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SIMOTION



动 ……………… 2 SIMOTION – 轴-驱动 .......................................................................................................

........ 3 驱动的集成 ......................................................................................................................... 4 标准报文的结构(1) .......................................................................................... 5 标准报文的结构(2) .......................................................................................... 6 概述:驱动连接 .................................................................................................................. 7 SIMOTION中的工艺对象(TO) .......................................................................................... 8 工艺对象”轴” ......................................................................................................... 9 创建和配置一个轴 ..................................................................................................... 10 轴的基本配置 .................................................................................................................. 11 单独撤消使能 ............................................................................................................ 12 机械系统参数 ........................................................................................................... 13 基本配置 – 编码器类型和模式 ................................................................................ 14 “周期性实际值”的设置 .......................................................................................................... 15 “绝对实际值”的设置 ...................................................................................................... 16 绝对值编码器的编码类型设置 .................................................................................. 17 缺省值设置 ...................................................................................................... 18 限位开关和最大速度的参数设置 ......................................................................................... 19 限定最大加速度和加加速 ...................................................................................................... 20 运行到固定停止点的设置 ........................................................... 21 用于主控值耦合的实际值滤波 ........................................................................................ 22 SIMOTION中的位置控制器 .............................................................................. 23 不带前馈控制的位置控制器优化 .......................................................................... 24 带有前馈控制的位置控制 .............................................................................................................. 25

轴 和 驱 …………………………………………………………

目录 页码 带有前馈控制和DSC的位置控制 ............................................................... 29 同步轴的动态响应补偿 .................................................................................................. 30 测试动态补偿 ................................................................................................ 31 定位与零速监视 .................................................................................... 32 速度控制模式的运动-零速信号 ............................................................................................... 33 跟随误差和速度误差监控功能 …………………………………………………………………. 34 编程实现轴运动 ......................................................................................................... 35 使能/禁用轴 ........................................................................................ 36 处理运动命令 ............................................................................... 37 运动命令的转换特性 ........................................................................ 38 带有运动命令的程序步使能 ............................................................................... 39 程序执行的同步和异步 .............................................................. 40 用 于 定 位 命 令 的 动 态 设 置 ……………………………………………………………………… ……… 41 在位置控制模式或者速度控制模式下启动轴 ……………………………………………………………. 42 停止轴 .......................................................................... 43 继续运动 ........................................................................................... 44 使用增量型测量系统的轴回参考点 ............................................................................... 45 带 有 / 不 带 零 脉 冲 的 主 动 回 参 考 点 ......................................................................................................... 46 带有/不带零脉冲的被动回参考点 ………………………………………………………………………. 47 绝对值编码器调整 ............................................................................................. 48 偏移测量系统 ........................................................................................ 49 轴的诊断 – 服务总览 ..................................................................................................... 50 通过系统变量查询轴的状态 ........................................................................ 51

概述

在SIMOTION 运动控制系统中仍然保留了传统的控制器与驱动系统的分类方 式。SIMOTION提供了包括定位控制在内的完整运动控制功能,驱动设备只处 理速度控制,而不使用其中的任何运动控制功能。 控制器负责处理执行指定的运动程序,并控制整个机器的I/O。 在插补器中,运动命令被转换为轴的目标位置、速度以及加速度的信息。 位置设定值作为位置控制器的给定。 位置控制器根据位置设定值和实际值计算 速度设定值。这个速度值被传送到驱动系统,可以通过数字的方式 (PROFIBUS)或者模拟的方式(+/- 10 V)进行传送。 驱动系统将该信息转换为一个速度信号。电机以该速度运转,使轴在指定的时 间内/以指定速度到达所需的目的位置。 驱动系统包括变频器、电机和编码器。

控制器

驱动系统

与驱动的接口

速度给定接口形成了到驱动的功能接口。 数字驱动和模拟驱动都可以直接连接 到SIMOTION C2xx系统。对SIMOTION P350 和SIMOTION D4xx,数字驱动 可通过PROFIBUS直接连接,模拟驱动则通过ADI4连接。

PROFIBUS 上的驱动

通过PROFIBUS可以在驱动系统和SIMOTION之间交换所有的数据。 通过标准 报文传送PROFIBUS上数字驱动的给定信号和带有编码器信息的反馈信号。 驱 动 必须支持所选的报文类型,该类型决定了所能支持的轴的最大功能。当然,轴 只能执行所连接的驱动也支持的SIMOTION功能。 位置控制模式下的轴必须使用支持时钟同步的PROFIBUS MC连接, 才能确保 正常地工作 。对于简单的速度控制应用,使用非时钟同步的PROFIBUS DP 即可,这种方式也可以连接所有标准的不支持时钟同步工作的DP从站。

模拟驱动/ 步进电机

模拟驱动可以直接连接到 C2xx 系统,或者通过 PROFIBUS 连接到 ADI4 或 IM74, 通过模拟量输出向驱动器提供+/-10V 的信号。 实际位置值既可以从SIMOTION C上的编码器直接获得,也可从ADI4上的编 码器上获得,或是从转换器的编码器映像中获得 (例如,ASE=角度步进编码 器) 。相应的数字I/O可以用于报警确认和控制器使能。 从V3.2版本起,步进电机也可直接连接到C2xx。

PROFIBUS连接

当通过PROFIBUS将驱动系统和SIMOTION相连时, 两者间的所有信息通过标 准的报文按照PROFIDRIVE Profile V3.0协议进行交换。报文的编号以一种明 确的方式决定了交换信息的结构和类型。

标准报文1

设计用于简单的速度控制应用,该报文有一个控制字和一个状态字,用于处理 有关启动、停止、脉冲和控制器使能等基本功能。一个16位的数据字用于传送 速度设定值,速度实际值也用16位的数据字从驱动传回。 该报文只能用于“速度轴”功能。 设计用于更为复杂的速度控制应用。除了控制字和状态字之外,速度设定值通 过一个32位的数据字进行传送,速度实际值也用32位的数据字从驱动传回。 此外,该报文有第二套控制字和状态字用于处理 “运行至固定停止点” 功能。 (必须在驱动中配置夹紧力矩, 工艺不以这种形式使用“运行至固定停止点” 功 能) 。 该报文只用于“速度轴”功能。 设计用于定位应用, 为此包含一个编码器控制字和一个编码器状态字以及一个 到测量系统的4个字的接口。例如回参考点和测量输入的功能可以通过编码器 控制字实施。标准报文3可以用于“定位轴”功能。

标准报文2

标准报文3

标准报文4 标准报文5

当定位轴具有第二套测量系统时,使用该报文连接第二个编码器。 设计用于定位应用,类似于标准报文3。然而在给定中提供了两个附加的双字, 用于传送跟随误差和伺服增益。 在集成的工艺中这些附加的双字对于DSC(动态伺服控制)功能是必需的。当 选择了这个功能时,位置控制器的动态部分从工艺转移到驱动,并以速度控制 器的处理周期进行计算。 作为该过程的一部分,跟随误差 XERR 和伺服增益KPC也被从工艺移动到驱 动。得益于驱动中更快的处理周期,此时位置控制可以以更高的伺服增益进行 工作。 类似于带有DSC的标准报文4, 或者带有第二编码器的标准报文5。 该报文用于 具有第二套测量系统的定位轴。 通过在给定(控制字CW2 之后 )或者反馈(状态字STW2 之后 )中插入一 个 附加的字,可在相关的标准报文2到6的基础上创建SIEMENS报文102到106。 该附加字对于驱动上的动态力矩限幅是必需的。力矩极限值在给定中指定,在 反馈中驱动返回是否达到力矩极限值(当前限值)以及其它结果。 这些附加信息在工艺中使用,以执行 “带力矩限幅的运动” 和 “运行至固定停 止点” 功能。

