SIEMENS1.产品概况1.1引言在许多工业领域中，面向小型自动化系统的逻辑控制和运动控制产品被广泛地应用。西门子的SMAT1CS71200PLC集成了工艺功能，它通过脉冲接口为步进电机和伺服电机的运行提供运动控制功能。本文中驱动产品选用西门子SINAMICS V80系列伺服系统。S71200与V80组合的特点是配置简单，使用方便，且价格低廉。以下，我们就使用PLC控制V80对S71200的运动控制功能进行说明。1.2 SIMAT1CS7-1200产品介绍SIMATIC S7-1200控制器是西门子全集成自动化(TlA,Totally Integ rationAutomation)的重要组成部分。模块化扩展和全面的工艺功能等特点，使S7-1200可灵活地应用在众多工业场合。S71200使用TIA Portal(博途)工程工具进行组态编程。关于S71200产品的更多信总，请参考其产品目录和技术规范。1.2.1CPUS7-1200的运动控制功能TIA Portal结合CPUS7-1200的“运动控制”功能，可帮助用户实现通过脉冲接口控制步进电机和伺服电机：●在TIA Portal中，可以组态“轴”和“命令表”工艺对象。CPUS7-1200可以使用这些工艺对象控制用于控制驱动器的脉冲和方向输出。●在用户程序中，通过运动控制指令来控制轴，启动驱动器的运动任务。1.2.2用于运动控制的硬件组件下图显示了使用CPUS7-1200进行运动控制应用的基本硬件配置。ICSLSTSPage 4/24SIEMENSSIEMENS71200信号板脉冲和方向输出PROFINET步进电机同服电机的的功率部件功率部件图1-1CPU1200与驱动产品的基本配置CPUS7-1200:CPUS7-1200兼具可编程逻辑控制器的功能和通过脉冲接口控制步进电机和伺服电机运行的运动控制功能。运动控制功能负责对驱动器进行监控。DC/DCDC型CPUS7-1200上配备有用于直接控制驱动器的板载输出。继电器型CPU需要使用信号板来控制驱动器。信号板可以使用信号板为CPU添加其它输入和输出。如果需要，还可将数字量输出用作控制驱动器的脉冲和方向输出。对于具有继电器输出的CPU,由于继电器不支持所需的开关频率，因此无法通过板载输出来输出脉冲信号。如果要在这些CPU中使用PTO(Pulse Train Output),必须使用具有数字量输出的信号板。同时使用DCDC/DC型CPUS7-1200和信号板时，可控制驱动器的最大数目为“4”个（对于固件版本3.0来说）。PROFINETPROFINET接口用于在CPUS7-1200与编程设备之间建立在线连接。除了CPU的在线功能外，附加的调试和诊断功能也可用于运动控制。可控制驱动器的最大数目下表列出了各种CPU可控制驱动器的最大数目：固件CPU信号板DI2/D02 DI2/D02 D04 x DI2/D02 D04 xICSLSTSPage 5/24SIEMENSDC24VDC5VDC24VDC24V200kHzDC5V200kHz20kHz200kHz200kHz2.2及CPU 1211C,CPUDC/DC/DC22222早前版1212C,CPUAC/DC/RLY1122本1214CDC/DC/RLY22xxxxxxx-1xx30-3.0CPU 1211CDC/DC/DC233434(MLFB一订货AC/DC/RLY11212号DC/DC/RLY112xxxxxxx-1xx31-XXXXCPU 1212CDC/DC/DC23344AC/DC/RLY12号DC/DC/RLY122Xxxxxxx-1xx31-CPU 1214CDC/DC/DC44444(MLFB-订货号AC/DC/RLY1122xxxxxx-1xx31-DC/DC/RLY11212CPU 1215CDC/DC/DC444AC/DC/RLY11212DC/DC/RLY11212表1-1可以控制的驱动器最大数量脉冲输出的频率范围脉冲输出的频率范围如下表所示：脉冲输出板载V2.2及早前版本2PT0:2Hz≤f≤100KV3.04PT0:2Hz≤f≤100KHz标准信号板2Hz≤f≤20Klz高速信号板2Hz≤f≤200KHz表1-2S71200的PT0输出频率范围与运动控制相关的CPU输出S7-1200CPU提供了一个脉冲输出和一个方向输出，通过脉冲接口对步进电机驱动器或伺服电机驱动器进行控制。脉冲输出为驱动器提供电机运动所需的脉冲。方向输出则用于控制驱动器的行进方向。