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西門子30KW變頻器
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PTO控制方式--工藝對象TO參數(shù)組態(tài)
添加了“工藝對象：軸"后，可以在下圖右上角看到工藝對象包含兩種視圖：“功能圖”和“參數(shù)視圖”。
功能圖--基本參數(shù)--驅(qū)動器
選擇PTO的方式控制驅(qū)動器，需要進行配置脈沖輸出點等參數(shù)。
①硬件接口：
a 選擇脈沖發(fā)生器：選擇在“設(shè)備視圖”中已組態(tài)的PTO。
b 信號類型：分成4種（前面已介紹過），根據(jù)驅(qū)動器信號類型進行選擇。在這里以PTO（脈沖A和方向B）為例進行說明。
c 脈沖輸出：根據(jù)實際配置，自由定義脈沖輸出點；或是選擇系統(tǒng)默認脈沖輸出點。
d 激活方向輸出：是否使能方向控制位。如果在b步，選擇了PTO（正數(shù)A和倒數(shù)B）或是PTO（A/B相移）或是PTO（A/B相移-四倍頻），則該處是灰色的，用戶不能進行修改。如下圖所示：
e 方向輸出：根據(jù)實際配置，自由定義方向輸出點；或是選擇系統(tǒng)默認方向輸出點。也可以去掉方向控制點，在這種情況下，用戶可以選擇其他輸出點作為驅(qū)動器的方向信號。
f 設(shè)備組態(tài)：點擊該按鈕可以跳轉(zhuǎn)到“設(shè)備視圖”，方便用戶回到CPU設(shè)備屬性修改組態(tài)。
②驅(qū)動裝置的使能和反饋
g 選擇使能輸出：步進或是伺服驅(qū)動器一般都需要一個使能信號，該使能信號的作用是讓驅(qū)動器通電。在這里用戶可以組態(tài)一個DO點作為驅(qū)動器的使能信號。當(dāng)然也可以不配置使能信號，這里為空。
h 選擇就緒輸入：“就緒信號”指的是：如果驅(qū)動器在接收到驅(qū)動器使能信號之后準(zhǔn)備好開始執(zhí)行運動時會向 CPU 發(fā)送“驅(qū)動器準(zhǔn)備就緒”(Drive ready) 信號。這時，在?處可以選擇一個DI點作為輸入PLC的信號；如果驅(qū)動器不包含此類型的任何接口，則無需組態(tài)這些參數(shù)。 這種情況下，為準(zhǔn)備就緒輸入選擇值 TRUE。
S7-1200 運動控制
到目前為止S7-1200 CPU新的Firmware版本為V4.1，對于Firmware V4.1 的S7-1200 CPU來說運動控制方式有了更多的選擇。
S7-1200運動控制根據(jù)連接驅(qū)動方式不同，分成三種控制方式，如下圖所示：
- PROFIdrive：S7-1200 PLC通過基于PROFIBUS/PROFINET的PROFIdrive方式與支持PROFIdrive的驅(qū)動器連接，進行運動控制。
- PTO：S7-1200 PLC通過發(fā)送PTO脈沖的方式控制驅(qū)動器，可以是脈沖+方向、A/B正交、也可以是正/反脈沖的方式。
- 模擬量：S7-1200 PLC通過輸出模擬量來控制驅(qū)動器。
對于Firmware V1.0，V2.0/2.1/2.2，V3.0，和V4.0的S7-1200 CPU來說，運動控制功能只有PTO這一種方式。
目前為止，1個S7-1200 PLC多可以控制4個軸，該數(shù)值不能擴展。
S7-1200 運動控制--PROFIdrive控制方式
PROFIdrive 是通過 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 連接驅(qū)動裝置和編碼器的標(biāo)準(zhǔn)化驅(qū)動技術(shù)配置文件。
支持 PROFIdrive 配置文件的驅(qū)動裝置都可根據(jù) PROFIdrive 標(biāo)準(zhǔn)進行連接?？刂破骱万?qū)動裝置/編碼器之間通過各種 PROFIdrive 消息幀進行通信。
每個消息幀都有一個標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)?？筛鶕?jù)具體應(yīng)用，選擇相應(yīng)的消息幀。通過 PROFIdrive 消息幀，可傳輸控制字、狀態(tài)字、設(shè)定值和實際值。