标准报文6

SIEMENS 报文 102 . . . 106

PROFIBUS MC 上的驱动

下列情况适用于连接到PROFIBUS的驱动: 如果驱动符合PROFIDRIVE V3.0协议,则可以以时钟同步模式在时钟同步的 PROFIBUS MC上进行操作。 所有其它设备(标准从站)可以连接到时钟同步的PROFIBUS MC上,但是不 能以时钟同步模式工作。 通过硬件组态还可集成下列驱动: ? SIMODRIVE 611U ? SIMODRIVE POSMO CA ? SIMODRIVE POSMO CD ? SIMODRIVE POSMO SI ? ADI4 ? MASTERDRIVE MC ? MASTERDRIVE VC ? MICROMASTER 420/430/440 ? COMBIMASTER 411 ? SINAMICS S120 使用 SIMOTION SCOUT ,可以直接组态,参数化和调试 MICROMASTER 420/430/440。

工艺对象

在SIMOTION中由可加载的工艺包中提供工艺对象。 每个工艺包为各个工艺提 供了完整的功能。例如,“位置”工艺包包含了移动和定位的所有功能。 在 SIMOTION中, 为每个“物理”自动化对象创建一个工艺对象 (TO) , 例如轴、 外部编码器、测量输入。在SIMOTION中,每个TO具有: ? 配置数据: 创建的对象通过配置数据根据具体的自动化任务需求进行调 整。 ? 系统数据: TO通过系统数据提供有关当前状态的信息,因此TO轴的系 统数 据将显示例如位置设定值、位置实际值和跟随误差。通过系统变量还 可以读 取/分配缺省值和设置。 ? 系统功能: 用户程序中使用系统功能来驱动相关物理对象。例如一个TO 轴 会提供功能强大的系统功能用于定位、回参考点、制动等动作。 这些轴的动作顺序通过运动命令控制。可以随时查询动作状态,并且可以 通 过用户程序选择性地干预动作。可以中断、替换、增添和叠加运动。 ? 报警: 如果在一个工艺对象中出现了一个事件(错误、消息) ,该 TO将 发 出一个工艺报警。 TO报警将触发系统响应,对于每个报警设置了不同的响应,而且这些设 置可 以根据特定的任务需求进行调整。

TO轴

在SIMOTION中轴的运动控制功能通过工艺对象(TO)轴进行实施。当通过 SIMOTION SCOUT创建一个轴时具有如下的工艺差别: ? 速度轴:运动通过不带位置控制的速度规定,如果在轴上配置了编码器可 以 监视实际速度。 ? 定位轴:轴的位置和动态特性被指定,运动以位置控制模式执行,包含速 度轴的功能。 定位轴的位置控制器在 SIMOTION 中,对于电气轴的速度控制由驱动完 成。 ? 同步轴:功能与定位轴相同,此外具有按齿轮或凸轮与主值耦合的功能。 ? 插补轴:从V4.1版本起,SIMOTION提供轨迹插补功能。该功能允许最多 3个 插补轴沿某条轨迹运动。此外,一个定位轴可与插补轴同步运动。 轨迹可由2D和3D的直线、圆弧和多项式插补段组成。 另外该功能还支持下列运动: 笛卡尔坐标轴 SCARA 滚轴筛 2D/3D拣选机 关节臂 工艺对象轴可用于电气轴,液压轴和虚拟轴。

配置 TO

在使用工艺对象之前,需要执行下列多个步骤。 第一步, 创建一个具体的工艺对象。 通过SCOUT工程开发系统配置该TO, 可 以使用各种向导(参数画面)帮助配置和说明对象。 在项目导航的轴目录中, 通过双击 “Insert axis” 可以插入一个轴, 此时会自动 启动向导,帮助用户执行创建和配置。 某些特定对象属性在第一次配置时确定,例如速度轴、定位轴、同步轴。这个 定义还确定了”规模“,即工艺对象的系统变量和配置数据的数量。 因此后期不允许再对诸如速度轴、定位轴等属性进行更改。如果要将一个速度 轴转换为一个定位轴,则必须删除原来的速度轴并插入一个新的定位轴。 配置数据通常确定了一个TO的静态属性,但某些属性还可以在运行过程中更 改。 除了通过向导和参数画面访问配置数据和系统变量, 还可以通过专家列表直接 访问数据。使用快捷菜单(Expert -> Expert List )可以打开一个对象的专家 列表,前提是必须先在项目导航中选中该对象。 使用V4.0版本,用户可以创建自己的系统变量和配置数据列表,称之为用户定 义列表,在此处用户可以加入对于编程和诊断最重要的变量。

专家列表

用户定义列表

基本配置

轴的基本配置用于定义其基本属性。当使用SIMOTION SCOUT创建一个新的 轴对象时,会连续出现多个配置对话框。 如果不得不更改基本配置数据, 例如当安装一个具有内置电机编码器的不同类 型的电机时,有必要重新打开各个配置对话框,并在相应对话框中输入新的数 值。 可以通过单击按钮“Configure displayed data set”,陆续打开各配置对话框。 SIMOTION 对于TO轴支持数据组和数据组切换的概念。在下列情况下通常要 使用不同的数据组: ? 必须改变当前编码器 ? 必须在运行时更改位置控制回路的参数设置 在配置过程中对于一个轴可以创建多个数据组, 还可以定义当上电后激活哪个 数据组。使用系统功能 _setAxisDataSetActive() ,可以在系统运行时切换到 其它数据组。 如果通过数据组切换改变了当前的测量系统,使用系统功能 _setAndGetEncoderValue() ,可以在转换之前同步两个测量系统。这样可以 避免发生位置偏差时所产生的不必要的补偿动作。 可以在下面这个选择框中定义轴插补运算的执行级别,选项为: ? IPO 用于动态特性要求高的轴 ? IPO2 用于动态需求较低的辅助轴

更改基本配置

转换数据组

处理周期

驱动的设置

在V4.0版本中使用命令RELEASE_DISABLE 可以单独撤消控制字1(CW1) 中的使能信号。 例如如果使用电机抱闸,可以通过命令_disableAxis()和RELEASE_DISABLE 先去除OFF3(CW1.Bit2) ,当抱闸闭合之后再关断电源OFF2(CW1.Bit1) 。 响应规定取决于配置数据 ? driveControlConfig.releaseDisableMode 对于数字连接的驱动,PROFIdrive 技术定义了下列停止模式: ? CW1 bit 0 = 0: 斜坡减速停止 驱动按照速度斜坡以可调整的减速度, 逐渐降为零速。 可以中断停止过程 并 再次启动驱动。 停止之后, 会执行脉冲抑制并切换到准备启动的待机状态。 ? CW1 bit 1 = 0: 自由停止 驱动立刻进入脉冲抑制,并且状态切换到禁止启动状态。 ? CW1 bit 2 = 0: 快速停止 驱动以极限力矩降到零速,停止过程不能被中断。停止之后,会执行脉冲 抑 制并切换到禁止启动状态。 如果编码器发生故障,但并未涉及闭环控制,系统既不停止轴也不关闭驱动。

使用PROFIdrive 停止模式

容差

概述

基本配置之后,第二步是为工艺对象分配参数。通过参数分配可以定义很多功 能的细节。 参数分配与使用SCOUT工程系统进行驱动配置的方法类似。在项目导航中的 轴下面提供了各种数据项,通过这些数据项可以打开各自的画面用于参数分 配。 参数分配的结果存储在对象的配置数据和系统变量中,并下载到目标系统中。 当通过工艺对象轴控制一个驱动时,SIMOTION只使用速度设定接口,不使用 定位接口,因此不向驱动提供有关位移等方面的信息。所有的有关长度、丝杠 螺距等机械数据在SIMOTION中定义。 机械方面的设定包括给定和反馈中的传动比以及编码器系统的类型。 必须设置 下列信息: ? 驱动方向 ? 给定侧的传动比 ? 直线轴的丝杠螺距 对于编码器还需要下列附加信息: ? 反馈侧的传动比 ? 反向间隙补偿 ? 编码器的安装方式 编码器设置可以在下列对话框中控制, 为了更改这些值必须打开专家列表或者 重新配置TO。

