操作指南 08 月 /2016 CU250X-2 EPOS 功能入门指南 第九部分使用 TIA PORTAL 库 程序 SINA_POS(FB284) 基于 111 报文的定位功能 G120, CU250S-2, CU250D-2, EPOS, 基本定位, TIA PORTAL, SINA_POS, FB284, 111 报文 https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109740253
目录 1 关于入门指南... 3 2 TIA PORTAL 库程序 SINA_POS(FB284) 介绍... 4 3 PLC 组态和变频器设置... 7 4 基于 SINA_POS(FB284) 的基本定位功能说明... 9 4.1 MDI 功能... 9 4.1.1 MDI 相对定位和绝对定位... 9 4.1.2 MDI 调整模式... 9 4.2 回参考点功能... 10 4.2.1 主动回参考点... 10 4.2.2 被动回参考点... 11 4.2.3 直接设定参考点... 11 4.3 程序步功能... 12 4.4 点动功能... 12 4.4.1 速度方式点动... 12 4.4.2 增量方式点动... 13 5 参考资料... 14 2
1 关于入门指南 在西门子 SINAMICS G 系列产品中,G120 的 CU250S-2 控制单元以及 G120D 的 CU250D-2 控制单元支持基本定位功能 (EPOS 功能 ) 本入门指南通过功能介绍与实例配置结合的方式为用户介绍如何使用 G120 的基本定位功能, 同时也可作为 S120 系列产品基本定位功能的参考资料 为方便用户学习基本定位功能, 本入门指南将分为 12 部分, 将基本定位所包含的各种功能逐一介绍, 目录参考下表 : 内容 版本 第一部分基本定位功能介绍 V1.0 第二部分编码器组态和位置系统建立 V1.0 第三部分限制功能和点动功能 V1.0 第四部分回参考点功能 V1.0 第五部分 MDI 功能和监控功能 V1.0 第六部分调试步骤与位置控制器优化 V1.0 第七部分基本定位功能配置实例 V1.0 第八部分使用 111 报文进行定位 V1.0 第九部分使用 TIA Portal 库程序基于 111 报文的定位功能 V1.0 第十部分使用 STEP 7 库程序 FB283 基于 111 报文的定位功能 V1.0 第十一部分如何安装授权 V1.0 第十二部分常见故障处理 V1.0 表 1-1 入门指南目录 本部分内容 另外 11 部分文档可在西门子下载中心搜索下载 下载中心地址 : http://www.ad.siemens.com.cn/download/ 注意 : 此文档为系列文档, 尚有一部分没有发布敬请期待 本部分介绍 PLC 通过 TIA PORTAL 库程序 SINA_POS(FB284) 实现 CU250S-2 基于 111 报文的基本定位功能 本入门指南所有示例采用的控制单元和 STARTER 版本为 : CU250S-2 PN V4.7.3 版本 STARTER V4.4.1 版本注意 : 与本例使用 STARTER 和 CU 版本不同时可能出现配置画面不完全相同 3
2 TIA PORTAL 库程序 SINA_POS(FB284) 介绍 SINA_POS(FB284) 是 TIA PORTAL 软件集成的用于基本定位的功能块 适用于 S7-1200,S7-1500 以及 S7-300 和 S7-400 PLC 在 TIA PORTAL 的库程序中可以看到适用于不同类型 PLC 的 SINA_POS(FB284) 功能块, 如图 2-1 所示 图 2-1 TIA PORTAL 库程序 SINA_POS(FB284) 功能块基于 111 报文, 通过 DPRD_DAT(SFC14) 和 DPWR_DAT(SFC15) 程序块实现与变频器的周期通信, 交换过程数据 (PZD) SINA_POS(FB284) 可以在主程序 OB1 中调用, 也可以在周期中断中调用, 例如 OB32 SINA_POS(FB284) 功能块如图 2-2 所示 通过控制其输入端子可以实现变频器基本定位的各种功能 : 包括设定值直接给定 (MDI) 程序步 回参考点 点动 (JOG) 通过读取其输出端子可以监视变频器和定位轴的运行状态 图 2-2 SINA_POS(FB284) 功能块 4
