2.1. 位置控制系统的结构和选型
100 0.318 6SL3210-5CB08-4AA0 1FL4021-0AF21-0AA0 1FL4021-0AF21-0AB0
200 0.637 6SL3210-5CB11-1AA0 1FL4032-0AF21-0AA0 1FL4032-0AF21-0AB0
400 1.27 6SL3210-5CB12-0AA0 1FL4033-0AF21-0AA0 1FL4033-0AF21-0AB0
750 2.39 6SL3210-5CB13-7AA0 1FL4044-0AF21-0AA0 1FL4044-0AF21-0AB0
表02 SINAMICS V80动力进线回路配电元件型号
额定功率 断路器 电源滤波器 接触器 电抗器 熔断器
100W
3VU1340-0MJ00(4A) FN2070-6/07 3TF40 20-0XM0(9A) 45mH,1A,200V 15A
200W
3VU1340-0MJ00(4A) FN2070-6/07 3TF40 20-0XM0(9A) 20mH,2A,200V 15A
400W
3VU1340-0NK00(4A) FN2070-10/0 3TF40 20-0XM0(9A) 5mH,3A,200V 15A
750W
3VU1340-0MM00(4A) FN2070-16/07 3TF42 20-0XM0(16A) 2mH,5A,200V 30A
推荐厂商 SIEMENS Schaffner
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
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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：
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
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2.2.1.2 软件实现
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
图 06
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” 。
图 07
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”。
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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。
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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。
图 11
完成运动包络定义后点击“确认”按钮，出现图 12 画面，为配置分配存储区。点击
“下一步”。在弹出对话框中点击“完成”，完成向导配置。
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图 12
在完成向导配置后，增加如图 13 所示子程序。可用这些子程序来编写程序完成定位 应用。
图 13
调用定位子程序前应先将ON/OFF信号对应的输出点置位，以使能伺服驱动器。例 如，图04中ON/OFF信号接到Q 0.4，则用SM0.0将Q 0.4置位，即CPU上电就使能伺服驱动器。
如图14调用子程序PTOx_CTRL、PTOx_MAN、PTOx_RUN。PTOx_ADV用来停止单速连续旋 转操作模式的包络曲线运动，PTOx_LDPO则用来改变PTO脉冲计数器的当前位置值。要改变电 机运转方向只需将SIGN信号对应的输出点置位即可。例如，图04中SIGN信号连接到Q 0.2，将 Q 0.2置位可使电机反转。
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图14
利用PTO完成定位功能的详细情况请参阅“S7-200 可编程控制器系统手册”的第 9 章
“S7-200 开环运动控制”。在熟练掌握各定位子程序的用法后，结合实际工艺情况和逻辑联 锁关系即可完成整套程序的编制。
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2.2.2 用 MAP SERV 指令库实现 Q0.0 或 Q0.1 输出脉冲串定位
2.2.2.1 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 15：
图 15. Q0.0 或 Q0.1 输出脉冲串控制 SINAMICS V80 驱动器的接线
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2.2.2.2 软件实现
首先，通过链接http://support.automation.siemens.com/WW/view/zh/26513850 下载MAP SERV指令库，下载页面如图 17。
图 17
将下载的“SERV MAP.zip”文件解压后双击“map serv Q0.0.mwl”和“map serv Q0.1.mwl”将指令库文件安装到编程软件 STEP7 Micro/WIN 中。打开 STEP7 Micro/WIN，
新建项目，在项目树下可看到如图 18 所示的库函数列表。
图 18
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“SERV MAP”库文件与 S7-200 CPU I/O 点作绑定如表 03：
名称 MAP SERV Q0.0 MAP SERV Q0.1
脉冲输出 Q0.0 Q0.1
方向输出 Q0.2 Q0.3
参考点输入 I0.0 I0.1
表 03
注意：使用表格中的库函数时不要将其绑定的输入输出点作其它用途，在使用库函数编 程前要给库分配地址区域。
如图 19 选中“库”，点击右键，在弹出菜单中选择“库存储区”，然后在弹出窗口 中给库分配存储区。
图 19
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给库分配存储区后即可使用各库函数编程。各库函数的功能如表 04：