机械

编码器参数

编码器类型

使用V4.0版本,可以把SINAMICS中离线的编码器数据传送到SIMOTION中。 但 这 种 方 法 不 适 用 于 没 有 集 成 到 SCOUT 中 的 SIMODRIVE 或 者 MASTERDRIVE等驱动设备。这种情况下只能直接在SCOUT中手工配置编码 器。 基本配置提供了下列编码器类型以供选择: ? 绝对值编码器 ? 绝对值编码器,循环绝对值 ? 增量式编码器 在“编码器模式” 选择框中,对于绝对值编码器,可以使用下列选项: ? Endat 编码器 (编码器数据接口) ? 旋转变压器 ? SSI 编码器 (同步串行接口) 对于增量式编码器支持下列选项: ? 正余弦编码器 ? 方波 TTL 编码器 ? 旋转变压器 ? Endat 编码器 当配置数据和驱动中的编码器参数设置不同时,如果控制器和驱动器 /编码器 之间已建立连接,并在控制器中下载了TO,则会触发下列工艺报警:
Error 20005: device type:2, log.address:1234 faulted. (bit:0, base: 0x80h)

编码器模式

参数分配错误报警

按照PROFIdrive中的定义,使用驱动器/编码器参数P979(传感器格式)执行 参数设置的后台比较。如果驱动器或者编码器不支持参数 P979,配置数据作 为有效被接受并且不产生报警。

周期性实际值

增量式编码器和绝对值编码器都使用“周期性实际值”Gn_XIST 1(n=1或2,编 码器编号)在循环传送中向SIMOTION发送轴的实际位置值。根据该值以及丝 杠螺距,参考点值(对于增量式编码器) ,或者绝对值编码器上电后发送的绝 对值,SIMOTION周期性地计算轴的实际位置值。 当接通变频器时,不论轴的实际位置,都输出Gn_XIST 1=0 ,之后每次轴运 动都通过Gn_XIST 1 进行通讯。 SIMOTION 根据 ”编码器每转脉冲数 “和 ”倍频数 “的设置解析 Gn_XIST 1中的 位。只有当SIMOTION中的设置符合变频器中Gn_XIST 1的设置,必然也符合 实际编码器数据时,解析才正确。 对于正余弦编码器或者旋转变压器 ,变频器不但向Gn_XIST 1中输出脉冲个 数的信息,而且通过内部处理正余弦信号来提高所连接编码器的总分辨率。 分辨率:编码器脉冲x2n (n: 精调分辨率, 用于内部倍频值的位数) ? 对于编码器脉冲数: 编码器脉冲 =1个周期正弦信号(正余弦编码器1 Vpp ) 脉冲个数和精调分辨率在变频器参数中输入。 ? Gn_XIST 1中的精调分辨率必须在SIMOTION “Multiplication factor of the cyclic actual value” 一栏中输入,输入值=2n 。 输入值0代表标准倍频数211=2048,这种情况下0意味着2048。

倍频

绝对实际值

当连接绝对值编码器时,控制器或者变频器启动后,SIMOTION 通过”绝对实 际值“Gn_XIST 2 (n=1或2,编码器编号)得到轴的实际位置。通过传送的值 和存储的多圈溢出值,SIMOTION计算轴的实际位置值。 SIMOTION 根据“数据位数”和“Gn_XIST 2 中的倍频数”的设置解析Gn_XIST 2的位信息。 “数据位数” 为多圈的位数与编码器脉冲数位数之和。 SIMOTION中的设置必须 与变频器中的相应设置相一致,否则上电后无法正确计算和显示实际位置。 通过Gn_XIST 2 ,变频器不但将编码器圈数的信息(多圈编码器的情况)和 编码器脉冲个数,而且还包括一个倍频值。Gn_XIST 2的倍频要比Gn_XIST 1 的倍频低,因为所有的信息只能存放在一个32位的双字中。 标准的多圈编码器具有4096圈(12位) ,编码器脉冲数为2048(11位) ,这样 一来只剩余9位, 即512的倍频。 因此, 在 “Multiplication factor of the absolute 9 actual value”中,输入数值0代表2 = 512。 编码器位置双字Gn_XIST 2不仅用在上电后传送绝对实际值,还用在测量输入 和回参考点功能中传送位置值。然而这种情况下,位置值根据Gn_XIST 1的格 式设置进行编码。

数据位数

倍频

注意事项

编码器模式

当选择了绝对值编码器时, 在轴配置的编码器分配对话框中的 “Encoder type” 输入区域内,有下列两个选项: ? Absolute encoder 这种情况下,绝对实际值的溢出部分,例如多圈溢出信息在SIMOTION关 机 时不储存。 当 下 一次 上电 时, 实际位 置 值只 根据 变频 器在 Gn_XIST 2 中 发送 给 SIMOTION 的绝对实际值得出。 4096圈和10mm/rev的丝杠螺距形成的数值通常在在0m到40m之间。 ? Absolute encoder, cyclic absolute 这种情况下,多圈溢出信息存储在SIMOTION的可保持存储区中,并且在 下 次上电计算实际位置值时予以考虑。 当绝对值编码器的圈数没有覆盖轴的整个运动范围, 或者由于绝对值编码 器 安装不当,使得在运动范围内发生多圈溢出时,必须选择该设置。 有关轴的多圈溢出值和绝对值编码器调整值在下列情况下将被删除: ? SIMOTION存储器复位 ? 下载已修改的编码器设置数据

注意事项

动态响应的 缺省值

当调用系统功能时,如果参数赋值USER_DEFAULT,则系统总是使用缺省值。 这意味着可以集中一次性定义每个轴的动态值,而无需在调用系统功能时重复 输入。可以在该对话框中预先指定轴的下列动态变量的取值: ? 速度 ? 加速度 ? 减速度 ? 加加速 ? 速度曲线 ? 制动时间 当运行中的轴以“Emergency stop in pre-defined time” 方式制动时,使用的时 间在“Stopping time ” 中指定。 速度曲线定义了启动,制动和速度变化过程中轴的响应。 有两种曲线可以选择: ? Trapezoidal 该曲线用于正反运动方向的线性加速。 ? Smooth 该曲线给出了一个平滑的加速特性且加加速可控。

制动时间

速度曲线

硬限位开关

通过数字输入和限位开关监视运动范围极限。 硬限位开关总是设计为一个常闭触点,并且在轴超出了允许的运动范围时激 活。到达限位开关时触发一个工艺报警。 需要指定正负运动方向上限位开关所连接的输入的地址, 该地址必须在过程映 像区以外(>=64)。 其位地址即正负运动方向上限位开关所连接的输入点。 可以指定和激活软限位开关,激活通过系统变量(Swlimit.State)。软限位开关 应 当 总 是 在 硬 限 位 开 关 之 内 。 “Homing” 数 据 项 中 对 配 置 数 据 Homing.referencingNecessary 的设置可决定软限位是否总是激活, 或是仅当 轴回过参考点后激活。 Homing.referencingNecessary = NO 总是激活软限位开关 Homing.referencingNecessary = YES 回参考点后激活软限位开关 还可规定一个回退的容差窗口。当轴到达软限位时,运动停止并输出40106号 报警。报警被确认之后,轴可沿反向运动,或是沿同向运动不超出软限位的容 差窗口。 在SIMOTION中有两个不同的速度极限: 最大速度: 该速度不可超越,TO 会自动将速度降低到该数值。 最大编程速度: TO将编程速度降低到该值。

软限位开关

最大速度

加速度 加加速

SIMOTION 的最大加速度和加加速分为两种,一种是在配置数据中规定的硬 限 幅,一种是可方便地由用户程序修改的系统变量规定的软限幅。 在编程的运动中, TO 自动将加速度和/或加加速降到硬限幅或软限幅规定之 下。 加加速的限幅监控只有在加加速控制模式下或连续加速度模式下运动时才 生效。 如果选项 “Direction-dependent dyn. resp.” 被激活,可以根据方向规定不同 的加速度和加加速限幅。 当轴以急停方式被停止并采用” Rapid stop with emergency stop ramp relative to actual value” 参数时,该设置值生效。 从V4.0版本起, 可以指定一个时间常数用于平滑处理控制变量的变化作为控制 器改变的结果。在所有状态转换/改变时,如果控制变量出现偏移,激活该平 滑滤波器。 在数据组中齿轮的改变不被平滑处理。

