实例 - 1500PLC 连接 V90 伺服系统实现位置闭环控制
S7-1500(T) 对 V90 PN 进行位 置控制的三种方法
常问问题 04/2019S7-1500(T)对V90 PN进行位置控制的三种方法S7-1500、V90 PN、位置控制/CN/view/zh/109766641C o p y r i g h t ãS i e m e n s A G C o p y r i g h t y e a r A l l r i g h t s r e s e r v e d目录1概述 ................................................................................................................. 32V90 PN 配置要点.............................................................................................. 43方法一使用西门子报文105和工艺对象........................................................... 64方法二使用西门子报文111和FB284 (SINA_POS)....................................... 125方法三使用西门子报文111和FB38002 (Easy_SINA_Pos) .. (18)C o p y r i g h t ãS i e m e n s A G C o p y r i g h t y e a r A l l r i g h t s r e s e r v e d1概述S7-1500系列PLC 可以通过PROFINET 与V90 PN 伺服驱动器搭配进行位置控制，实现的方法主要有以下三种：·方法一、在PLC 中组态位置轴工艺对象，V90使用西门子报文105，通过MC_Power 、MC_MoveAbsolute 等PLC Open 标准程序块进行控制,这种控制方式属于中央控制方式（位置控制在PLC 中计算）。
【技成周报26期】S7-1500控制V90伺服详解及欧姆龙SPED指令问题汇总
【技成周报26期】S7-1500控制V90伺服详解及欧姆龙SPED指令问题汇总本周春节档直播课堂问题来源《S7-1500控制V90伺服实现三种位置控制详解》《欧姆龙脉冲输出SPED指令》技术问题汇总整理。
扫码二维码即可观看录播回放哦《S7-1500控制V90伺服实现三种位置控制详解》课堂资料下载，关注公众号：PLC发烧友，回复：V90问：这个既然不灵活，为啥不用GSD文件方式呀?答：这个根据实际的应用场合来说，一些简单的定位控制可以采用HSP方式实现，位置环直接做在PLC侧，伺服不需要做任何的操作设置，PLC编程比较简单，拖拽几下就基本搞定了。
问：我电脑已经装了博途和其他软件影响吗？答：如果是今天讲课所用到的功能块或者组态文件，那么不影响，这些都是另外添加进去的，需要注意下载时要对应软件版本，然后添加即可。
问：105 111报文各自的优缺点是？答：v90可通过组态HSP和GSD两种方式实现控制，其中HSP 文件用工艺对象组态，位置环直接做在PLC侧，报文改不了，就是105，编程简单拖拽几下就基本搞定了，不需要在伺服测进行任何配置；而GSD文件则比较灵活，既可以在把位置环做在驱动侧，也可做在PLC侧，并且报文的选择也多了；如果位置环做到了驱动侧，我们还要用V-assistance调试软件来设定V90一些参数，控制模式改为EPOS功能。
问：3个轴可以同时调用FB284做绝对定位控制吗？答：可以的，FB284功能块是根据设备视图中报文 111 的硬件标识符来判断对应哪个轴的。
问：多个伺服的情况下，FB284怎么区分控制的伺服？答：S7-1200、1500PLC是通过V90 设备视图中的 111 报文硬件标识符来判断控制的是哪台伺服；S7-300、400PLC是通过设定值符号名或硬件标识符来判断控制的是哪台伺服。
