. SINAMICS V80与s7-200信号交互

2.2. 位置控制的软件实现

编程所需软硬件:

硬件:

  • 一台笔记本电脑
  • 一根带USB 接口的PC/PPI电缆(订货号:6ES7901-3DB30-0XA0)软件:
  • 编程软件STEP7 Micro/WIN V4SP6

S7-200与SINAMICS V80结合可实现伺服驱动的轴定位功能,具体实现有如下三种:

1.在STEP7 Micro/WIN的“位置控制向导”指引下配置S7-200CPU内置的脉冲串输出(PTO)功能,通过Q0.0或Q0.1输出脉冲串来控制SINAMICS V80实现轴定位功能。

2.使用“MAP SERV”指令库的功能块,通过Q0.0和Q0.2或Q0.1和Q0.3输出脉冲串来控制SINAMICS V80实现轴定位功能。

3.使用EM253定位模块,在STEP7 Micro/WIN的“位置控制向导”指引下配置EM253定位 模块和运动曲线包络实现定位功能。

2.2.1 在位置控制向导下实现Q0.0 或Q0.1 输出脉冲串定位

2.2.1.1 接线 

连接电机动力电缆及编码器电缆到 SINAMICS V80 的 X20 和 X2 端口。X10 端 口接线见图 02,X1 的接线参见图 04:

图 04. Q0.0 或 Q0.1 输出脉冲串控制 SINAMICS V80 驱动器的接线

2.2.1.2 软件实现

将图 05 中矩形框标示的 SINAMICS V80 驱动器的“PULSE”拔码开关旋转到箭头指向“8” 的位置,完成控制器与伺服驱动器间的指令脉冲设置(即控制器向 V80 发送 1000 个脉冲 会使伺服电机转动一圈)。

注意:此操作要在伺服驱动器断电时完成

图 05 指令脉冲拔码开关

在完成 SINAMICS V80 驱动器和 S7-200CPU 的接线后即可给系统上电,开始软件测试。 如下的软件测试是为了让使用者快速了解此定位系统的软件的实现方式,请接入正反向限位 信号和参考点接近开关信号,不要连接负载以免在不熟悉软件使用的情况下发生危险或损坏 设备。

如图 06,双击“PTO/PWM”弹出脉冲输出向导,指定一个脉冲发生器分配到 Q0.0 或Q0.1,选择其中一个,点击“下一步”。

如图 07,选择“线性脉冲串输出(PTO)”,再勾选下面的选择框。点击“下一步” 。

如图 08,设定最高电机速度及电机的启动停止速度。因为电机的额定转速为 3000 转 每分,即 50 转每秒,电机每转一圈需 1000 脉冲,所以设定最高电机速度为电机额定转速即 50*1000=50000 脉冲每秒,启动停止速度取其 10%即 5000 脉冲每秒。点击“下一步”。

图 08

如图09,设置加减速时间均为1000毫秒,即1秒。点击“下一步”。在接下来的“运动包络 定义”对话框中点击“新包络” 按钮,新建新包络曲线。包络曲线定义的细节可参阅“S7-200可 编程控制器系统手册”的第9章“S7-200开环运动控制”。

图 09

如图 10,可选择“单连续旋转”和“相对位置”两种操作模式。

图 10

选择“单连续旋转”模式可生成图 11 左所示运动曲线,选择“相对位置”操作模式则可生成图 11 右所示曲线。

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