SINA_POS(FB284) 的输入端子说明见表 2-1 端子信号 数据类型 说明 模式选择 : 1= 相对定位 2= 绝对定位 MDI 3= 调整模式 ModePos Int 4= 主动回参考点 5= 直接设定参考点 回参考点 6= 程序步 程序步 7= 速度点动 8= 增量点动 JOG Off1 Bool 启动命令 0=OFF1,1=ON RejTrvTsk Bool 0= 停止当前任务,1= 允许当前任务 IntMStop Bool 0= 暂停当前任务,1= 继续当前任务 Pos Bool MDI 调整模式 : 正方向运行主动回参考点起始方向 : 正方向 Neg Bool MDI 调整模式 : 负方向运行主动回参考点起始方向 : 负方向 Jog1 Bool 点动命令源 1 Jog2 Bool 点动命令源 2 FlyRef Bool 1= 被动回参考点 (Flying referencing) AckFlt Bool 故障复位, 上升沿复位变频器故障 Execute Bool 激活程序步 MDI 回参考点 直接设定参考点等功能 Position Dint MDI: 位置设定值, 单位 LU 程序步 : 程序步编号 Velocity Dint MDI 模式的速度设定值, 单位 1000LU/min OverV Int 速度设定值系数, 单位 %,0-199% OverAcc Int 加速度系数, 单位 %,0-100% OverDec Int 减速度系数, 单位 %,0-100% LAddrSP HW_IO/Int 设定值符号名或硬件标识符 LAddrAV HW_IO/Int 实际值符号名或硬件标识符 表 2-1 SINA_POS(FB284) 输入端子说明 5
SINA_POS(FB284) 的输出端子说明见表 2-2 端子信号 数据类型 说明 Error Bool 总的故障信号位 1= 有故障,0= 无故障 ErrorId Int 故障代码 : 0= 当前无故障 1= 通信故障 2= 模式选择不正确 3= 设定值参数设置不正确 4= 无效的程序步编号 5= 驱动故障 6= 禁止启动 7= 被动回参考点无法开始 DiagId Word 扩展通信故障 : 调用 SFB 时发生的错误 Busy Bool 任务正在执行或已使能 Done Bool 任务正常完成 AxisIOp Bool 驱动处于运行状态 AxisErr Bool 驱动故障 AxisWarn Bool 驱动报警 AxisPosOk Bool 到达目标位置 AxisRef Bool 轴已经回参考点 VeloAct DInt 转速实际值,4000 0000Hex=100%, 基准值为 p2000 PosAct DInt 位置实际值, 单位 LU ModeAct Int 当前生效的模式 PwrInhibit Bool 禁止启动 EPosZSW1 Word 状态字 POS_ZSW1 EPosZSW2 Word 状态字 POS_ZSW2 WarnAct Word 驱动当前报警代码 FaultAct Word 驱动当前故障代码 表 2-2 SINA_POS(FB284) 的输出端子说明 注意 :OFF2 和 OFF3 停车信号在功能块内部被置 1, 如果需要 OFF2 或者 OFF3 停车信号, 可以连接 p845(off2 第二个命令源 ) 或者 p849(off3 第二个命令源 ) 参数 6
3 PLC 组态和变频器设置 在使用 SINA_POS(FB284) 功能块之前, 先要完成 PLC 的组态, 建立起 PLC 和变频器之间的通信, 还要在变频器中配置基本定位功能 选择 111 报文 下面以 TIA PORTAL V13,CPU 1513-1 PN 和 CU250S-2 PN 为例, 列举 PLC 组态和变频器设置的主要步骤 步骤说明截图 1 在 TIA PORTAL V13 中新建一个项目, 添加控制器 CPU 1513-1 PN 在网络视图中添加变频器 CU250S-2 PN( 本例通过 GSDML 文件方式 ), 将其分配给 PLC 2 在变频器的属性中设置 IP 地址和设备名称 注意 : 该 IP 地址和设备名称必须与分配给变频器的实际 IP 地址和设备名称一致 3 在变频器的设备概览中为变频器添加 111 报文 7
4 在 PLC 的 OB1 中添加 SINA_POS(FB284) 功能块, 并为其端子分配变量 注意 : 本例中设定值地址 LAddrSP 和实际值地址 LAddrAV 均设置为 SIEMENS_telegram_111, _PZD-12_12[AI/AO] 可以在左侧设备视图中单击 默认变量表, 然后从左下角的 详细视图 中拖拽该硬件标识到功能块相应端子上 5 完成变频器的快速调试 参数辨识和动态优化 注意 : 宏参数 p15=7, 通信控制变频器 报文 p922=111, 选择 111 报文 完成变频器的基本定位配置 相关资料请参考本入门指南其他部分内容 8