图21
如果要实现相对运动、绝对运动则可如图 22 所示调用 Q0_x_MoveRelative 子程序 和 Q0_x_MoveAbsolute 子程序。在绝对运动之前一定要调用 Q0_x_Home 子程序寻找到参考 点，这样每一点才能对应一个绝对位置值，绝对运动才可行。寻参方式有多种，具体细节参 看随库文件一起下载的文档“SERV_MAP_e.pdf”。
图 22
另外，Q0_x_LoadPos 子程序可改变脉冲计数器的当前位置值，Scale_EU_Pulse 子程 序和 Scale_Pulse_EU 子程序可将工程单位值（如 1000mm）与脉冲数值间互相转换，给程序 编制带来方便。
在熟练掌握各定位子程序的用法后，结合实际工艺情况和逻辑联锁关系即可完成整 套程序的编制。
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2.2.3 在位置控制向导下实现 EM253 位置控制模块的定位
2.2.3.1 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 23：
图 23. EM253 位置控制模块控制 SINAMICS V80 驱动器的接线
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如图 24，双击“EM253 位控”弹出 EM253 位控模块配置向导，第一步指定 EM253 位控模块位置，如紧连 CPU 模块则设为 0，也可在连线状态下点击“读取模 块”按钮来读取模块地址。点击“下一步”。
图 24
如图 25，选择度量单位时选择“使用相对脉冲数”，再点击“高级选项”按钮，在 弹出对话框中“输入有效电平”栏设置正向限位、反向限位、参考点、急停信号的有 效电平。因为通常使用正向限位、反向限位、急停信号的常闭点所以选低电平有效。
参考点用常开点所以选高电平有效。点击“确认”及“下一步”。
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图 25
如图 26，选择模块输入响应，在正向限位、反向限位动作时电机减速停止，
在急停动作时电机立即停止。点击“下一步”。
图 26
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如图 27，设定最大、最小速度以及启动停止速度。点击“下一步”。
图 27
如图 28，设定电机点动速度。点击“下一步”。
图 28
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如图 29，设定加减速时间。点击“下一步”。
图 29
如图 30，设定冲击补偿。点击“下一步”。在弹出界面中选择“配置参考点”，点 击“下一步”。
图 30
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如图 31，设置参考点寻找速度及寻找方向。关于寻参的详细情况请参阅“S7-200 可 编程控制器系统手册”的第 9 章“S7-200 开环运动控制”。点击“下一步”。
图 31
如图 32，选择参考点搜索顺序。共有 5 种选择，可在配置完成后修改配置选择不同 搜索顺序来观察寻参过程的变化。点击“下一步”。
图 32
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如图 33，选择命令字节。点击“下一步”。
图 33
如图 34，设置运动包络定义。
图 34
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“绝对位置”、“相对位置”、“单速连续旋转”、“双速连续旋转”四种包络操作 模式可生成如图 35 所示不同运动曲线。运动包络定义的细节请参阅“S7-200 可编程控制器 系统手册”的第 9 章“S7-200 开环运动控制”。完成包络定义后点击“确认”。
图 35
如图 36，为模块配置分配存储区。点击“下一步”。
图 36
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如图 37，点击“完成”结束 EM253 位控模块配置。
图 37
在向导指引下完成 EM253 位控模块配置后向 STEP7 Micro/WIN 中添加如图 38 所示子 程序。
图 38
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调用 EM253 定位子程序实现定位时要先调用如图 39 所示子程序 POSx_DIS 使能伺服 驱动器、POSx_CTRL 使能位控功能。
图 3
然后，如图 40 调用 POSx_MAN 子程序实现手动控制电机旋转，调用 POSx_RSEEK 寻 参，调用 POSx_GOTO 绝对运动到指定位置。
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图 40
寻参的各种方式及各子程序的各参数变化对定位控制产生的影响，请在参阅“S7-200 可编程控制器系统手册”的第 9 章“S7-200 开环运动控制”的基础上做进一步的实验，以便 熟练掌握各子程序和各参数的确切功能和含义，再结合实际工艺逻辑实现位置控制及各项逻 辑联锁功能。
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表 05 对以上三种定位方式实现的功能作对比。
定位系统组件清单：
类型 型号 订货号
人机界面 TD400C 6AV6 640-0AA00-0AX1 人机界面 KTP178-Micro 6AV6 640-0DA11-0AX0 S7-200 CPU224XPsi CN DC/DC/DC 6ES7 214-2AS23-0XB8 S7-200 CPU226 CN DC/DC/DC 6ES7 216-2AD23-0XB8 S7-200 EM253 定位模块 6ES7 253-1AA22-0XA0 伺服驱动套件 V80 驱动器 100W 6SL3210-5CB08-4AA0 编程组态软件 Step7-Micro/WIN V4.0 SP6 6ES7 810-2CC03-0YX0 编程组态软件 WinCC Flexible 2007 中国标准版 6AV6 612-0AA31-2CA8 编程电缆 PC/PPI USB 接口电缆 6ES7 901-3DB30-0XA0