问：回原点模式选择3 的时候，Position管脚的定义原点位置值还起作用吗？答：起作用的，模式选择为3的时候，工艺对象定位轴/同步轴将根据组态执行回原点运动，完成该运动之后，轴被定位在参数“Position”的值指定的位置。
S7-1200连接SINAMICS V90 实现位置闭环控制
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实例-1500PLC连接V90伺服系统实现位置闭环控制
实例-1500PLC连接V90伺服系统实现位置闭环控制实例| 1500PLC 连接V90 伺服系统实现位置闭环控制S7-1500 运动控制功能⽀持旋转轴、定位轴、同步轴和外部编码器等⼯艺对象。
并拥有轴控制⾯板以及全⾯的在线和诊断功能有助于轻松完成驱动装置的调试和优化⼯作。
S7-1500 ⽀持多种连接⽅式。
可以使⽤PROFIBUS DP 和PROFINET IO 连接驱动装置和编码器，也可以使⽤模拟量输出模块（AQ）连接带模拟设定值接⼝的驱动装置并通过⼯艺模块（TM）,读出编码器的信息。
本⽂中所涉及的例⼦就是使⽤第⼆种⽅式。
图2-1 连接⽅式⽰意2.2 SINAMICS V90SINAMICS V90 是西门⼦推出的⼀款⼩型、⾼效便捷的伺服系统，可以实现位置控制、速度控制和扭矩控制。
使⽤V90 的速度控制功能可以与S7-1500 运动控制功能配合使⽤，接收S7-1500 模拟量模块发出的+-10V 模拟量信号做为速度给定，并通过PTO 功能反馈位置信号给S7-1500，在S7-1500PLC 中实现闭环位置控制。
3、应⽤项⽬配置⽰例3.1 S7-1500 组态3.1.1 组态硬件配置由于需要模拟量输出信号来控制速度给定，并接收来⾃V90 的脉冲反馈信号，所以S7-1500 系统中⾄少要配置 1 块模拟量输出模块和 1 块⾼速计数模块，考虑到V90 给出的位置反馈信号是5V 差分信号，S7-1500 系统中也要配置能够接收5V 差分信号的⾼速计数模块。
还需要 1 块数字量输出模块来为V90 提供使能信号。
图3-1 S7-1500 模块配置3.1.2 组态⼯艺对象驱动装置组态⾸先在⼯艺组态中添加⼀个定位轴，⼯艺对象⼀般的组态⽅法请参考《S7-1500运动控制使⽤⼊门》。
由于V90 接收的是+-10V 模拟量信号，所以模拟量输出模块也要设置输出范围为+-10V。
驱动装置类型选择“连接模拟量驱动装置”并在“输出”后⾯选择模拟量输出的变量名称。
S7-1500对V90 PN进行位置控制的三种方法
S7-1500(T) 对V90 PN 进行位置控制的三种方法目录1概述 (3)2SINA_POS(FB284)介绍 (3)3SINA_POS功能说明 (6)3.1概述 (6)3.2功能块的运行模式介绍 (6)3.2.1运行条件 (6)3.2.2相对定位运行模式 (7)3.2.3绝对定位运行模式 (8)3.2.4连续运行模式(按指定速度运行) (9)3.2.5主动回零 (9)3.2.6直接设置回零位置 (10)3.2.7运行程序段 (10)3.2.8按指定速度点动 (11)3.2.9按指定距离点动 (12)3.3基于ModePos 值的运行模式切换说明 (12)4项目配置 (13)4.1V90 PN项目配置要点 (13)4.2S7-1500项目配置步骤 (15)1概述S7-1200/1500可以通过PROFINET通信连接V90 PN伺服驱动器，PLC通过西门子提供的驱动库中的功能块FB284可实现V90的基本定位控制。
获得FB284功能块的两种方法如下，可选择其中一种：1.安装Startdrive软件，在TIA Portal软件中就会自动安装驱动库文件，2SINA_POS(FB284)介绍功能块FB284在命令库中的位置如图2-1所示：图2-1 功能块FB284功能块可在下述组织块(OB)中进行调用：·循环组织块：OB1·循环中断组织块：如OB32此功能块可配合SINAMICS驱动中的基本定位功能使用，需注意在驱动侧必须激活基本定位功能，并使用西门子111通信报文。
FB284功能块介绍见表2-1。
