西門子可編程控制器CR60

6ES7288-1CR60-0AA1 SIMATIC S7-200 SMART CPU CR60s， 緊湊型 CPU，AC/DC/繼電器， 機(jī)載 I/O： 36 個(gè)數(shù)字輸入端 24V DC；24 個(gè)數(shù)字輸出端，繼電器 2A； 電源：AC， 47 - 63Hz 時(shí)，85 - 264V AC， 程序存儲(chǔ)器/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 20 KB

一、概述
S120 有兩種形式：
用于多軸系統(tǒng)的 DC/AC 裝置
用于單軸系統(tǒng)的 AC/AC 裝置

這兩種形式的 Firmware V2.4 及以上版本都已具備基本定位功能。當(dāng)前V2.4 版本的 S120具有如下定位功能：
? 點(diǎn)動(dòng) (Jog)： 用于手動(dòng)方式移動(dòng)軸，通過按鈕使軸運(yùn)行至目標(biāo)點(diǎn)
? 回零 (Homing/Reference)：用于定義軸的參考點(diǎn)或運(yùn)行中回零
? 限位 (Limits)：用于限制軸的速度、位置。包括軟限位、硬限位
? 程序步 (Traversing Blocks)： 共64個(gè)程序步，可自動(dòng)連續(xù)執(zhí)行一個(gè)完整的程序也可單步執(zhí)行
? 直接設(shè)定值輸入/手動(dòng)設(shè)定值輸入 (Direct Setpoint Input / MDI)：目標(biāo)位置及運(yùn)行速度可由上位機(jī)實(shí)時(shí)控制。

使用 S120 基本定位功能的前提條件：
調(diào)試軟件：Starter V4.0 或更高版本 / SCOUT V4.0 或更高版本
硬件版本：SINAMICS FW: V2.4 HF2 或更高版本

注：
安裝 SCOUT V4.0 需要STEP 7 版本至少為 V5.3.3.1 以上

二、激活基本定位功能
S120的定位功能必須在變頻器離線配置中激活，步驟如下：

定位功能激活后可使用STARTER中的控制面板或?qū)＜覅?shù)表進(jìn)行設(shè)置

定位功能激活后可使用STARTER中的控制面板或?qū)＜覅?shù)表進(jìn)行設(shè)置

使用控制面板                                                     使用專家參數(shù)表

使用控制面板的操作步驟：

三、基本定位_點(diǎn)動(dòng)（JOG）

S120 中基本定位功能的點(diǎn)動(dòng)有兩種方式：
? 速度方式( travel endless)：點(diǎn)動(dòng)按鈕按下，軸以設(shè)定的速度運(yùn)行直至按鈕釋放。
? 位置方式( travel incremental)：點(diǎn)動(dòng)按鈕按下并保持，軸以設(shè)定的速度運(yùn)行至目標(biāo)位置后自動(dòng)停止。

? 使用控制面板的點(diǎn)動(dòng)功能**于速度方式，位置方式需使用專家參數(shù)表設(shè)定。

? 執(zhí)行點(diǎn)動(dòng)功能，應(yīng)先使能變頻器ON/OFF1（P0840）

四、基本定位_回零（Homing / Reference）
回零/尋參（Homing / Reference）
回參考點(diǎn)模式（回零模式）只有使用增量編碼器（旋轉(zhuǎn)編碼器 Reserver、正/余弦編碼器Sin/Cos 或 脈沖編碼器）時(shí)需要，因每次上電時(shí)增量編碼器與軸的機(jī)械位置之間沒有任何確定的關(guān)系。因此軸都必須被移至預(yù)先定義好的零點(diǎn)位置。即執(zhí)行 Homing 功能。
當(dāng)使用**編碼器 ( Absolute ) 時(shí)每次上電不需重新回零。
S120 中回零有三種方式：
? 直接設(shè)定參考點(diǎn) (Reference): 對(duì)任意編碼器均可
? 主動(dòng)回零 (Reference point approach): 主要指增量編碼器
? 動(dòng)態(tài)回零 (Flying Reference)：對(duì)任意編碼器均可

4.1設(shè)置參考點(diǎn) (Set_Reference)
通過用戶程序可設(shè)置任意位置為坐標(biāo)原點(diǎn)。通常情況下只有當(dāng)系統(tǒng)即無(wú)接近開關(guān)又無(wú)編碼器的零脈沖時(shí)，或者當(dāng)需要軸被設(shè)置為一個(gè)不同的位置時(shí)才使用該方式

操作步驟（已設(shè)定開關(guān)量輸入點(diǎn) DI2 為ON/OFF1命令源 P840）
1. 進(jìn)入“Homing”
2. 連接一數(shù)字量輸入點(diǎn) ( DI 1 )至參數(shù) P2596作為設(shè)置參考點(diǎn)信號(hào)位，該位上升沿有效
3. 設(shè)定參考點(diǎn)位置坐標(biāo)值 P2599（如 0）
4. 閉合DI 2運(yùn)行使能
5. 閉合DI 1 激活“設(shè)置參考點(diǎn)”命令，于是該軸當(dāng)前位置 r 2521 立即被置為P2599 中設(shè)定的值。如 r2521=0

4.2主動(dòng)回零（Active Homing）
主動(dòng)回零方式只適用于增量編碼器，**值編碼器只需在初始化階段進(jìn)行一次編碼器校準(zhǔn)，以后不必做回零

