S7-200 SMART-组态运动轴

s7-200 smart-组态运动轴

组态/曲线表

为了使 cpu 能够控制运动应用，必须为运动轴创建组态/曲线表。运动向导可引导您逐步 完成组态过程，非常便捷。有关组态/曲线表的详细信息，请参见本章节的“主题”部 分。

运动向导允许您离线创建组态/曲线表。您可以在不连接 cpu 的情况下创建组态。

启动运动向导

要启动运动向导，请单击导航栏中的“工具”(tools) 图标，然后双击“运动向导”(motion  wizard) 图标；或者选择“工具 > 运动向导”(tools> motion wizard) 菜单命令。

选择测量类型

选择测量系统：可以选择工程单位或脉冲： ● 如果选择脉冲，则不需要其它信息。 ● 如果选择工程单位，则需要输入电机每转一圈产生的脉冲数（请参见电机或驱动器数 据表）、测量基本单位（如英寸、英尺、毫米或厘米）以及电机转动一圈移动的距 离。 如果您在以后改变了测量系统，则必须删除整个组态，包括运动向导生成的全部指令。之 后必须输入与新测量系统一致的选项。

组态输入引脚位置

可通过 sdb0 中的组态对与运动控制相关的输入进行编程，其中包括 stp、lmt-、 lmt+、rps、trig 和 zp。

说明

将某个输入组态给特定运动轴的指定功能（例如 rps）后，不得将该输入用于任何其它 的运动轴或用于任何其它的输入、计时器或中断功能。

说明

高速输入接线必须使用屏蔽电缆

连接 hsc 输入通道 i0.0、i0.1、i0.2 和 i0.3 时，所使用屏蔽电缆的长度不应超过 50 m。

映射 i/o

step 7-micro/win smart 为 pwm 和运动轴实施固定输出分配。

p0 和 p1 输出

至少为已启用的任何轴组态 p0 输出引脚。如果“相”(phase) 组态不是“单相（1 个输 出）”，则还可能有 p1 输出。有关详细信息，请参见“编辑默认输入和输出组态”部分。根 据以下标准，针对特定输出对这些输出引脚进行硬编码：

轴 0

• 轴 0 的 p0 始终组态为 q0.0。 • 如果轴的“相”(phase) 未组态为“单相（1 个输出）”，则轴 0 的 p1 组态为 q0.2。

轴 1

• 轴 1 的 p0 始终组态为 q0.1。 • 轴 1 的 p1 根据轴组态在两个可能的位置映射，如下所示： – 如果轴 1 的“相”(phase) 组态为“单相（1 路输出）”，则不会分配 p1 输出。 – 如果轴 1 的“相”(phase) 组态为“两相（2 个输出）”(two-phase (2 output)) 或 “ab 正交相（2 个输出）”(ab phase(2 output))，则 p1 组态为 q0.3。 – 其他情况下，轴 1 的 p1 始终组态为 q0.7。

轴 2

• 轴 2 的 p0 始终组态为 q0.3。 • 如果轴的“相”(phase) 未组态为“单相（1 个输出）”(1 output)，则轴 2 的 p1 组态为 q1.0。 • 如果轴 1 的“相”(phase) 组态为“两相（2 个输出）”(two-phase (2  output)) 或“ab 正交相（2 个输出）”(ab phase(2 output))， 则轴 2 不可用。

dis 输出

如果已为轴组态 dis 输出，则在映射表中存在该输出的条目。dis 输出也硬编码为具体 输出，具体规则如下： ● 轴 0 的 dis 始终组态为 q0.4。 ● 轴 1 的 dis 始终组态为 q0.5。 ● 轴 2 的 dis 始终组态为 q0.6。 脉冲输出单元连接到标准 24v 输出。

编辑默认的输入和输出组态

要更改或查看集成输入/输出的默认组态，请选择所需输入/输出节点： ● 在“有效电平”(active levels) 字段中，使用下拉列表选择有效电平（高或低）。电平设 为“高”(high) 时，当输入有电流时，将读取逻辑 1。如果电平设为“低”(low)，则会在输 入中没有电流时读取逻辑 1。逻辑 1 电平总是解释为有效条件。不管激活电平如何， 输入中流入电流时，led 就会点亮。（默认 = 高电平有效） ● 在“系统块”(system block) 的“数字量输入”(digital inputs) 节点中，可选择 stp、 rps、lmt+ 、lmt- 和 trig 输入的滤波时间常数（0.20 ms 到 12.80 ms）。增加滤 波器时间常数可消除更多噪声，但会降低对信号状态变化的响应时间。（默认值 = 6.4  ms）