表2-1 FB284功能块说明类型默认值描述类型默认值描述输入0运行模式:ModePos INT1 = 相对定位2 = 绝对定位3 = 连续运行模式(按指定速度运行)4 = 主动回零5 = 直接设置回零位置6 = 运行程序段 0～157 = 按指定速度点动8 = 按指定距离点动EnableAxis BOOL0伺服运行命令：0 = 停止(OFF1)1 = 启动CancelTraversing BOOL 1 0=取消当前的运行任务1 = 不取消当前的运行任务1暂停任务运行：IntermediateStop BOOL0 = 暂停当前运行任务1 = 不暂停当前运行任务0正方向Positive BOOLNegative BOOL 0 负方向0点动信号1Jog1BOOL0点动信号2Jog2BOOLPN无效FlyRef BOOL0此输入对V900故障复位AckError BOOL0激活请求的模式ExecuteMode BOOLPosition DINT0[LU]ModePos=1或2时的位置设定值ModePos=6时的程序段号Velocity DINT0ModePos=1、2、3时的速度设定值[1000LU/min]设定速度百分比0～199%OverV INT 100[%]OverAcc I NT 100[%] ModePos=1、2、3时的设定加速度百分比 0～100%=1、2、3时的设定减速度百分ModePosOverDec INT 100[%]比 0～100%ConfigEPOS DWORD0可以通过此参数控制基本定位的相关功能，位的对应关系如下表所示:ConfigEPos位功能说明ConfigEPos.%X0 OFF2停止ConfigEPos.%X1 OFF3停止ConfigEPos.%X2 激活软件限位ConfigEPos.%X3 激活硬件限位ConfigEPos.%X6 零点开关信号ConfigEPos.%X7 外部程序块切换ConfigEPos.%X8 ModePos=2、3时类型默认值描述支持设定值的连续改变并且立即生效注意：如果程序里对此进行了变量分配，必须保证初始数值为3（即ConfigEPos.%X0 和ConfigEPos.%X1等于1，不激活则OFF2和OFF3停止始终生效）HWIDSTW HW_IO 0 V90设备视图中报文111的硬件标识符HWIDZSW HW_IO0V90设备视图中报文111的硬件标识符输出0驱动已使能AxisEnabled BOOL0目标位置到达AxisPosOk BOOL0设定位置到达AxisSpFixed BOOLAxisRef BOOL0已设置参考点0驱动报警AxisWarn BOOL0驱动故障AxisError BOOL0驱动处于禁止接通状态，检查Lockout BOOLConfigEPos管脚控制位中的第0位及第1位是否置1。
S7-1200 1500+西门子驱动实现基本定位控制的方法
S7-1200/1500+西门子驱动实现基本定位控制的方法当前西家主流的基本定位控制方案是由S7-1200/S7-1500 PLC通过PROFINET通信连接S120/V90 PN驱动来实现的。
但具体实现方法是不同的，在用户做控制方案时应根据不同的需求来确定使用何种方法。
我们以S7-1200/S7-1500配西家驱动V90PN为例来加以简单说明。
实现定位功能时，位置控制器可以在PLC中也可以在驱动器中，它们分别对应于PLC的工艺对象（TO）及驱动中的基本定位功能（EPOS）。
PLC的工艺对象（TO）此种定位控制是将位置闭环放在PLC中执行，而V90PN工作在速度模式下。
在TIA博途下，通过在S7-1200/S7-1500PLC中组态“定位轴”工艺对象(TO)，使用PLCopen运动控制指令控制V90PN执行定位任务。
此种方式会占用PLC资源，因此根据型号不同，PLC大带轴数量也有很大差别。
使用S7-1500/1500T PLC通过TO方式控制V90的优点在于，除了可以实现单轴基本定位功能外，还可以实现齿轮同步，凸轮同步等高级位置控制功能。
注意：由于S7-1500及V90PN均支持PROFINET IRT通信，使用TO的方式可以实现高动态，高精度的位置控制；驱动中的基本定位功能（EPOS）S120/V90PN驱动器内部都集成了基本定位控制器（EPOS），激活后可以通过EPOS功能实现单轴的点动、回零、程序步、相对定位以及绝对定位等操作。