以预定义的 斜坡制动 时间常数

运行到固定 停止点

“Travel to fixed endstop” 命令在其它轴命令引起的轴运动的同时,并行激活 运行 到固定停止点的监控。此外,驱动的最大转矩由命令中的参数值限定,用于一 般运动中的跟随误差监控被关闭。 该功能需要驱动支持转矩限幅,也就是说该功能只有选择了报文 103,104, 105或106时才能使用。 该命令还保证了在固定停止点处的力矩保持,并能在夹紧期间实现力矩转换。

固定停止点 检测

在 “Fixed endstop” 标签中 “Fixed stop detetion“ 对话框中, 可以选择系统如 何检 测固定停止点是否到达: ? 跟随误差超出: 在这种情况下必须在 “Following error for the fixed endstop detection” 域中输入期望值。 ? 转矩超出: 在这种情况下,达到编程的转矩值时表明固定停止点到达。 当固定停止点到达的标准满足时,插补器停止工作,但位置控制器保持激活。 轴此时按照命令中编写的转矩值夹紧。 普通的运动命令被TO拒绝,只允许反 方向的运动命令。 系统变量 moveToEndStopCommand.ClampingState 表明固定点到达的状 态。当轴偏离超过“Position tolerance after fixed endstop detection” 规定的范 围时,(例如通过停止夹紧,与夹紧方向反向的运动命令)该状态被取消。

实际值作为 主控值

如果控制中存在同步操作,该同步操作将顾及主控值的位置、速度和加速度。 对 于分布式同步,位置和速度的主控值在分布式主控值和同步对象之间传送,加 速度由同步对象使用微分方法确定。如果用编码器实际值作为主控值,可以在 同步操作中对测量的实际值进行外推以补偿死区时间。 死区时间的产生是由于 测量实际值时总线通讯的延迟和有限的处理时间造成的。 在主轴和外部编码器上设置外推。在 “Utilities & Applications ” CD 提供计算 外推时间的程序。 从V4.1版本起,用于同步操作的实际值可通过PT2单独为外推滤波。轴的实际 位 置值的滤波设置可以使用 “Filter on the actual position” 选项以及两个时间常 数 “T1”和 "T2"。 作用于实际位置值外推的滤波器在根据位置微分计算外推速度之前。 速度的外推的执行基于滤波的或计算的速度值。该滤波器通过“Filter on the actual velocity value“ 选项激活。在 “Time constant” 中输入用于计算平均值 的时间或PT1的时间。 外推时间在 “Extrapolation time” 中输入,如果输入了0.0则不执行外推。 外推的实际值(位置和速度)可通过系统变量 extrapolationData....来监视。 此外,实际速度的获得既可以通过对外推的位置实际值微分,也可以使用同步 操作的外推的实际速度。

实际位置滤波

实际速度滤波

插补器

插补器处理从用户程序发出到轴的运动命令。在每个IPO周期中,插补器计算 轴的位置设定值以及动态值,例如加速度。该位置设定值在精插补之后提供给 位置控制器。 如果插补器和位置控制器拥有不同的采样周期, 精插补(FIFO)的任务就是生成 中间设定值,在配置中可以选择没有、线性或者匀速插补原则。 位置控制器负责控制轴的实际位置,对于电气轴通常设计为P控制器。位置设 定值与位置实际值之间的偏差作为控制偏差值(跟随误差),轴的速度设定值作 为结果乘以伺服增益系数后,被发送到位置控制器的输出端。 在这种情况下,位置控制回路中的动态响应以及上升时间通过伺服增益系数 (更准确一点:1/sg = 上升时间)进行确定。伺服增益的最大值取决于驱动和轴 的动态和机械特性以及设定的位置控制周期(采样理论)。

精插补

位置控制

优化位置控制器

优化位置控制器的前提条件是已经对驱动的电流和速度控制器进行了优化。 然 后使用跟踪工具,针对位置控制器对轴的速度设定值和实际值进行优化。 可通过MCC程序或者跟踪工具的函数发生器移动轴,并通过正反转运动使轴 交替加减速,加速度不应该导致电流达到限幅值。 位置控制通过增大伺服增益系数进行优化。 如果在轴的加速过程中实际速度跟 随指定的设定速度,且没有超调,则说明到达了最优的伺服增益。 这种情况下,可以通过下列系统变量将速度设定值 /速度实际值和轴的跟随误 差记录在跟踪工具中: ? <Axis>.motionstatedata.commandvelocity ? <Axis>.motionstatedata.actualvelocity ? <Axis>.positioningstate.differencecommandtoactual 这些系统值在插补中运算,这意味着与位置控制的相关数值相比,所有实际位 置/速度的当前值都过期了。

前馈控制

传统的位置控制概念(P控制器)总是需要一个位置设定值和实际值之间的偏差 (跟随误差 =FE)。该偏差可以导致意外的轴运动行为,例如轮廓误差,糟糕的 动态特性(上升时间过程中的性能特性)等。 前馈控制的任务是补偿这些问题。 前馈控制根据位置设定值通过微分直接计算 轴的速度,乘以KPC因子,并将其直接传送到位置控制器的输出。最好的情况 下,前馈控制设定值将使轴以插补计算的速度进行移动。 如果实际轴位置被立即反馈到位置控制器,跟随误差将为0。位置控制器将只 需修正扰动引起的实轴位置的抖动。 不幸的是,数据处理(例如精插补)和通过PROFIBUS的数据传送以及驱动的上 升时间都会导致不期望的时间延迟,这对于传统的位置控制概念有极大的影 响。 在向跟随误差提供位置设定值和向位置控制返回第一次的实际位置值之间有 一个不可忽视的时间滞后。这个滞后主要来自: ? 用于传送设定值/实际值的死区时间(2xDP周期 + Ti + To) ? 驱动的上升时间(大约1-2 ms) 如果不对这个时间进行补偿,插补输出到驱动的速度给定将变得很大,这个过 大的速度给定将使驱动在上升时间里发生超调或者不稳定。 增加的速度给定是 前馈控制的速度给定和提供给跟随误差的位置设定值在比例作用后共同产生 的结果。 在运动开始阶段实际值的“缺失” 将不可避免造成跟随误差的增大, 从 而输出多余的速度给定。

延迟时间

均衡时间vTc

输出返回的实际位置值与在跟随误差中输入位置设定值相比较的延迟, 会造成 不希望的速度设定值输出的增长, 这可以通过将位置设定值延时输入到跟随误 差的方法来解决。 向跟随误差输入位置设定值的延时(均衡时间 vTc)应该精确地补偿实际位置值 返回的延时。这种情况下,设定的均衡时间vTc等于计算的延迟时间Tequiv。 在集成工艺的早期版本中,使用了一个纯PT1滤波器作为滤波器类型。该类型 的缺点是加速过程中输出上的给定延迟与编码器返回的实际值特性不一致。 在加速过程的开始阶段,PT1滤波器已经给出了设定值,然而由于位置控制的 延时编码器没返回任何值。结果输出为一个小的正跟随误差,这会产生一个额 外的正的速度给定。 相反在加速过程结束阶段,编码器系统的实际值已经返回给位置控制,而PT1 滤波器仍然延时输出建立的设定值, 结果对跟随误差以及速度给定产生负的影 响。 通常这会造成输出速度设定值超调或者不足,速度实际值不能通过优化来改 善。 在SIMOTION中已经集成了一个扩展的滤波器, 它能更好地匹配编码器系统返 回的实际值特性,该滤波器可以大大地避免不希望的超调/不足的可能性。

