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西門子6AU1435-2AD00-0AA0
 | 6AU1435-2AD00-0AA0 SIMOTION Drive-based 控制單元 D435-2 DP/PN； 可編程 運(yùn)動(dòng)控制器； 標(biāo)準(zhǔn)性能； 接口：12 DI 16DI/DO，6 個(gè) Drive-CLiQ 2 個(gè) PROFIBUS，3 個(gè) PROFINET 端口 2 個(gè)以太網(wǎng)，2 個(gè) USB 1 個(gè)選件插槽； 包括雙風(fēng)扇/ 電池模塊和電池 |
1問題的提出
1.1 如何擴(kuò)展值編碼器的測(cè)量范圍
在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常使用值旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置反饋，值編碼器具有返回值與實(shí)際位置一一對(duì)應(yīng)、斷電后位置信息不丟失等優(yōu)點(diǎn)，在使用時(shí)給用戶帶來了很多方便，比如在設(shè)備重新上電時(shí)，不需要重新尋找參考點(diǎn)（回零）。
不過值旋轉(zhuǎn)編碼器也有缺點(diǎn)，不管是單圈值編碼器，還是多圈值編碼器，它的測(cè)量范圍都是有限的。如果負(fù)載不停地單方向運(yùn)行，那么一定會(huì)造成編碼器返回值溢出，此時(shí)編碼器的值又重新返回零，周而復(fù)始。此時(shí)如果設(shè)備重新上電，編碼器返回值是不包含溢出次數(shù)信息的，所得到的位置值也是不可用的。
圖1 值旋轉(zhuǎn)編碼器的返回值與負(fù)載位置的關(guān)系
問題1：在使用SINAMICS S120進(jìn)行位置控制時(shí)，在采用值編碼器作為位置反饋時(shí)，如果負(fù)載行程較長(zhǎng)，超出了值編碼器的測(cè)量范圍，那么在設(shè)備重新上電時(shí)，編碼器的返回位置r0483與負(fù)載實(shí)際位置是不匹配的。此時(shí)應(yīng)該如何擴(kuò)展值編碼器的測(cè)量范圍，正確地讀取負(fù)載的位置？
1.2 如何正確使用測(cè)量齒輪
在一些場(chǎng)合會(huì)使用測(cè)量齒輪改變電機(jī)或負(fù)載的轉(zhuǎn)速特性，以便于速度或位置的測(cè)量，如圖2所示為一個(gè)齒輪比為1：3的測(cè)量齒輪。如果所用的編碼器為值編碼器，那么在發(fā)生溢出時(shí)，編碼器返回值的零點(diǎn)與電機(jī)/負(fù)載的零點(diǎn)就出現(xiàn)偏移，偏移量的大小取決于齒輪比。一旦編碼器返回值發(fā)生溢出，負(fù)載的實(shí)際位置值就不可用了。
圖2 測(cè)量齒輪示意圖
舉一個(gè)例子，在使用圖2的測(cè)量齒輪時(shí)，假設(shè)所用的編碼器是一個(gè)8圈的值編碼器，那么默認(rèn)情況下，編碼器返回位置、電機(jī)/負(fù)載的角度、編碼器的角度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖3所示。
圖3 編碼器返回位置、電機(jī)/負(fù)載角度、編碼器角度的關(guān)系
從圖3可以看出，在編碼器旋轉(zhuǎn)8圈以后發(fā)生溢出，每次溢出后編碼器返回值的零點(diǎn)與電機(jī)/負(fù)載的零點(diǎn)會(huì)有1/3圈的偏移，在發(fā)生溢出以后編碼器返回的位置值就不可用了。在溢出3次以后，編碼器返回值零點(diǎn)與電機(jī)/負(fù)載零點(diǎn)又重合了。
問題2：在使用SINAMICS S120進(jìn)行位置控制時(shí)，在采用值編碼器作為位置反饋時(shí)，如果使用了測(cè)量齒輪，那么如何在編碼器溢出時(shí)，也能正確讀取電機(jī)/負(fù)載的實(shí)際位置？
2 SINAMICS S120位置跟蹤功能的使用
2.1 SINAMICS S120位置跟蹤功能概述
SINAMICS S120位置跟蹤（Position Tracking）可用于：
? 擴(kuò)展值編碼器的測(cè)量范圍
? 在使用測(cè)量齒輪時(shí)，正確計(jì)算負(fù)載的位置
該功能可通過參數(shù)P0411.0來激活，激活以后，編碼器溢出的次數(shù)信息會(huì)被保存在斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)中，這樣即使編碼器返回值發(fā)生溢出，即使設(shè)備重新上電，也可以重新根據(jù)編碼器溢出次數(shù)和當(dāng)前返回值計(jì)算出負(fù)載的當(dāng)前位置。
圖4 測(cè)量齒輪和編碼器的示意圖
值編碼器位置實(shí)際值保存在參數(shù)r0483中，r0483是一個(gè)無符號(hào)32位數(shù)，需要激活編碼器的控制字中第13位（GnSTW.13）才會(huì)將編碼器的實(shí)際值顯示在r0483中。如果P0411.0＝0，那么位置跟蹤功能未被激活，此時(shí)r0483中的位置值由以下數(shù)據(jù)構(gòu)成：
? 編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)P0408
? 編碼器信號(hào)細(xì)分位數(shù)P0419
? 編碼器圈數(shù)P0421
如果P0411.0＝1，那么位置跟蹤功能被激活，此時(shí)r0483中的位置由以下數(shù)據(jù)構(gòu)成：
? 編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)P0408
? 編碼器信號(hào)細(xì)分位數(shù)P0419
? 值旋轉(zhuǎn)編碼器虛擬圈數(shù)P0412