脉冲输出和方向输出具有特定的信号分配关系。板载CPU输出或信号板输出可用作脉冲输出和方向输出。在设备组态期间，可以在“属性”(Properties)选项卡的脉冲发生器(PTO/PWM中，选择板载CPU输出或信号板输出。下表列出了脉冲输出和方向输出的地址分配：用于运动控制的输出ICSLSTSPage 6/24SIEMENS脉冲方向PTO 0板载I/0Q0.0Q0.1信号板I/0Q4.0Q4.1PTO 1板载I/0Q0.2Q0.3信号板I/0Q4.2Q4.3PTO 2板载I/0Q0.5四信号板I/0Q4.0Q4.1PTO 3板载I/0信号板I/0Q4.2Q4.3表1-3S71200的运动控制输出信号分配(1)CPU1211C没有输出Q0.4、Q0.5、Q0.6或Q0.7。因此这些输出不能在CPU1211C中使用。(2)CPU1212C没有输出Q0.6或Q0.7。因此这些输出不能在CPU1212C中使用。(3)该表适用于CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C以及CPU1215CPT0功能选型及订货数据S7-1200PLC可用于运动控制的产品信总及订货号如下：名称MFB(订货号)CPU 1211C DC/DC/DC6ES7211-1AE31-0XB0CPU 1211C AC/DC/RLY6ES7211-1BE31-0XB0CPU 1211C DC/DC/RLY6ES7211-1HE31-0XB0CPU 1212C DC/DC/DC6ES7212-1AE31-0XB0CPU 1212C AC/DC/RLY6ES7212-1BE31-0XB0CPU 1212C DC/DC/RLY6ES7212-1HE31-0XB0CPU 1214C DC/DC/DC6ES7214-1AG31-0XB0CPU 1214C AC/DC/RLY6ES7214-1BG31-0XB0CPU 1214C DC/DC/RLY6ES7214-1HG31-0XB0CPU 1215C DC/DC/DC6ES7215-1AG31-0XB0CPU 1215C AC/DC/RLY6ES72151BG31-0XB0CPU 1215C DC/DC/RLY6ES7215-1HG31-0XB0信号板DI2/D02xDC24V20kz6ES7223-0BD30-0XB0信号板DI2/D02xDC24V200kz6ES7223-3BD30-0XB0信号板D04xDC24V200kHz6ES7222-1BD30-0XB0信号板DI2/D02xDC5200kz6ES7223-3AD30-0XB0信号板D04xDC5N200kz6ES7222-1AD30-0XB0表1-4S71200的运动控制硬件订货号列表1.3SINAMICS V80产品介绍SINAMICS V80伺服系统面向简单伺服应用领域设计，可结合S7-1200或S7-200的脉冲方向接口方式，为用户提供经济高效的能实现基本定位任务的完整解决方案。SINAMICS V80伺服驱动系统包括伺服驱动器和伺服电机两部分，伺服驱动器总是与其对应的对等功率的伺服电机一起配套使用。SINAMICS V80伺服驱动器通过脉冲输入接ICSLSTSPage 7/24SIEMENS口来接受从上位控制器发来的脉冲序列，进行速度和位置的控制，通过数字量接口信号来完成驱动器运行的控制和实时状态的输入输出。关于V80产品的更多信息，请参考其产品目录和技术规范。选型及订货数据S7-1200PLC可用于运动控制的产品信总及订货号如下：SINAMICS V80驱动器及伺服电机的订货号额定功率(kW)SINAMICS V80驱动器伺服电机不带抱闸带抱闸0.16SL3210-5CB08-4AA01FL4021-0AF21-0AA01FL4021-0AF21-0AB00.26SL3210-5CB11-1AA01FL4032-0AF21-0AA01FL4032-0AF21-0AB00.46SL3210-5CB12-0AA01FL4033-0AF21-0AA01FL4033-0AF21-0AB00.756SL3210-5CB13-7AA01FL4044-0AF21-0AA01FL4044-0AF21-0AB0SIMATIC PLC/SINAMICS V80通讯电缆的订货号6ES7298-2DR23-0XA0表1-5V80订货号列表2.