滤波器模式

扩展的 均衡滤波器

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滤波器模式可以在下面的配置数据中激活: ? <Axis>.NumberOfDataSets.DataSet[1].ControllerStruct.PV_Controller. balanceFilterMode = Mode_2 在 “Mode_2” 模 式 中 使 用 “ 死 区 时 间 +PT1” 滤 波 器 代 替 纯 PT1 滤 波 器 (Mode_1)。 这种滤波器相对于纯PT1滤波器, 更加适合返回的实际位置值的特 性。 在选择前馈控制时还必须选择匀速精插补。精插补的类型在对话框 “Axis -> speed precontrol” 中的“Fine interpolator” 选择区域中进行设置。 ? "Fine interpolator = constant speed interpolation" 如果选择了无插补或线性插补,在轴的加速阶段驱动会发生不希望的速度跳 变。 一旦进行了设置,可以估算等效延迟时间Tequiv。这些时间取决于是否激活 DSC 模式: ? 没有激活DSC模式: vTc = 2xDP周期+Ti+To+驱动响应时间 ? 激活DSC模式: vTc = 驱动响应时间(速度控制回路等效时间常数) 用户可以按通常方式优化轴的伺服增益Kv。 如果仍然没有改善上升时间内的性 能特性,则有必要通过vTC进行补偿。 ? 轴的动态特性不好: 这种情况下必须减小vTc。 选择vTc 等于Tequiv 只是一个初始的近似值。 ? 轴出现超调:这种情况下,必须增大vTc。

精插补类型

确定等效 延迟时间

优化 vTc

动态伺服控制 (DSC)

使用 “动态伺服控制” 功能,位置控制器的动态执行部分转移到驱动器,并使用 速 度控制回路的采样周期处理。 这允许位置控制回路中具有更高的伺服增益和更好的动态响应,对于命令变量 和消除扰动方面也可获得良好的动态性能。 DSC的结构包括3个用于实际位置反馈的分支(1、2、3号)。2号反馈分支完全补 偿从SIMOTION传送到驱动的实际值Xact,因此唯一的实际位置的相关反馈是3 号分支。 DSC结构允许在传统的位置控制与DSC方式之间进行切换。所有用于监视、回 参考点或实际位置(参考点)所需的数据组必须独立于DSC, 只在SIMOTION中实 施。 MASTERDRIVES (标准报文5和PROFIDrive)和SIMODRIVE 611U (报文105和 106)都支持DSC技术, SCRIPT用于MASTERDRIVES的安装和入门支持。

SIMODRIVE 611U MASTERDRIVE SINAMICS S120 补偿

DSC不仅被SIMOTION ,还在其它位置控制器,例如SINUMERIK系统中使用。 SINUMERIK系统在实际值回路中使用大量的补偿,例如丝杠螺距误差补偿,它 使用补偿数值 (根据一些表格)来代替直接从位控回路中编码器系统传送过来的 数值。 DSC的结构方式允许这些补偿保持原状,和没有DSC时一样。因此2号分支将在 跟随误差中补偿未经补偿的实际值,也就是补偿“依然存在的”。

使用DSC优化

使用DSC和前馈控制时只需查看速度控制的等效时间常数, 数据计算或者数据 传输的延迟时间与均衡时间常数的计算是不相关的。 对于时间常数vTc : ? vTc = 驱动响应时间 (速度控制回路等效时间常数) 通过更改vTc可以优化上升阶段的特性。如果(<Axis>.servodata.actualvelocity 和 <axis>.servodata.symmetricservocommandvelocity) 两个速度具有相同的 形状,并且有大约两个DP周期的偏移量,则达到了优化的时间常数vTc。 增益系数可以用通常的方式进行优化。

vTc的优化

同步轴的动态 响应补偿

如果在轴的位置控制优化中设置了不同的时间常数, 而后他们还要在一个同步 组 里运动,必须补偿这一时间差,否则在同步操作中实际的轮廓线将变形。 这些不同的时间常数可能由于下列原因造成的: ? 不同的均衡时间vTc带有100%的预控制时 ? 不同的Kv系数无预控制时 在第一种情况下, 定位偏差是由于给位置控制器提供的位置设定值具有不同的 时间延迟造成的。例如在匀速阶段总是设置轴的实际位置值,以致在位置控制 器中产生系统错误,即延时的位置设值定减去位置实际值等于零。 第二种情况下,偏差是由于不同的Kv系数造成的。例如在匀速阶段,轴的实际 位置的移动总是比位置设定值滞后1/Kv = TLR的时间。 所有轴在同步组中运动使用或不使用DSC也很重要。 动态响应补偿用来产生轴的位置设定延时。连续使用两个PT1环节创建该延 时,连续两个PT1将不会导致超调。通过下面的配置数据可以使能和禁止动态 响应补偿: TypeOfAxis.NumberOfDataSets.DataSet_1.DynamicComp.enable 选择具有最差动态响应轴的等效时间常数来生成全部时间常数TRes 。设置T1 和T2,使同步组中所有轴的等效时间TRes都相同,例如: ? TRes = T1+T2+vTc (第一种情况) ? TRes = T1+T2+TLR (第二种情况)

T1, T2, TRes

圆度测试

从V4.0版本起 , SCOUT在跟踪工具中提供了圆度测试。使用圆度测试两个 轴在一个圆弧上运动,实际运动与编程运动相比较。使用该工具可以检查轴的 动态性能和耦合。 在圆测试中可以使用下面两种配置: ? 两个轴都是定位实轴: 编程半径和实际半径之间的偏差是一个与跟随误差成比例的数值。 椭圆形 表 示两个轴的跟随误差不同,这表示动态补偿不足。 如果我们得到一个圆形,动态补偿成功。 ? 一个轴是定位实轴,另一个是虚拟轴: 这种情况下测试实轴的动态性能。如果编程圆形与实际圆形相接近,则达 到了最佳设置。 这表明轴在加速阶段和减速阶段都没有跟随误差。

定位监视

在定位的终点将根据定位窗口监视轴是否进入到预定义位置, 为此需要指定定 位窗口和间隔时间。 位置设定值插补结束时, 启动一个定时器, 其运行时间在“Positioning tolerance time” 中指定。该时间结束后,实际位置和设定位置相比较,如果差值大于定 位窗口中定义的数值,则输出错误消息“Error 50106: Positioning monitoring”。 零速监视在运动结束后监视轴的实际位置, 零速监视使用两个时间窗口和一个 容差窗口。 位置设定值插补结束时,如果轴的实际位置已经到达了定位监视的容差窗口, 则启动一个定时器,其运行时间为“Minimum dwell time”。该时间结束后,激 活零速监视。 零速监视比较实际位置和设定位置。 如果轴的实际位置离开零速窗口的时间大 于“Tolerance time” 中指定的时间,则输出错误消息“Alarm 50107: Standstill monitoring is output ”。 如果将 “Minimum dwell time” 和 “Tolerance time”的时间间隔设置为0,零速 监视的容差窗口必须大于或等于定位监视的容差窗口。 从 V4.1 版 本 起 , 在 定 位 过 程 中 轴 的 位 置 状 态 显 示 在 下 面 的 系 统 变 量 中 servoMonitoring.positioningState ? INACTIVE (运动已激活) ? ACTUAL_VALUE_OUT_OF_POSITIONING_WINDOW ? ACTUAL_VALUE_INSIDE_POSITIONING_WINDOW ? STANDSTILL_MONITORING_ACTIVE

零速监视

注意事项

零速信号

零速信号(motionStateData.stillstandVelocity = ACTIVE)的产生是当速度轴、 定位轴或同步轴当前的速度小于指定的速度至少持续了一个延迟时间。 如果在一个速度控制模式的运动命令中编写了 WHEN_MOTION_DONE 作为 步条件,该零速信号将触发切换到下一个命令,该转换适用于速度轴和定位轴 在速度模式下的操作。