4 基于 SINA_POS(FB284) 的基本定位功能说明 4.1 MDI 功能 4.1.1 MDI 相对定位和绝对定位 MDI 相对定位和绝对定位在变频器的基本定位功能中使用比较广泛 表 4-1 列举了使用 SINA_POS(FB284) 实现 MDI 相对定位或者绝对定位的步骤, 包括相关端子信号及其设定值 注意 : 做绝对定位之前, 轴必须已经做过回参考点的操作 端子信号 步骤 1: 步骤 2: 步骤 3: 步骤 4: 准备使能启动去使能 ModePos 1= 相对定位 / 1= 相对定位 / 1= 相对定位 / 1= 相对定位 / 2= 绝对定位 2= 绝对定位 2= 绝对定位 2= 绝对定位 Off1 0 0à1 1 1à0 RejTrvTsk 1 1 1 1 IntMStop 1 1 1 1 Execute 0 0 0à1 1à0 Position 位置设定值 位置设定值 位置设定值 位置设定值 Velocity 速度设定值 速度设定值 速度设定值 速度设定值 OverV 100 100 100 100 OverAcc 100 100 100 100 OverDec 100 100 100 100 表 4-1 SINA_POS(FB284) 实现 MDI 相对定位或者绝对定位的步骤 使用 SINA_POS(FB284) 实现 MDI 相对定位或者绝对定位的时序图如图 4-1 所示 图 4-1 SINA_POS(FB284) 实现 MDI 相对定位或者绝对定位的时序图 4.1.2 MDI 调整模式 MDI 调整模式允许轴以速度方式正向或者反向持续运行 表 4-2 列举了使用 SINA_POS(FB284) 实现 MDI 调整模式的步骤, 包括相关端子信号及其设定值 9
注意 :MDI 调整模式下运行方向由 Pos 和 Neg 端子决定,Pos=1 为正向, Neg=1 为反向, 两者同时为 1 或同时为 0 时轴静止 端子信号 步骤 1: 步骤 2: 步骤 3: 步骤 4: 步骤 5: 准备使能正转运行停车去使能 ModePos 3 3 3 3 3 Off1 0 0à1 1 1 1à0 RejTrvTsk 1 1 1 1à0 0 IntMStop 1 1 1 1 1 Pos 1 1 1 1 1 Neg 0 0 0 0 0 Execute 0 0 0à1 1à0 0 Position 无关 无关 无关 无关 无关 Velocity 速度设定值 速度设定值 速度设定值 速度设定值 速度设定值 OverV 100 100 100 100 100 OverAcc 100 100 100 100 100 OverDec 100 100 100 100 100 表 4-2 SINA_POS(FB284) 实现 MDI 调整模式的步骤 使用 SINA_POS(FB284) 实现 MDI 调整模式的时序图如图 4-2 所示 图 4-2 SINA_POS(FB284) 实现 MDI 调整模式的时序图 4.2 回参考点功能 4.2.1 主动回参考点 主动回参考点允许带增量编码器的轴找到其机械零点 表 4-3 列举了使用 SINA_POS(FB284) 实现主动回参考点的步骤, 包括相关端子信号及其设定值 端子信号 步骤 1: 步骤 2: 步骤 3: 步骤 4: 准备使能正向启动回参考点去使能 ModePos 4 4 4 4 Off1 0 0à1 1 1à0 RejTrvTsk 1 1 1 1 IntMStop 1 1 1 1 FlyRef 0 0 0 0 Pos 1 1 1 1 Neg 0 0 0 0 Execute 0 0 0à1 1à0 10
OverV 100 100 100 100 表 4-3 SINA_POS(FB284) 实现主动回参考点的步骤 使用 SINA_POS(FB284) 实现主动回参考点的时序图如图 4-3 所示 图 4-3 SINA_POS(FB284) 实现主动回参考点的时序图 4.2.2 被动回参考点 被动回参考点允许轴在运动过程中通过检测外部测头信号实时回参考点 将 FlyRef 端子信号设置为 1, 当轴运行于点动或 MDI 等模式时, 如果侧头信号状态发生变化则执行被动回参考点功能 注意 :ModePos 端子不要设置为 4( 主动回参考点 ) 或 5( 直接设定参考点 ). 4.2.3 直接设定参考点 直接设定参考点功能将当前位置的坐标直接设置为 P2599 的数值 表 4-4 列举了使用 SINA_POS(FB284) 直接设定参考点的步骤, 包括相关端子信号及其设定值 注意 : 参考点坐标值默认为 0, 可以通过变频器参数 p2599 修改 端子信号 步骤 1: 步骤 2: 准备直接设定参考点 ModePos 5 5 Execute 0 0à1 表 4-4 SINA_POS(FB284) 直接设定参考点的步骤 使用 SINA_POS(FB284) 做主动回参考点的时序图如图 4-4 所示 图 4-4 SINA_POS(FB284) 直接设定参考点的时序图 11