主動(dòng)回零有三種方式：
僅用編碼器零標(biāo)志位( Encoder Zero Mark ) 回零
僅用外部零標(biāo)志( External Zero Mark ) 回零
使用接近開關(guān) + 編碼器零標(biāo)志位( Homing output cam + Zero Mark ) 回零

4.2.1**值編碼器的主動(dòng)回零
如果我們使用**值編碼器并且作主動(dòng)回零時(shí)會(huì)看到如下頁(yè)面：

4.2.2增量編碼器的主動(dòng)回零
依下圖所示進(jìn)行配置

西門子可編程控制器CR60

相關(guān)參數(shù)設(shè)定

1. 進(jìn)入 “ Homing “ (回零) 頁(yè)面
2. 定義開關(guān)量輸入點(diǎn)DI 1為開始尋參命令（參數(shù)P2595=722.0）
3. 回零方式選擇主動(dòng)回零P2597=0
4. 定義開關(guān)量輸入點(diǎn)DI 2為接近開關(guān) P2612= 722.1（粗脈沖）
5. *軸運(yùn)行極限點(diǎn)，如果回零過程中極限點(diǎn)到達(dá)（P2613/P2614=0）則軸反轉(zhuǎn)。若兩點(diǎn)全為零則軸停止。
6. *回零方式：接近開關(guān) + 編碼器零脈沖
7. *回零開始方向P2604 (0:正向；1：反向)

動(dòng)作過程：
變頻器運(yùn)行ON/OFF1閉合，DI 1閉合，開始尋參過程

? 上圖中（Step1）軸按照P2604 定義的搜索方向，以較大加速度 P2572 加速至搜索速度 P2605，到達(dá)接近開關(guān)后（DI 2 閉合）,以較大減速度P2573減速停止，進(jìn)入下一步：搜索編碼器的零脈沖
? 軸反向加速至速度 P2608，離開接近開關(guān)后（DI 2 斷開）遇到的編碼器的*一個(gè)零脈沖后軸停止。進(jìn)入下一步：回參考點(diǎn)
? 上圖中（Step3）軸反向加速以速度 P2611運(yùn)行偏置距離P2600后停止在參考點(diǎn)，完成主動(dòng)回零過程。

4.3動(dòng)態(tài)回零（Passive Homing）
Passive Homing （動(dòng)態(tài)回零）又稱為 Homing on the fly
動(dòng)態(tài)回零用于軸工作于任意定位狀態(tài)時(shí)動(dòng)態(tài)修改當(dāng)前位置值為零（如：在點(diǎn)動(dòng)時(shí)、執(zhí)行程序步時(shí)，執(zhí)行 MDI 時(shí)），執(zhí)行動(dòng)態(tài)回零后并不影響軸當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，軸并不是真正的回到零點(diǎn)而只是其當(dāng)前位置值被置為0，重新開始計(jì)算位置。
前提條件：P2597=1
**值編碼器的動(dòng)態(tài)回零：

參數(shù)設(shè)定

? 打開 “ Homing “ (回零) 頁(yè)面
? 定義開始尋參命令P2595源（如開關(guān)量輸入點(diǎn)DI2）
? 回零方式選擇動(dòng)態(tài)回零P2597=1
? *接近開關(guān)Bero為上升沿有效（如上圖中P2511）
? 定義開關(guān)量輸入點(diǎn)DI 10（只能為快速I / O）為接近開關(guān) P488= 722.10（如上圖中2）

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)，**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(wú)符號(hào)32位數(shù)，需要激活編碼器的控制字中*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校谂渲镁幋a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。

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

西門子可編程控制器CR60

上海朕鋅電氣設(shè)備有限公司是一家專業(yè)從事西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品和數(shù)控系統(tǒng)銷售、技術(shù)服務(wù)及培訓(xùn)的工程服務(wù)公司。
在西門子工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品領(lǐng)域，公司憑借雄厚的技術(shù)實(shí)力及多年從事 SIEMENS 產(chǎn)品的銷售經(jīng)驗(yàn)，本著樹立公司形象和對(duì)用戶認(rèn)真負(fù)責(zé)的精神開展業(yè)務(wù)，贏得了 SIEMENS 公司與廣大用戶的**及大力支持，我公司除了在西門子S7-200/300/400PLC、變頻傳動(dòng)、直流調(diào)速裝置、網(wǎng)絡(luò)通訊及WinCC人機(jī)界面顯示系統(tǒng)等的產(chǎn)品銷售中擁有較好的價(jià)格優(yōu)勢(shì)外，同時(shí)我們致力于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)、工程配套和系統(tǒng)集成，擁有豐富的自動(dòng)化產(chǎn)品的應(yīng)用和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及雄厚的技術(shù)力量，公司擁有一批充滿創(chuàng)新活力并具有豐富工作經(jīng)驗(yàn)的員工，致力于為您提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品務(wù)。公司在技術(shù)方面不斷吸收國(guó)內(nèi)外**的經(jīng)驗(yàn)，在工程實(shí)施方面為客戶提供*的服務(wù)。我們不但是自動(dòng)化的專業(yè)設(shè)備供應(yīng)商，較是您真誠(chéng)的合作伙伴，為您提供了SIEMENS的及自動(dòng)控制的解決方案。
在西門子數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，我們提供全方面解決方案：從早期的SINUMERIK3/810T/M到810D/840D的數(shù)控模塊和SIMODRIVE611A/D/U伺服驅(qū)動(dòng)模塊等我們均可以提供足夠的備品備件和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)，全力服務(wù)于較終用戶..