动态跟随误差

跟随误差用于监视运动中跟随误差的改变, 例如当轴遇到阻碍时跟随误差会发 生很大变化。 位控轴的跟随误差监视基于计算的跟随误差, 即通过设定速度和直线斜率计算 允许的最大跟随误差。如果超出极限值则输出报警 “Error 50102: Window for dynamic following error monitoring exceeded" 如果速度低于指定的最小速度,一个参数规定的跟随误差常数被监视。 如果为轴配置了多个数据组,其中跟随误差的设置必须相同。 速度误差监视可以监视编程设定速度和实际速度之间的任何偏差。 该监视用于 速度轴或定位轴和同步轴在速度控制模式下的运动。轴必须连接编码器并配 置。 控制系统采用一个用于监视的PT1模型来仿真,PT1环节的输入由编程的设定 速度提供,在输出端得到仿真的“实际速度”。如果仿真的“实际速度” 和真正的 实际速度之间的偏差大于“maximum velocity deviation”中指定的数值,则监视 功能被触发。 PT1 模 型 的 时 间 常 数 在 轴 配 置 过 程 中 进 行 设 置 , 包 括 dynamicData.velocityTimeConstant , 或 对 于 液 压 轴 dynamicQFData.velocityTimeConstant 当触发了速度误差监视时,输出报警 “Alarm 50102: Window for dynamic following error monitoring exceeded” 。

速度误差监视

概述

在 SCOUT 中提供所谓的单轴命令,用于移动所创建的轴。这些命令可以在 MCC编辑器中通过相关的工具栏插入到MCC图中。 单轴命令组包括控制轴移动的命令以及轴使能,回参考点等命令。 该组中还包括用于激活和取消输出凸轮功能以及处理外部编码器的命令。

Switching Axis Enables

该命令用于使能轴。如果任何一个使能丢失,则该轴切换到跟随模式。可以设 置 下列使能。 Position control enable :位置控制使能激活轴的位置控制。通过系统变量 <Axis>.servoMonitorings.controlState可以查询位置控制的状态。 对于速度控制轴会忽略位置控制使能。 Switch drive enable : 该 复 选 框 可 以 激 活 驱 动 使 能 。 通 过 系 统 变 量 <Axis>.actorMonitorings.driveState可以查询实轴当前驱动使能的状态。. Switch pulse enable :该复选框激活驱动模块的脉冲使能。通过系统变量 <Axis>.actorMonitorings.power可以查询实轴当前脉冲使能的状态。 该选项可激活轴的跟随模式,在跟随模式下无法执行运动命令 (适用于所有轴 类型)。 对于定位轴和同步轴,在跟随模式下位置控制被取消,位置设定值跟随当前的 实际值,轴的实际位置值仍然可以获得。因此当取消轴的跟随模式后不必重新 回参考点。 运动模式用来激活轴的位置控制模式或是速度控制模式。在速度控制模式下, 当编码器故障时允许轴移动。

跟随模式

运动模式

Remove Axis Enable

该命令自动取消所选轴的位置控制使能, 此外还可以指定是否也要取消驱动使 能和脉冲使能,可以在 “Following operation” 中激活轴的跟随模式。

概述

命令可以从系统中的所有用户任务中发出。命令对于TO是否生效,唯一的决 定因素是该命令在TO上被处理的时间点。 工艺对象与任务没有关联, 因此发出该命令的任务的优先级对于命令执行没有 意义。如果从多个任务发出命令,有必要在用户程序中确保执行的顺序关系。 每个轴都有一个命令缓冲区,所以可以对一个轴TO发出多个命令。这个缓冲 区包括四个命令组专用的子缓冲区。 每个子缓冲区可以临时存储下面命令组中 的一个命令。 ? 紧急停止和停止连续命令 ? 激活和取消使能命令 ? 顺序移动运动(基本运动) ? 叠加移动运动 轴的插补器从命令缓冲区中读出命令(如果必要在插补周期中)并处理,插补器 并行处理来自不同的命令组的命令。

命令缓冲区

转换特性

如果 MCC 图中发出一个运动命令,而此时轴正在移动,可以在 “Transition behavior”参数中指定如何处理发出的运动命令。 ? Substitute : 命令指定的运动立刻生效,正在做插补的运动命令被中断。 如 果命令缓冲区中包含一个命令,则将其清除。 ? Append and delete pending command : 命令进入命令缓冲区。如果缓 冲区 中已包含一个命令,则将其清除,但不影响正在执行(插补)的移动 命令 ? Append : 如果命令缓冲区为空,发出的命令则直接进入缓冲区;如果 缓冲 区中已包含了一个命令,则等待直到缓冲区为空,再进入缓冲区。 ? Blending : (类似附加) 融合是两个连续定位动作的一个特殊形式。 与替代 方式不同,轴以前一个命令中的编程速度运动,直到到达目标位置, 并在该 位置执行转换。 始终保持各自运动命令中指定的设定速度。 ? Superimpose : 发出的命令作为叠加运动。 叠加运动是一个独立的运动, 可 以分别停止/继续。 叠加运动根据编程情况在叠加坐标系统中做相对或者绝对运动,与此类 似, 基本运动根据其编程情况在基本坐标系统中做相对或绝对运动。

TO报警

退出正在插补的命令会触发一个工艺报警。

程序步使能

对于工艺对象中的同步程序执行和命令处理,可以使用命令的步使能功能,指 定命令发出之后何时继续处理程序,这样可以等待部分或者全部运动完成。 ? 不等待: 如果没有激活Pos命令的复选框“Wait for program execution”, 则只 有转换特性为“替代” 时才立即执行下一个命令。如果转换特性为“附 加”, “附 加并删除待处理命令”、 “融合” 或 “叠加” , 则程序一直等待直到 发出的命令进 入命令缓冲区。 如果激活了选项“Wait for program execution”,下列设置可用: ? Start movement ? End of acceleration ? Beginning of deceleration phase ? End of setpoint interpolation ? Motion completed,即达到位置窗口 ? 只有在ST语言中使用系统功能调用,才能实现发出运动命令之后立即步 使能 的全部控制。 ? 只有使用ST调用才能查询命令缓冲区的状态 ( 系 统 功 能 _getstateofmotionbuffer() )。 ? 在 MCC 中可以使用命令 “Delete command queue” 删除命令缓冲区。

注意事项

异步执行

对于异步执行,即程序执行和过程执行是异步的。发出一个运动命令之后,立 即执行程序中的下一个命令。 必须在所有的循环任务中考虑这种类型的编程,例如 BackgroundTask。当发 出一个运动命令时,不会中断任务运行监视。如果创建的程序中使用了运动命 令,编程人员必须确保所有发出的调用将立即转换到下一个命令。 使用ST语言相对容易一些,因为每个运动命令由其自己的“nextCommand”参 数控制转换到下一个命令。 设置nextCommand := IMMEDIATELY 确保执行立 即前进到下一个命令。在MCC中必须使用替换转换特性,才能立即继续下一 个命令。 如果在循环任务中创建一个运动程序,应当使用库中提供的PLC OPEN兼容 块,而不是工具栏中的运动命令。这些块是专门设计用于循环任务的。 对于同步执行, 可以以某种形式同步程序执行和过程执行。 当发出运动命令后, 程序等待直到过程中出现特殊状态(例如位置到达或速度到达等),且只有当该 状态到达时才转换到下一个命令。 只有在不受运行时间监视的任务中才可能创建该类程序,例如 MotionTasks, UserInterruptTasks 等。 借助它的诊断功能MCC特别支持这种“事件控制”的编程。 该编程类型在总体上 比循环编程具有更优的性能,因为在等待”事件”发生的时候,处理器不会增加 不必要的负担。