4.3 程序步功能 程序步功能允许轴按照预先在变频器中设定好的步骤逐步运行 表 4-5 列举了使用 SINA_POS(FB284) 实现程序步功能的步骤, 包括相关端子信号及其设定值 注意 :Position 端子在此处的定义为起始程序步编号, 从该编号的程序步开始往后执行, 本例从程序步 2 开始执行 端子信号 步骤 1: 步骤 2: 步骤 3: 步骤 4: 准备使能启动去使能 ModePos 6 6 6 6 Off1 0 0à1 1 1à0 RejTrvTsk 1 1 1 1 IntMStop 1 1 1 1 Position 2 2 2 2 Execute 0 0 0à1 1à0 OverV 100 100 100 100 表 4-5 SINA_POS(FB284) 实现程序步功能的步骤 使用 SINA_POS(FB284) 实现程序步功能的时序图如图 4-5 所示 4.4 点动功能 图 4-5 SINA_POS(FB284) 实现程序步功能的时序图 4.4.1 速度方式点动 表 4-6 列举了使用 SINA_POS(FB284) 实现速度方式点动功能的步骤, 包括相关端子信号及其设定值 注意 :Jog1 和 Jog2 信号分别对应其在变频器中设定的运行速度 两者同时为 0 或者同时为 1 时轴静止 端子信号 步骤 1: 步骤 2: 步骤 3: 步骤 4: 步骤 5: 准备使能 Jog1 启动停车去使能 ModePos 7 7 7 7 7 Off1 0 0à1 1 1 1à0 Jog1 0 0 1 0 0 Jog2 0 0 0 0 0 OverV 100 100 100 100 100 表 4-6 SINA_POS(FB284) 实现速度方式点动功能的步骤 12
使用 SINA_POS(FB284) 实现速度方式点动功能的时序图如图 4-6 所示 图 4-6 SINA_POS(FB284) 实现速度方式点动功能的时序图 4.4.2 增量方式点动 表 4-7 列举了使用 SINA_POS(FB284) 实现增量方式点动功能的步骤, 包括相关端子信号及其设定值 端子信号 步骤 1: 步骤 2: 步骤 3: 步骤 4: 步骤 5: 准备使能 Jog2 启动停车去使能 ModePos 8 8 8 8 8 Off1 0 0à1 1 1 1à0 Jog1 0 0 0 0 0 Jog2 0 0 1 0 0 OverV 100 100 100 100 100 表 4-7 SINA_POS(FB284) 实现增量方式点动功能的步骤 使用 SINA_POS(FB284) 实现增量方式点动功能的时序图如图 4-7 所示 图 4-7 SINA_POS(FB284) 实现增量方式点动功能的时序图 13
5 参考资料 基本定位功能手册 CU250S/D-2 基本定位功能手册 V4.7.3 https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109477922 其它手册 CU250S-2 操作手册 _V4.7.3 https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109478829 CU250S-2 参数手册 _V4.7.3 https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109477253 CU250D-2 操作手册 _V4.7.3 https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109477365 CU250D-2 参数手册 _V4.7.3 https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109477255 SINA_POS(FB284) 手册 ( 英文版 ) 下载链接如下 : https://support.industry.siemens.com/cs/ww/en/view/109475044 14