警告

更改数字量输入通道的滤波时间存在的风险

如果数字量输入通道的滤波时间更改自以前的设置，则新的“0”电平输入值可能需要保 持长达 12.8 ms 的累积时间，然后滤波器才会完全响应新输入。在此期间，可能不会 检测到持续时间少于 12.8 ms 的短“0”脉冲事件或对其计数。 滤波时间的这种更改会引发意外的机械或过程操作，这可能会导致人员死亡、重伤和 /或设备损坏。 为了确保新的滤波时间立即生效，必须关闭 cpu 电源后再开启。

● 在“方向控制”(directional control) 节点，可选择下列“相位”(phasing) 模式： – 单相（2 个输出） – 双相（2 个输出） – ab 正交相（2 个输出） – 单相（1 个输出） 还可以选择输出的“极性”(polarity)（正或负）。

相位

步进/伺服驱动器的“相位”(phasing) 界面有 4 个选项。这些选项如下： ● 单相（2 个输出）：如果选择单相（2 个输出）选项，则一个输出 (p0) 控制脉冲，另 一输出 (p1) 控制方向。如果脉动处于正向，则 p1 为高（有效）。如果脉动处于负 向，则 p1 为低（无效）。单相（2 个输出）如下图所示（假设极性为正）：

● 双相（2 个输出）：如果选择双相（2 个输出）选项，则一个输出 (p0) 脉冲控制正方 向，另一个输出脉冲 (p1) 控制负方向。双相（2 个输出）如下图所示（假设极性为 正）：

● ab 正交相（2 个输出）：如果选择 ab 正交相（2 个输出）选项，则两个输出均以指 定速度产生脉冲，但相位相差 90 度。ab 正交相（2 个输出）是一种 1x 组态，即会 从输出的一个正跳变到下一个正跳变对生成的脉冲进行测量。在这种情况下，方向由 首先跳变到高的输出确定。针对正向 p0  p1。针对负向 p1  p0。ab 正交相 （2 个输出）如下图所示（假设极性为正）：

● 单相（1 个输出）：如果选择单相（1 个输出）选项，则输出 (p0) 控制脉冲。此模式 下，cpu 只接受正运动命令。当您选择此模式时，运动向导会限制您进行非法的负运 动组态。如果运动应用仅以一个方向进行，则可保存输出。单相（1 个输出）如下图 所示（假设极性为正）：

极性

您可以通过“极性”(polarity) 参数切换正负向。如果电机的接线方向错误，则通常会进行此 操作。此时，可以通过将此参数设置为负，避免对硬件进行重新接线。负设置如下更改输 出操作： ● 单相（2 个输出）：如果脉动处于正向，则 p1 为低（无效）。如果脉动处于负向， 则 p1 为高（有效）。如下图所示：

● 双相（2 个输出）：p0 脉冲针对负向。p1 脉冲针对正向。如下图所示：

● 单相（1 个输出）：在此相位模式下不允许负极性。 “方向控制”(directional control) 对话框的默认设置为“单相（2 个输出）”(single phase (2  output)) 和“正极性”(positive polarity)。

说明 

无法选择 p0 和 p1 组态到哪个引脚；这被硬编码到特定引脚。有关引脚映射列表，请参 考映射 i/o 部分（本节前面）。

警告

使用“运动轴”时的安全预防措施

轴控制中的限位和停止功能是通过电逻辑实现的，不能提供机电控制所能提供的保护等 级。 控制设备和“运动轴”功能在不安全情况下可能会出现故障，进而导致受控设备的意外操 作。此类意外操作可能会导致严重人身伤害，甚至死亡和／或财产损失。 请考虑使用独立于运动轴和 cpu 的急停功能、机电超控功能或冗余机电保护功能。

组态对物理输入的响应

1. 选择对 lmt+、lmt- 和 stp 输入的响应。 2. 使用下拉列表选择：减速至停止（默认设置）或立即停止。

输入大的启动和停止速度

输入应用的大速度 (max_speed) 和启动/停止速度 (ss_speed)。

输入点动参数

输入 jog_speed 和 jog_increment 值： ● jog_speed：jog_speed（电机的点动速度）是 jog 命令仍然有效时所能实现的 大速度。 ● jog_increment：瞬时 jog 命令移动工具的距离。 下图显示了点动命令的操作。运动轴接收到点动命令后，将启动定时器。如果在不到 0.5 秒的时间便终止 jog 命令，则运动轴会以 jog_speed 定义的速度将刀具移动 jog_increment 中指定的数量。如果 0.5 秒过后 jog 命令仍有效，则运动轴加速 到 jog_speed。运动会持续到 jog 命令被终止。运动轴随后减速至停止。您可以在 运动控制面板中启用点动命令，或通过运动指令启动点动命令。下图显示了 jog 操 作。