如果沒有測(cè)量齒輪，編碼器的圈數(shù)即為P0421的值，如果P0421太小，不滿足負(fù)載行程要求，那么可以通過放大P0412來擴(kuò)展值編碼器的位置測(cè)量范圍。
? 測(cè)量齒輪比P0433/P0432
2.2 擴(kuò)展值編碼器測(cè)量范圍的參數(shù)設(shè)置
要擴(kuò)展值編碼器的測(cè)量范圍，可以在配置向?qū)е芯幋a器配置畫面上進(jìn)行設(shè)置。使用STARTER軟件打開項(xiàng)目，在Config DDS的配置向?qū)е?，在配置編碼器數(shù)據(jù)時(shí)，點(diǎn)擊Details按鈕，如圖5所示。
圖5 編碼器配置畫面
在彈出的對(duì)話框中Details選項(xiàng)卡中，選擇激活位置跟蹤功能，并在虛擬圈數(shù)P0412中輸入需要的值，如圖6所示。配置完畢后，下載數(shù)據(jù)并保存。
西門子6AU1435-2AD00-0AA0
圖6 激活位置跟蹤功能
另外也可以在ONLINE情況下，通過參數(shù)表直接設(shè)置。使用PG/PC連接設(shè)備，在STARTER軟件中連接在線后，通過驅(qū)動(dòng)器的Expert List打開參數(shù)列表，依次設(shè)置以下參數(shù)即可。
P0010＝4， Encoder Commissioning 編碼器調(diào)試
P0411.0＝Y(jié)es， Activate Position Tracking 激活位置跟蹤功能
P0412＝600， Set Virtual Revolution 設(shè)置虛擬圈數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整
P0010＝0， Ready 返回就緒狀態(tài)
2.3 使用測(cè)量齒輪時(shí)的參數(shù)設(shè)置
針對(duì)1.2節(jié)中的例子，編碼器每溢出一次，都會(huì)在電機(jī)/負(fù)載側(cè)產(chǎn)生1/3圈的偏移，每溢出3次以后，編碼器零點(diǎn)與電機(jī)/負(fù)載的零點(diǎn)重新吻合。在編碼器溢出時(shí)，電機(jī)/負(fù)載的位置就可能不正確了。
此時(shí)需要激活位置跟蹤功能，并設(shè)置測(cè)量齒輪的齒輪比P0433和P0432，如圖7所示。本例中值編碼器是一個(gè)8圈的值編碼器，所以P0412=8。
圖7 測(cè)量齒輪的參數(shù)設(shè)置
這樣可以擴(kuò)展位置值r0483的表示范圍（如圖8所示），在使用測(cè)量齒輪時(shí)，即使發(fā)生編碼器返回值溢出，也能正確指示電機(jī)/負(fù)載的實(shí)際位置。
圖8 位置跟蹤功能激活后的位置值
1. 概況
本文介紹了如何利用西門子組態(tài)軟件WinccFlexbile實(shí)現(xiàn)屏與S120通過DP的直接連接，文中以MP270和CU320間的通訊為例介紹。
軟件：Step7 V5.4 sp4; WinccFlexible 2008; Scout V4.1 sp2
硬件：PG/PC; MP270; CU320; 單軸電機(jī)模塊
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下：
圖 1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
Profibus網(wǎng)絡(luò)地址：
CU320：7
MP270：1
以太網(wǎng)地址設(shè)定：
PG/PC：192.168.20.88
MP270：192.168.20.11
CU及Servo軸的裝置號(hào)如下：
圖 2 裝置號(hào)
驅(qū)動(dòng)的調(diào)試過程請(qǐng)參考其它文檔，在此不再贅述。
2. WinccFlexible配置
首先在Step 7中插入HMI Station
圖 3 插入HMI
然后選擇相應(yīng)的屏和版本：
圖 4 選擇屏的型號(hào)
如果版本不對(duì)可通過OS更新來達(dá)到*：
圖 5 OS更新
打開WinccFlexible后首先建立新的連接：
圖 6 通訊連接設(shè)定
然后建立變量：
圖 7 新建變量
變量地址的設(shè)定規(guī)則如下：
DB:=參數(shù)號(hào)
DBX:=1024*裝置號(hào)+參數(shù)下標(biāo) 注X可為W或D，根據(jù)S120參數(shù)的數(shù)據(jù)類型而定。
注：裝置號(hào)參見圖2
參數(shù)讀寫例子：
(1) 讀寫CU的P2098.1
變量地址為DB2098.DBD1025 ，數(shù)據(jù)類型：DWORD；其中DBD中的1025=1024*1(裝置號(hào))+1（參數(shù)下標(biāo)）。
(2) 讀寫SERVO_02的P2900.0
變量地址為DB2900.DBD2048 ，數(shù)據(jù)類型：REAL；其中DBD中的2048=1024*2(裝置號(hào))+0（參數(shù)下標(biāo)）。
可將驅(qū)動(dòng)的速度主給定P1155設(shè)為P2900，然后修改P2900的值實(shí)現(xiàn)變頻器的速度給定的修改。
下載屏的項(xiàng)目前需進(jìn)行MP270的數(shù)據(jù)傳送設(shè)置：
圖 8 屏的IP地址設(shè)定
再進(jìn)行屏組態(tài)數(shù)據(jù)下載的設(shè)置：
圖 9 下載方式設(shè)定
后設(shè)定計(jì)算機(jī)的IP地址，與屏在同一網(wǎng)段：
圖 10 計(jì)算機(jī)IP地址設(shè)置
之后即可正常下載屏的組態(tài)數(shù)據(jù)并和S120建立直接的通訊連接。
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