此时，位置闭环由驱动器本身完成，PLC只需通过报文发送启动命令、定位速度、目标位置等信息至驱动器即可，如下图所示。
支持PROFINET通讯的PLC通过安装GSD文件的方式可以组态V90PN进行控制。
此种控制方式的优点在于，基本定位功能不会占用PLC资源，PLC能控制的轴的大数量主要受PLC本身所能连接的PROFINET站点数量的限制，缺点在于只能实现单轴的定位。
在TIA 博途下，推荐使用驱动库中基于111报文的功能块FB284控制V90PN实现基本定位控制。
实例西门子S7-200SMARTV90PTI定位控制
实例西门子S7-200SMARTV90PTI定位控制V90 PTI 驱动支持两个脉冲输入通道，PLC通过发送脉冲信号实现位置控制。
脉冲信号连接支持下面两种脉冲信号类型：● 24 V 单端脉冲输入● 5 V 高速差分脉冲输入（RS485）S7-200 SMART + V90 PTI 位置控制V90 PTI可以与S7-200 SMART配合使用，ST40、ST60 CPU通过脉冲输出+方向信号控制V90实现位置控制，本体集成的三个高速输出点（Q0.0、Q0.1、Q0.3）可通过Micro/Win SMART 软件中的运动控制向导方便的组态为脉冲输出+方向信号控制通道，可最多连接3个V90实现定位控制。
1.S7-200 SMART与 V90的接线（以连接至轴0为例）2.V90参数设置（以PLC发送1500个脉冲电机旋转一圈为例）：3.使用向导组态200 SMATR运动控制功能4.在OB1中手入向导自动生成的运动控制程序详细信息点击下载文档常问问题PTI模式下上电后运行电机不转怎么办？驱动器给出伺服使能信号（SON=1）后无法运行，有如下可能：（1）如果给出SON后驱动器READY信号为0：·检查CWL,CCWL,EMGS信号是否为1（高电平）·检查驱动器是否有故障或报警排除上述原因后，重新给出SON信号，驱动器READY信号为1后可发送脉冲控制驱动器运行。
（2）如果给出SON后驱动器READY信号为1：·检查驱动器的电子齿轮比设置·检查脉冲信号类型设置及脉冲信号接线是否正确。
V90的电子齿轮比设置？电子齿轮比是用来放大或缩小从上级控制器所获得的脉冲频率。
电子齿轮比的分子是电机编码器转一圈的脉冲个数,其分母是使电机转一圈通过上级控制器所发出的脉冲数。
详细信息请参考：/cs/cn/zh/view/83179770V90 脉冲控制模式下定位不准怎么办？·检查驱动器电子齿轮比设置与PLC设置是否对应；·测试驱动器接收到的脉冲个数与PLC发送的脉冲个数是否对应；·检查机械设备是否有卡阻。
伺服控制器的位置闭环控制策略
伺服控制器的位置闭环控制策略伺服控制器是一种常用于工业应用中的控制设备，它可以通过对电机的位置进行精确控制，从而实现高精度的运动控制。
在伺服控制系统中，位置闭环控制策略是一种常见且有效的控制方法。
本文将介绍伺服控制器的位置闭环控制策略，包括其原理、应用和优势。
位置闭环控制策略是一种将实际位置与期望位置进行比较，并根据比较结果调整控制器输出的方法。
具体而言，位置闭环控制策略通过使用位置传感器来获取实际位置，将其与期望位置进行比较，计算出位置偏差，并将偏差作为反馈信号输入到控制器中。
控制器根据反馈信号和控制算法来调整输出信号，以使实际位置逐渐接近期望位置。
位置闭环控制策略的主要优势之一是提供了高精度的位置控制。
通过不断地比较实际位置和期望位置，并根据位置偏差来调整控制器输出，可以使伺服控制器的位置控制精度达到很高的水平。
这对许多工业应用来说非常重要，如机械加工、自动化生产线和机器人等领域。
此外，位置闭环控制策略还可以提高系统的稳定性和鲁棒性。
通过快速响应实际位置的变化并进行相应的调整，位置闭环控制策略可以有效地减少系统的震荡和非线性影响。
这使得伺服控制器在面对外部扰动和系统参数变化时能够更好地保持稳定性和准确性。
在实际应用中，位置闭环控制策略可以应用于各种类型的伺服控制器，如直流伺服电机控制器和交流伺服电机控制器等。