① max_speed ② jog_speed ③ ss_speed ④ jog_increment：jog 命令处于激活状态不超过 0.5 秒。 ⑤ jog 命令处于激活状态超过 0.5 秒。 ⑥ jog 命令终止（开始从 jog_speed 降至 ss_speed）。 ⑦ 达到的速度可以是 ss_speed 至 jog_speed 之间的任何速度，具体取决于 jog_increment 的长度。

输入加速时间

在编辑框中输入加速和减速时间。

输入急停时间

急停补偿对于某些移动类型可用，通过减少运动包络的加速和减速部分中的急停（速率变 化），实现较平稳的位置控制。

急停补偿又称作“s 曲线成型”。该补偿等效应用于加速和减速曲线的开始和结束部分。对 于初始步和终步期间的零速与 ss_speed 之间，则不会应用急停补偿。 可输入时间值 (jerk_time) 指定急停补偿。这是加速度从零变化为大加速率所需的时 间。急停时间越长，则运行越平稳，与减少 accel_time 和 decel_time 的方式相 比，总周期时间会略微增大。值为 0 ms（默认值）时，表示未应用任何补偿。

说明

jerk_time 值的佳设置为 accel_time 的 40%。

说明

急停补偿不可用于双速移动、手动更改速度移动、中止的移动和达到限制或 stp 输入时 自动做出的减速反应。

组态反冲补偿

反冲补偿：在方向发生变化时，为消除系统中的反冲（滞慢），电机必须移动的距离。反 冲补偿始终为正值： ● 默认值 = 0 ● 选择参考点搜索序列来使用反冲。

组态参考点和搜索参数

1. 为您的应用选择使用参考点或不使用参考点： – 若应用需要从一个位置处开始运动或以位置作为参考，则必须建立一个参 考点 (rp) 或零点位置，该点可将位置测量固定到物理系统的一个已知点上。 – 如果使用参考点，则需要定义自动重新定位参考点的方法。。自动定位参考点的过 程称为“参考点搜索”。在向导中定义“参考点搜索”过程需要两步。 2. 输入参考点搜索速度（快速搜索速度和慢速搜索速度）： – rp_fast 是模块执行 rp 搜索命令时使用的初始速度。通常，rp_fast 值约为 max_speed 值的 2/3。 – rp_slow 是接近 rp 的终速度。接近 rp 时，会使用一个较慢的速度，以免错 过。通常，rp_slow 的值为 ss_speed 值。 3. 定义初始搜索方向和终参考点接近方向： – rp_seek_dir 是 rp 搜索操作的初始方向。通常，这个方向是从工作区到 rp 附 近。限位开关在确定 rp 的搜索区域时起着至关重要的作用。当执行 rp 搜索操作 时，遇到限位开关会引起方向反转，使搜索能够继续下去。（默认方向 = 反向） – rp_appr_dir 是终接近 rp 的方向。为了减小反冲并提供更高的精度，应该按 照从 rp 移动到工作区所使用的方向来接近参考点。（默认方向 = 正向） 4. 运动向导提供参考点选项，可以指定 rp 偏移量 (rp_offset)，即从 rp 到零点 位置的距离。请参见下图： – rp_offset：从 rp 到物理测量系统零点位置的距离。 – 默认值 = 0

5. 运动轴提供了一个参考点开关 (rps) 输入，在搜索 rp 的过程中使用。以 rps 为参 考确定一个准确的位置作为 rp。可以把 rps 有效区域的中点或边沿作为 rp，也可 以选择从 rps 有效区域边沿开始，经过一定数量的 z 脉冲 (zp) 的位置作为 rp。 6. 您可以为运动轴组态搜索参考点的顺序。下图显示了一个简化了的默认 rp 搜索顺序 图。您可以为 rp 搜索顺序选择以下模式： – rp 搜索模式 0：不执行 rp 搜索序列 – rp 搜索模式 1：这种模式将 rp 定位在靠近工作区一侧的 rps 输入开始激活的位 置。（默认） – rp 搜索模式 2：rp 在 rps 输入有效区内居中。 – rp 搜索模式 3：rp 位于 rps 输入的有效区之外。rp_z_cnt 指定 rps 失效后 应接收的 zp（零脉冲）输入的数目。 – rp 搜索模式 4：rp 通常位于 rps 输入的有效区内。rp_z_cnt 指定 rps 激活 后应接收的 zp（零脉冲）输入的数目。

说明 rps 有效区（rps 输入保持激活的距离）必须大于从 rp_fast 减速为 rp_slow 所需 的距离。如果距离过短，运动轴将生成一个错误。

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