『注意』Firmware V4.1的S7-1200 CPU才具有PROFIdrive的控制方式。
這種控制方式可以實現(xiàn)閉環(huán)控制。
S7-1200 運動控制--PTO控制方式
PTO的控制方式是目前為止所有版本的S7-1200 CPU都有的控制方式，該控制方式由CPU向軸驅(qū)動器發(fā)送高速脈沖信號（以及方向信號）來控制軸的運行。
這種控制方式是開環(huán)控制，但是用戶可以選擇增加編碼器，利用S7-1200 高速計數(shù)功能（HSC）來采集編碼器信號得到軸的實際速度或是位置實現(xiàn)閉環(huán)控制。如下圖所示。
S7-1200 運動控制--模擬量控制方式
Firmware V4.1版本的 S7-1200 PLC的另外一種運動控制方式是模擬量控制方式。以CPU1215C為例，本機集成了2個AO點，如果用戶只需要1或2軸的控制，則不需要擴展模擬量模塊。然而，CPU1214C這樣的CPU，本機沒有集成AO點，如果用戶想采用模擬量控制方式，則需要擴展模擬量模塊。
模擬量控制方式也是一種閉環(huán)控制方式，編碼器信號有3種方式反饋到S7-1200 CPU中，如下圖所示。
S7-1200 運動控制組態(tài)步驟簡介
- 在Portal 軟件中對S7-1200 CPU 進行硬件組態(tài)；
- 插入軸工藝對象，設(shè)置參數(shù)，下載項目；
- 使用“調(diào)試面板”進行調(diào)試；『 說明』S7-1200 運動控制功能的調(diào)試面板是一個重要的調(diào)試工具，使用該工具的節(jié)點是在編寫控制程序前，用來測試軸的硬件組件以及軸的參數(shù)是否正確。
- 調(diào)用“工藝”程序進行編程序，并調(diào)試，終完成項目的編寫。
截圖和測試環(huán)境
這部分內(nèi)容的相關(guān)截圖和功能說明都是基于S7-1200 Firmware V4.1在SIMATIC Portal V13 SP1 UPD4的環(huán)境下生成的。
不同的版本的Portal 軟件的界面不盡相同，請用戶務(wù)必確認。
功能圖--擴展參數(shù)-回原點
“原點”也可以叫做“參考點”，“回原點”或是“尋找參考點”的作用是：把軸實際的機械位置和S7-1200程序中軸的位置坐標(biāo)統(tǒng)一，以進行位置定位。
一般情況下，西門子PLC的運動控制在使能位置定位之前必須執(zhí)行“回原點”或是“尋找參考點”。
“擴展參數(shù)-回原點”分成“主動”和“被動”兩部分參數(shù)。
主動
在這里的“擴展參數(shù)-回原點-主動”中“主動”就是傳統(tǒng)意義上的回原點或是尋找參考點。當(dāng)軸觸發(fā)了主動回參考點操作，則軸就會按照組態(tài)的速度去尋找原點開關(guān)信號，并完成回原點命令。
①輸入原點開關(guān)：設(shè)置原點開關(guān)的DI輸入點。 西門子30KW變頻器
②選擇電平：選擇原點開關(guān)的有效電平，也就是當(dāng)軸碰到原點開關(guān)時，該原點開關(guān)對應(yīng)的DI點是高電平還是低電平。
③允許硬件限位開關(guān)處自動反轉(zhuǎn)：如果軸在回原點的一個方向上沒有碰到原點，則需要使能該選項，這樣軸可以自動調(diào)頭，向反方向?qū)ふ以c。
④逼近/回原點方向：尋找原點的起始方向。也就是說觸發(fā)了尋找原點功能后，軸是向“正方向”或是“負方向”開始尋找原點。
如果知道軸和參考點的相對位置，可以合理設(shè)置“逼近/回原點方向”來縮短回原點的路徑。例如，以上圖中的負方向為例，觸發(fā)回原點命令后，軸需要先運行到左邊的限位開關(guān)，掉頭后繼續(xù)向正方向?qū)ふ以c開關(guān)。
“上側(cè)”指的是：軸完成回原點指令后，以軸的左邊沿停在參考點開關(guān)右側(cè)邊沿。
“下側(cè)”指的是：軸完成回原點指令后，以軸的右邊沿停在參考點開關(guān)左側(cè)邊沿。
無論用戶設(shè)置尋找原點的起始方向為正方向還是負方向，軸終停止的位置取決于 “上側(cè)”或“下側(cè)”。
⑥逼近速度：尋找原點開關(guān)的起始速度，當(dāng)程序中觸發(fā)了MC_Home指令后，軸立即以“逼近速度”運行來尋找原點開關(guān)。