无论是数字控制还是模拟控制，位置闭环控制策略都可以提供良好的性能和控制效果。
在实施位置闭环控制策略时，需要注意一些关键因素。
首先，选择合适的位置传感器对实际位置进行测量非常重要。
常用的位置传感器包括编码器、脉冲计数器和激光测距传感器等。
其次，控制算法的选择也是关键。
PID控制算法是一种常用的位置闭环控制算法，通过调整比例、积分和微分参数可以达到更好的控制效果。
最后，控制器的输出信号与执行机构之间需要进行合适的信号转换，以实现实际位置的调整。
除了位置闭环控制策略，伺服控制器还可以采用速度闭环和电流闭环等其他控制策略。
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实例| 1500PLC 连接V90 伺服系统实现位置闭环控制
S7-1500 运动控制功能支持旋转轴、定位轴、同步轴和外部编码器等工艺对象。
并拥有轴控制面板以及全面的在线和诊断功能有助于轻松完成驱动装置的调试和优化工作。
S7-1500 支持多种连接方式。
可以使用PROFIBUS DP 和PROFINET IO 连接驱动装置和编码器，也可以使用模拟量输出模块（AQ）连接带模拟设定值接口的驱动装置并通过工艺模块（TM）,读出编码器的信息。
本文中所涉及的例子就是使用第二种方式。
图2-1 连接方式示意
2.2 SINAMICS V90
SINAMICS V90 是西门子推出的一款小型、高效便捷的伺服系统，可以实现位置控制、速度控制和扭矩控制。
使用V90 的速度控制功能可以与S7-1500 运动控制功能配合使用，接收S7-1500 模拟量模块发出的+-10V 模拟量信号做为速度给定，并通过PTO 功能反馈位置信号给S7-1500，在S7-1500PLC 中实现闭环位置控制。
3、应用项目配置示例
3.1 S7-1500 组态
3.1.1 组态硬件配置
由于需要模拟量输出信号来控制速度给定，并接收来自V90 的脉冲反馈信号，所以S7-1500 系统中至少要配置 1 块模拟量输出模块和 1 块高速计数模块，考虑到V90 给出的位置反馈信号是5V 差分信号，S7-1500 系统中也要配置能够接收5V 差分信号的高速计数模块。
还需要 1 块数字量输出模块来为V90 提供使能信号。
图3-1 S7-1500 模块配置
3.1.2 组态工艺对象
驱动装置组态
首先在工艺组态中添加一个定位轴，工艺对象一般的组态方法请参考《S7-1500运动控制使用入门》。
由于V90 接收的是+-10V 模拟量信号，所以模拟量输出模块也要设置输出范围为+-10V。
驱动装置类型选择“连接模拟量驱动装置”并在“输出”后面选择模拟量输出的变量名称。
为了在PLC 内激活使能时（如激活MC_Power 功能块Enable 管脚）能够把使能信号传递给V90，勾选激活启用输出，并且选择输出变量名称。
图3-2 驱动装置选择
需要注意的是输出只能选择变量名称而不能选择绝对地址，所以必须提前定义好变量名称。
只有定义好的变量名称才能在选择PLC 变量时显示出来
图3-4 选择变量
位置反馈组态
在本地模块的TM PosInput2_1 中选择参数设定。
设置通道操作模式为运动控制的位置检测（必须这样设置，才能在随后的编码器连接中选择高速计数模块TM PosInput2_1 及其通道号）。
编码器信号类型选择增量编码器（A、B、N），反向选择暂不勾选，如果在调试时PLC 给出的速度给定方向与编码器反馈方向相反，就可以勾选反向来校正编码器反馈方向。
建议信号评估选择四重，这样可以增加位置反馈信号的精度。
由于V90 可以提供信号N（0 脉冲信号），所以参考标记0 的信号选择增量编码器的信号N。
接口标准选择RS422、对称。
图3-5 高速计数模块组态
组态编码器连接时选择通过工艺模块（TM）进行连接，并且在选择工艺模块中选择高速计数器通道0。
图3-6 选择编码器连接
编码器类型选择增量式旋转式。
单转步数填写V90 每转输出脉冲个数的 4 倍（信号评估选择了四重），这里填写4096（4*1024）。
增量实际值中的位填写0。
图3-7 填写编码器参数
3.2 V90 配置
3.2.1V90 输入输出信号