注意事项

同步执行

速度曲线

可以为编程的轴运动选择一个速度曲线。该曲线定义了各个运动阶段的转换, 可以使用下列类型: ? Smooth : 这种情况下可以指定加速度和加加速 。 ? Trapezoidal (缺省设置): 通过这种速度曲线只能指定加速度, 加加速的输 入域是灰色的。 选择的速度曲线将影响加速阶段开始和结束之间的变换,匀速与加 /减速阶段 之间的变换,以及减速阶段开始和结束之间的变换。 除了直接输入速度曲线类型,还可以从下列选项中进行选择: ? Last programmed : 上次编程的命令中的速度曲线有效。 ? Default: 在启动调整中”Default“ 数据项中配置的速度曲线有效。可以使 用 MCC命令“Set axis parameter” 改写速度曲线的缺省设置。 可以通过单独的组合框定义加加速和加速度值。除了“上次编程的”和“缺省的” 两个 选项之外,还可以直接输入可自由编辑的数值或者表达式(公式)。 可以使用拖拽的方式从符号浏览器中将变量复制到输入域中, 或者从命令库中 将命令和功能复制到输入域中。 可以从下拉列表中选择编程的加加速 /加速度是以配置的单位生效,还是以相 对于缺省值的百分比生效。

加速度和 加加速指定

使用该命令启动一个轴在位置控制模式下运动。定义一个速度,轴以该模式移 动 Position-Controlled 直到切换到另一个运动,或者轴被停止。此外还可以设置时间限制。 Mode Start Axis in 持续时间 在“Dynamics” 标签中可以通过激活复选框来设置一个持续时间,并在 “Time” 输入域中指定这个时间值。该持续时间从匀速阶段的启动到减速阶段的开始。 如果没有指定时间,该轴一直运动直到接收到一个新的命令。

Speed Specification 使用该命令以速度控制模式移动一个轴。指定一个设定速度,轴按照速度曲线 加速到该速度。 与命令“Start axis in position-controlled mode”一样,也可以在此设置持续时 间。如果没有指定时间,该轴一直运动直到接收到一个新的命令。

Stop Axis

该命令停止轴移动,可以用于定位和速度运动。可通过正常停止或快速停止来 终止运动。 使用正常停止,运动沿着参数化的减速斜坡进行减速。 Without Abort : 运动还可以使用MCC命令“Continue motion” 继续。为了能 够正常工作,在停止命令和继续命令之间不允许向轴发其它命令。 With Abort : 运动将不能继续。 使用正常停止还可以指定是停止整个运动,基本运动还是只有叠加运动。可以 在“Selection”下拉列表中进行设置。 使用快速停止,轴通过插补进行制动且不切换到跟随模式。运动不能继续,此 外轴禁止接收进一步的运动命令。这个状态可以通过MCC命令” Disable axis ” 或“Reset axis” 取消。 Quick stop in a defined period : 运动在一个可参数化的时间内被停止。 (标签: “Dynamics”,参数:“Time for deceleration”) Quick stop with actual value related emergency stop ramp : 运动通过插补按 急停斜坡制动。(对话框:“Limits”,标签:“Dynamic response”,参数:“Stop with pre-configured braking ramp” )。这种情况下,轴开始减速前在位置控制 器中补偿跟随误差。 Quick stop with maximum deceleration : 运动通过插补以最大的动态值制动。 (对话框: “Limits”,标签:“Dynamic response”,参数“Deceleration” )。 Quick stop with dynamic response values : 使用停止命令标签“Dynamics” 中定义的值通过插补制动。 此外,还可以指定是以速度控制模式还是以位置控制模式停止运动。

正常停止

快速停止

Continue Motion

继续运动命令允许继续被中断的运动。 只有使用停止模式“Normal stop without abort” 的运动才能被继续。 可以选择是继续所有运动,基本运动还是只继续叠加运动。在运动的中断和继 续之间,不能有其它命令发给轴。

Home Axis

使用增量型测量系统有必要在每次设备通电后让轴回到参考点。通过命令 “Home axis” 可以触发回参考点过程,在轴配置的“Homing” 数据项中进行相 关的设置。当轴的坐标系统与参考信号的坐标系统相匹配时,轴给出“homed” 的状态信号。 可以在系统变量<Axis>.positioning State.homed中查询回参考点的状态。 使用增量型测量系统,可以在下拉菜单中选择下列设置:主动回参考点、被动 回参考点、实际位置值设置。 Active Homing (缺省设置) :这种情况通过轴配置向导(对话框:“Homing”), 可以选择下列某个将被执行的回参考点类型(见下一页) : ? 参考点撞块和编码器零脉冲 ? 仅编码器零脉冲 ? 仅外部零脉冲 Setting the current position value :轴的当前位置被赋予参考点坐标值。不产 生轴的移动。 Relative direct homing : 这种情况下,轴的坐标系统以参考点坐标值产生一 个偏移,轴没有移动。 Passive homing : 与主动回参考点命令相反, 被动回参考点命令不产生运动。 这种情况下,回参考点命令与从用户程序中发出的某个运动命令同时激活,这 个运动命令可以在回参考点命令之前或者之后发出。 在回参考点的运动过程中,其动作将按照回参考点对话框中的设置执行。 回参考点命令中的等待条件必须设置为“不等待”,且随后运动命令中的转换特 性必须设置为“append”。

回参考点类型

回参考点

使用增量型测量系统的主动回参考点时,将考虑轴配置中的设置。可以在 "Homing mode"选项框中选择下列模式: Homing output cam and zero mark :回参考点命令使轴运动到参考点撞块位 置(参考点撞块:输入过程映像区地址范围外的SIMOTION输入) 。 检测到参考点撞块信号之后,轴继续移动到位置测量系统的下一个零脉冲。该 轴与参考点撞块后检测到的第一个零脉冲进行同步, 然后以参考点入口速度移 动参考点位置偏移距离,并将轴位置设置为参考点位置坐标中指定的数值。 Homing with zero mark only :这种回参考点模式适用于在整个移动范围内只 有一个零脉冲的轴。回参考点命令启动一个到零脉冲的运动。当检测到零脉冲 时,轴的测量系统同步完成。 然后以参考点入口速度移动参考点位置偏移距离, 并将轴位置设置为参考点位 置坐标中指定的数值。 External zero mark only : 此时回参考点命令启动一个到外部零脉冲的运动。 一旦编码器系统检测到外部零脉冲规定的边缘,则测量系统同步完成。此后轴 根据参考点位置偏移进行移动,且当前轴位置被设置为参考点坐标。 当执行只有外部零脉冲的回参考点时, 外部零脉冲要连接到编码器系统安装的 位置,即PROFIBUS驱动上或者ADI4上或C2xx上提供的BERO输入。 从V4.1版本起,可以指定一个单独的反向撞块或硬限位开关用于主动回参考 点。在回参考点过程中,当轴到达反向撞块时能够自动沿相反的方向运动。

反向撞块

注意事项

使用编码器控制字1从SIMOTION启动数字驱动的回参考点。在下列驱动参数 中指定驱动是采用外部零脉冲信号还是内部的编码器零脉冲。 ? SINAMICS S120: P495[n]: 外部零脉冲用于编码器n ? SIMODRIVE 611U: P879.13 和 P660 = 79 (I0.n 外部零脉冲) 使 用 V4.0 版 本 可 以 读 出 SINAMICS 驱 动 的 驱 动 参 数 , 并 把 参 数 传 送 到 SIMOTION SCOUT。 根据P495 的设置为回参考点模式作出合适的选择 (编码器零脉冲或外部零脉 冲)。 Homing required “Yes” :只有回过参考点后软限位开关才能生效。如果未回 参考点则拒绝绝对运动和同步运动命令(error 40108: Axis not referenced), 但允许相对运动。 Homing required “No” : 软限位开关总是有效(如果已激活)。允许所有单轴 运动和同步运动命令。 在系统变量<Axis>.positioningState.homed 中TO提供信息,表明带有增量编 码器的轴是否回过参考点。对于带有绝对值编码器的轴,该系统变量总是设置 为“Yes”,因此不能通过该系统变量确定一个绝对值编码器是否被调整。 当执行轴的重启时,TO被切换回下列状态: ? <Axis>.positioningState.homed = no 通过设置下列系统变量的值可以从用户程序或者SIMOTION SCOUT中启动一 个TO的重启: ? <Axis>.restartActivation = activateRestart 当重启结束时该变量自动复位到noRestartActive。