准备2.1环境要求2.1.1本文档所述实例基于以下硬件环境：·PM12076EP1332-1SH71·CPU1214CDC/DC/DC6ES7214-1AG31-0XB0SINAMICS V80伺服系统-V80驱动器6SL3210-5CB11-1AA0-伺服电机型号1FL4032-0AF21-0AA0-SIMATIC PLO/SINAMICS V80通讯电缆6ES7298-2DR23-0XA0SIMATIC Field PG M36ES7715-1BB23-0AA12.1.2本文档所述实例基于以下软件环境：·Vindow7旗舰版32位·TIA Portal V12SP1·STEP7专业版V12SP1·WinCC基本版V12SP1ICSLSTSPage 8/24SIEMENS2.2任务2.2.1组态实例编程设备(PG)安装有用于连接PLC与STEP 7 V12 SP1PROFINET/Ether电缆CPU1214CDC/DC/DC1FL4伺服电机至CPU1200的出图2-1系统连接图2.2.2任务根据CPU1214C的运动控制功能信号分配和V80端子定义进行接线：使用T1APortal STEP7V12SP1对S7-1200进行组态和参数化：：步骤内容1接线2创建具有CPU1200的项目3添加轴工艺对象4组态轴工艺对象的基本参数5组态轴工艺对象的扩展参数6添加“命令表”工艺对象7组态“命令表”工艺对象参数8下载到PLC9用轴控制面板调试轴10编程11试运行表6操作步骤列表ICSLSTSPage 9/24SIEMENS3.步骤3.1步骤1：接线3.1.1S7-1200与V80的信号线这里主要描述CPU1214C与V80驱动器之间的接线，即用通讯电缆连接V80的X1端子和CPU1214C的输入输出的方法。CPU 1214CSIMATIC PLC/SINAMICS V80通讯电缆V80MP24V/M通讯电缆一头自带适应Q0.1SIGNV80X1的连接器空CLRQ0.4ON/OFFL+P24VMM空Z空Z_COM空Alarm空BK空POS OK地Shield表3-1CPU1214C与V80的信号连接3.1.2CPU1214C的其他信号线CPU 1214C硬件限位开关（上限位）11.3硬件限位开关（下限位）10.7参考点开关表32CPU1214C的其他信号连接3.1.3其他接线关于CPU1214C和V80的其他接线，如供电、编码器连接线等请参考产品的技术规范。3.2步骤2：创建具有CPU1200的项目在TIA Portal中创建新的项目，并在项目中插入CPU1214C。操作步骤：序号操作1在TIA Portal V12SP1中建立一个新的项目，命名为“S7_1200_MC”2切换到项目视图，选择“S7_1200_MC”〉“添加新设备”并双击打开。ICSLSTSPage 10/24SIEMENS3 Siemen5·S71200MC项目树设备公共数据图3-1添加新设备结果：“添加新设备”对话框打开。在“添加新设备”对话框中选择“控制器”〉“SIMATIC S7-1200”〉具体的CPU类型及订货号，并“确定”。添加新设备控制器设备：-5 MATIC57-1200CPU控制器CPU 1211C DC/DC/DCCPU 1214C DC/DC/DCCPU 1212C AC/DC/RlyCPU 1212C DC/DC/DCCPU 1212C DC/DC/RlyHMICPU 1214C DC/DC/DC■6ES72141AE30-080说明：CPU 1214C DC/DC/RlyPC系统CPU1215C DC/DC/DCm非特定的CU1200SIMATIC S7-1500SIMATIC S7-300SIMATIC 57-400SIMATIC ET 200 CPU图3-2根据PLC的订货号选择ICSLSTSPage 11/24SIEMENS也可以选择“控制器”》“SIMATIC S7-1200”〉“非特定的CPU1200”，插入一个未指定的CPU1200。这里我们选择该方式操作。设备名称：控制器设备：CPU控制器Unspecific CPU 1200CPU 1212C DC/DC/DCHMI版本：说明：丰特定的CPU1200CPU 1215C特定的CU1200SIMATIC S7-1500SIMATIC 57-400SIMATIC ET 200 CPU图3-3选择非特定的PLC结果：设备视图打开，并提示“未指定该设备”。4连接好PLC和编程计算机，在设备视图中点击提示框中的“获取”。ICSLSTSPage 12/24