V90 的参数很多，更详细的参数含义及设置方式请参考V90 操作说明，这里只描述与本例相关的参数设置。
V90 支持速度控制方式，在此方式下V90 接收来自S7-1500 的+-10V 模拟量速度给定信号，并把位置值通过RS422 标准的脉冲信号反馈给S7-1500，在S7-1500 中实现闭环位置调节。
这种模式下V90 本身不设置位置闭环。
使能信号也需要S7-1500 提供，这样可以保证在S7-1500 建立位置闭环的同时，把使能信号发给V90。
图3-8 速度模式下的V90 输入输出信号
3.2.2 V90 相关参数设置
本中使用SINAMICS V-ASSISTANT 软件来设置V90 的参数。
首先要设置V90 操作模式为速度模式，即设置参数p29003 为2。
图3-9 设置速度控制模式
本例中使用V90 的X8 接口的DI1 作为使能输入，即设置参数p29301 为1。
图3-10 设置使能信号
设置V90 每转线数，也就是电机每圈的脉冲个数。
为了与S7-1500 中的参数相相对性（四重评估，每转步数4096），这里设置为1024。
图3-11 设置每转线数
3.3S7-1500 与V90 接线
3.3.1使能信号连接
在本例中针对DO 模块的第0 通道，（微信：503660666），DO 模块的1 端子与V90 X8 接口的 5 端子相连、DO 模块的10 端子与V90 X8
接口的 3 端子相连。
DO 模块的9 端子和10 端子分别要连接24V+和0V。
其中DO 模块的10 端子与V90 X8 接口的 3 端子连接还起到两个系统的等电位连接的作用。
图3-12 使能信号的连接
3.3.2 速度给定连接
AO 模块输出+-10V 电压信号，针对于第0 通道1、2 端子短接后连接V90 X8 端口的19 端子，3、4 端子短接后连接V90 X8 端口的20 端子。
图3-13 速度给定连接
3.3.3 位置反馈连接
分别连接V90 X8 端口的15、16 端子到TMPosInput 模块1、2 端子；
40、41到3、4 端子；42、43 到5、6 端子。
图3-14 位置反馈连接
3.4 使用分布式I/O ET200SP连接V90
除了前面所描述的使用S7-1500 中央机架模块以外，还可以使用ET200SP 上的模块连接V90。
新一代的分布式I/O ET200SP 使用简单，结构紧凑，性能卓越，支持PROFINET 网络；可以实现更灵活的配置。
图3-15 使用分布式I/O ET200 SP
3.4.1设置等时同步
闭环运动控制必须有很好的实时性，所以必须设置等时同步。
在网络视图中用鼠标双击连接线“PN/IE_1”在下边的“属性”、“常规”页面内选择“同步域”、“Sync-Domain_1”，设置“PLC_1.PROFINET 接口_1”的“同步角色”为“同步主站”，设置“IO_device-1”的“RT 等级”为“IRT”。
图3-16 设置等时同步
还需要设置实际的网络拓扑，在拓扑视图中拖拽连接两个设备的实际网络
接口。
图3-17 设置网络拓扑
在“IO_device_1”的设备视图中选择“属性”、“常规”、“等时同步模式”页面，然后勾选站点以及站点上模块的“等时同步模式”，如下图所示：
图3-18 设置模块的等时同步
3.4.2设置OB91的循环时间
OB91 是S7-1500 运动控制的核心组织块，为了更好的实现运动控制功能，需要把OB91 的循环时间同步到总线。
具体操作过程是鼠标在OB91 上点击右键，在弹出的菜单中选择属性，就会弹出以下页面。
在页面中选择“同步到总线”。
可根据应用情况选择“因子”，增加“因子”可减轻CPU 负荷，但会影响控制效果。
图3-19 设置OB91 的循环时间
3.4.3 工艺组态与接线
工艺组态中把驱动接口和编码器反馈接口分别设置到ET200SP 的模块上，具体的模块组态方法和工艺组态方法与 3.1.2 章节描述的一样。
3.5 设备调试
至此S7-1500 与V90 的组态配置与接线都已经初步完成，可以打开工艺对象的调试界面进行调试，然后就可以编写控制程序了。
具体内容可参考帮助文档，这里不再详述。