从驱动接受数据

需要回参考点

系统变量

TO- 重启

绝对值编码器调整

如 果 在 轴 配 置 中 分 配 的 编 码 器 类 型 为 “absolute encoder” 或 者 “absolute encoder cyclic ”,则可在“Homing type” 下拉列表中选择“absolute encoder adjustment”。 当发出的回参考点命令的回参考点类型为“absolute encoder adjustment” 时, 使用当前编码器实际值计算绝对值值编码器的调整量。 在轴配置中的“Homing” 对话框里输入绝对值编码器的调整量。 通常下列情况发生时,必需重新进行调整: ? 控制器的存储器复位之后 ? 下载相关的TO配置数据之后 ? 如果调整量丢失,例如电池故障 ? 断开编码器和负载之间的机械连接之后, 无法将连接恢复到原来的状态时

系统变量

使用下列系统变量可以监视是否执行了绝对值编码器的调整: ? <Axis>. Absoluteencoder.absoluteencoder[1].activationstate 此外可以通过下列系统变量得到调整量: ? <Axis>. Absoluteencoder.absoluteencoder[1].totaloffstvalue ? 不能连续执行两次绝对值调整,否则将根据实际值计算两次调整量。 ? 使 用 绝 对 值 编 码 器 的 轴 在 回 参 考 点 时 不 能 使 用 ”Setting the current position value” 功能, 因为编码器值和位置值之间的偏差不能象使用绝对值编 码器调 整和系统变量那样被保存。

注意事项

Shift Measuring System 轴

该命令重新定义实际位置,将影响编程、系统变量和显示。可以选择是设置一 个 新实际值还是一个新设定值。 此处选择要重新设置位置的轴。 列表中包含所有在相关设备上定义过的定位轴 和同步轴。 此处指顶一个新的位置值,可以直接输入常数或者一个公式变量。 此处选择位置类型: ? Absolute/Actual value reference 编程的位置作为新的实际值,设定值被修正,考虑跟随误差重新设置。 ? Absolute/setpoint reference (缺省) 编程的位置作为一个新设定值,实际值被修正,考虑跟随误差重新设置。 ? Relative 编程的位置相加到设定值或实际值。 使用命令“shift measuring system” 设置实际值,与回参考点命令中设置实际 位置不同,它不改变软限位开关的位置,移动范围保持相同。

位置 类型

注意事项

服务总览

使用该功能可以快速浏览所有TO轴的状态。在该画面中可以监视相应TO轴的 最重要的系统变量的值,使用彩色灯显示状态。 绿灯: TO轴(系统变量)激活 / 轴没有移动。 红灯: TO轴有故障。 黄灯: TO轴在移动 (匀速,加速,减速) 灰色(无灯): TO轴(系统变量)没有激活。 位置控制回路状态 (servomonitoring.controlstate): 绿灯: 位置控制激活 灰色:位置控制没有激活 单击“Extended” 按钮可以获得更多系统变量的列表,从中可以选择以后要显 示在服务总览中的系统变量。 通过激活系统变量的相关复选框选择该系统变量。

举例:

扩展

系统变量

每个SIMOTION设备和每个工艺对象都具有专用的系统变量, 可以通过下列方 式访问这些变量: ? 从SIMOTION设备中的所有程序 ? 从HMI设备 通过符号浏览器可以监视和修改系统变量。 通过系统变量可查询命令执行或者 轴运动的整个状态,这样可以对所有类型运动和执行进行详细分析,特别是配 合跟踪功能一起使用。 系统变量也可以被组合到单独的针对应用的监控表中,在安装和调试中使用。 为了监视系统变量的实际值,按照下列步骤进行: 1. 建立一个在线连接 2. 在项目导航中选择一个TO 3. 选择符号浏览器,变量的值显示在详情窗口中。 SIMOTION SCOUT为各个系统变量提供在线帮助。 为了显示相应的在线帮助, 请按照下列步骤进行: 1. 按组合键 <Shift> + <F1>. 在鼠标箭头旁边显示一个附加的问号。 2. 此时单击系统变量所在的行。 显示所选系统变量的在线帮助。

如何处理

在线帮助

系统变量 .

系统变量用于显示工艺对象,例如轴的实际状态。在一个 TO的系统变量中可 以找到例如指令值、实际位置、跟随误差等相关信息。 除了上面列举的系统变量,还可显示指令位置、实际位置以及跟随误差等更多 信息。使用“extended” 按钮可以显示这些更多信息。 显示轴的实际位置。使用通过PROFIBUS传送的编码器位置值计算实际位置。 显示插补器计算的指令位置。指令位置和实际位置之间的差值称为跟随误差。 该跟随误差是位置控制回路使用的控制偏差。 显示插补器计算的跟随误差。

实际位置 指令位置

指令位置与实际 位置之间的偏差

概述

SIMOTION完整的工艺功能以TO的形式提供,例如定位轴TO包括用于轴定位 的位置控制的完整的功能。 为了在用户程序中使用该功能, TO 提供了不同的系统功能 ( 命令 ) ,例如 “Position axis”。 此处可能出现两个基本错误: ? 发送给TO的命令无法执行。 这种情况下,功能的返回值返回错误原因。 ? 在命令执行过程中,TO自行识别应用所需的功能无法执行或者只能部分 执行 ,并发出特定事件或状态的信号。 这种情况下产生一个TO报警。 ? 例如: “50102: Following error monitoring window is exceeded” ?错误) “50006 : Activation/deactivation of the synchronous operation immediately executed” ?消息) 如果在工艺对象上出现一个事件(错误、消息),TO会发出一个“工艺报警”。该 TO报警可以以多种方式进行查看和确认: ? 在SIMOTION SCOUT的在线模式中显示和确认 ? 通过HMI显示和确认 ? 通过用户程序确认 ? 在用户程序中查询和判断 (TechnologicalFaultTask)。

工艺报警

报警配置

工艺对象中出现的报警通常会影响系统, 在创建工艺对象之后将为每个报警设 置一个特定响应。 可以为某些TO报警更改预设的响应。TO报警可以分为对工艺对象本身的影响 (局部影响)和对其它工艺对象或者执行系统的影响(全局影响)。 通过指定错误激活时间,可以选择是立即发出报警、还是若干事件之后、还是 延时一段时间后发出报警。某些报警可以统一隐藏,例如抑制一些不重要的消 息。 ? 例如: Alarm 30002: Command aborted 。 全局响应描述了TO报警对执行系统的影响。针对每个TO报警可以设置下列响 应动作: ? NONE: 不响应 ? START TechnologicalFaultTask: 使用这个任务用户可以根据应用要求 对 TO报警做出响应。如果该任务中没有分配程序,系统将进入STOP状态。 ? STOP: 所有工艺对象和用户程序都不激活 ? STOPU: 仅用户程序不激活 使用局部响应可以设置当报警出现时, 受影响的工艺对象如何动作以及如何处 理TO的其它命令。 当响应发生时(除了NONE),总是停止命令译码,拒绝所有随后的编程命令。 如果报警不自动请求上电(作为一个全局错误响应),在确认报警后可以继续处 理。

全局响应

局部响应

Acknowledge TO Alarm

该命令确认一个或多个工艺对象(例如轴、凸轮等)的所有报警。 通过各自参数对话框中的复选框,可以指定要确认报警的轴、凸轮,可以同时 选择多个对象。 可以选择设备中已定义的所有对象。 复选框 “Acknowledge all alarms” 表示必须确认所有工艺对象的所有报警。

Acknowledge 该命令确认工艺对象上所有的或者特定的报警。 Specific TO Alarms 使用特定报警确认,可以在“Alarm No.” 输入域中输入需要的报警编号,相关 的报警文本会自动显示在“Alarm text” 下拉列表中。 反之也可以从报警列表中选择一个报警文本, 相应的编号会自动显示在“Alarm No.” 框中。 注意事项 从V4.0版本起,TO轴上存在的报警可通过系统功能 _getAxisErrorState() 输 出。该功能提供是否存在报警以及报警数量的信息,此外报警的附加信息以 LREAL值形式返回。


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