⑦參考速度：終接近原點開關(guān)的速度，當(dāng)軸*次碰到原點開關(guān)有效邊沿兒后運行的速度，也就是觸發(fā)了MC_Home指令后，軸立即以“逼近速度”運行來尋找原點開關(guān)，當(dāng)軸碰到原點開關(guān)的有效邊沿后軸從“逼近速度”切換到“參考速度”來終完成原點定位。“參考速度”要小于“逼近速度”，“參考速度”和“逼近速度”都不宜設(shè)置的過快。在可接受的范圍內(nèi)，設(shè)置較慢的速度值。
⑧起始位置偏移量：該值不為零時，軸會在距離原點開關(guān)一段距離（該距離值就是偏移量）停下來，把該位置標(biāo)記為原點位置值。該值為零時，軸會停在原點開關(guān)邊沿兒處。
⑨參考點位置：該值就是⑧中的原點位置值。
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如下圖所示，用例子來說明軸主動回原點的執(zhí)行過程。根據(jù)軸與原點開關(guān)的相對位置，分成4種情況：軸在原點開關(guān)負方向側(cè)，軸在原點開關(guān)的正方向側(cè)，軸剛執(zhí)行過回原點指令，軸在原點開關(guān)的正下方。
①當(dāng)程序以Mode=3觸發(fā)MC_Home指令時，軸立即以“逼近速度 10.0mm/s”向右（正方向）運行尋找原點開關(guān)；
②當(dāng)軸碰到參考點的有效邊沿，切換運行速度為“參考速度2.0mm/s”繼續(xù)運行；
③當(dāng)軸的左邊沿與原點開關(guān)有效邊沿重合時，軸完成回原點動作。
①當(dāng)軸在原點開關(guān)的正方向（右側(cè)）時，觸發(fā)主動回原點指令，軸會以“逼近速度”運行直到碰到右限位開關(guān)，如果在這種情況下，用戶沒有使能“允許硬件限位開關(guān)處自動反轉(zhuǎn)”選項，則軸因錯誤取消回原點動作并按急停速度使軸制動；如果用戶使能了該選項，則軸將以組態(tài)的減速度減速（不是以緊急減速度）運行，然后反向運行，反向繼續(xù)尋找原點開關(guān)；
②當(dāng)軸掉頭后繼續(xù)以“逼近速度”向負方向?qū)ふ以c開關(guān)的有效邊沿；
③原點開關(guān)的有效邊沿是右側(cè)邊沿，當(dāng)軸碰到原點開關(guān)的有效邊沿后，將速度切換成“參考速度”終完成定位。
上圖中的3和4說明了兩種特殊情況下軸的回原點的過程。
下圖以4種情況來說明軸以“負方向”和“下側(cè)”的方式主動回原點的過程。
被動
被動回原點指的是：軸在運行過程中碰到原點開關(guān)，軸的當(dāng)前位置將設(shè)置為回原點位置值。
①輸入原點開關(guān)：參考主動會原點中該項的說明。
②選擇電平：參考主動回原點中該項的說明。
③參考點開關(guān)一側(cè)：參考主動回原點中第5項的說明。
④參考點位置： 該值是MC_Home指令中“Position”管腳的數(shù)值。
用例子說明如何實現(xiàn)一個被動回原點的功能：
步驟一：在上圖中選則“參考點開關(guān)一側(cè)”為“上側(cè)”；
步驟二：先讓軸執(zhí)行一個相對運動指令，該指令設(shè)定的路徑能讓軸經(jīng)過原點開關(guān)；
步驟三：在該指令指令的過程中，觸發(fā)MC_Home指令，設(shè)置模式為Mode=2.
步驟四：這時再觸發(fā)MC_MoveRelative指令，要保證觸發(fā)該指令的方向能夠經(jīng)過原點開關(guān)。
『結(jié)果』當(dāng)軸以MC_MoveRelative指令的速度運行的過程中碰到原點開關(guān)的有效邊沿時，軸立即更新坐標(biāo)位置為MC_Home指令上的“Position”值，如下圖所示。在這個過程中軸并不停止運行，也不會更改運行速度。直到達到MC_MoveRelative指令的距離值，軸停止運行。
『結(jié)論』
1. 被動回原點功能的實現(xiàn)需要MC_Home指令與MC_MoveRelative指令，或MC_MoveAbsolute指令，或是MC_MoveVelocity指令，或是MC_MoveJog指令聯(lián)合使用。
2. 被動回原點需要原點開關(guān)。
3. 被動回原點不需要軸不執(zhí)行其他指令而專門執(zhí)行主動回原點功能，而是軸在執(zhí)行其他運動的過程中完成回原點的功能。
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