西門子IF-964 DP接口模塊6ES7964-2AA04-0AB0

6ES7964-2AA04-0AB0 SIMATIC S7，IF964-DP接口模塊 DP主站，用于S7-400

SIEMENS西門子上海朕鋅電氣設備有限公司

：鄭鑫 ：

：www.zhenxindianqi。。ｃｎ

工作 （同步）

1.液壓伺服系統簡介
液壓伺服系統以其響應速度快（相對于機械系統）、負載剛度大、控制功率大等*的優點在工業控制中得到了廣泛的應用。而電液伺服系統是通過使用電液伺服閥，將小功率的電信號轉換為大功率的液壓動力，從而實現了一些重型機械設備的伺服控制。

1.1 液壓伺服系統的組成
液壓伺服系統主要由以下幾部分組成（如圖 1）：

• 儲油缸
• 油泵
• 比例換向閥
• 液壓缸
• 測量反饋系統
• 控制系統

圖1. 液壓伺服系統

使用TCPU控制液壓伺服系統時，TCPU就是該系統中的控制器；TCPU可以通過脈沖或者模擬量輸出來控制比例換向閥的開度和方向從而控制液壓缸的運動方向和速度；測量反饋系統可以由設備編碼器或者模擬量信號通過IM174接口模板或模擬量輸入模板將信號反饋給TCPU。

1.2 液壓伺服系統與電氣伺服系統區別
控制電氣伺服系統時，執行機構（通常為伺服電機）能夠根據速度給定改變運行速度，響應快，動態特性好，給定與輸出之間呈線性比例關系；而液壓伺服系統由其液壓油的物理特性決定了其響應速度和動態特性都較低，而且在液壓伺服系統啟動、停止以及換向時都會出現大滯后性，這樣就導致輸出給定與執行速度之間的關系并不是線形的（如圖 2），這樣，一旦我們還以控制線性電氣軸的模型來控制非線性液*時，速度會非常不穩定，而且位置閉環會不停的修正由速度不穩定所帶來的位置偏差，這時液壓執行機構就會來回跳動或者抖動，造成定位誤差大甚至損壞機械設備。所以我們在控制液壓伺服系統時就應該先了解該系統的給定與輸出之間的關系，確定補償曲線來保證執行機構平穩運行。

圖 2. 給定與實際速度的關系

在 TCPU 中，補償曲線可以由多種方法來確定，例如 S7T Config 中的 Trace 工具，根據輸出不同的給定值和實際的速度值來確定差補點，將差補點的值以表格的方式添入到 Cam Disk （凸輪盤）中。
本文主要介紹使用自動獲得補償曲線功能塊 FB 520“GetCharacteristics” 和 FB 521“WriteCamData”來確定差補曲線。

2.系統結構及軟硬件要求

2.1 系統結構
本系統的給定和反饋均使用高性能ET200M帶AI/AO模板來實現（如圖 3）：

圖 3. 系統結構圖

2.2 硬件及軟件要求

表 1. 硬件及軟件要求

3.項目配置過程：

3.1 硬件組態
在 SIMATIC 管理器中創建新的項目并添加一個 SIMATIC 300 站點。根據實際硬件配置硬件組態，本例中使用模擬量輸入輸出作為給定和反饋信號。組態模擬量輸入輸出并分配 I/O 地址(圖 4)；

圖 4. 硬件組態

3.2 在 S7T Config 中配置液*
在 S7T Config 的瀏覽器中，雙擊“插入軸”(Insert axis)（圖 5）

圖 5. 插入液*

在“常規”(General) 選項卡中，選擇“速度控制”(Speed control) 和“定位”(Positioning) 控制然后打開軸向導；
在軸類型話框中，選擇“液壓”(Hydraulic) 軸類型。 將閥類型定義為“Q 閥”(Q valve)（圖 6）。

圖 6. 選擇軸的類型

配置完液*的物理單位及模度后，進入到輸入輸出的配置界面，并選擇其輸出方式模擬量輸出模板（圖7 ）；

圖 7. 選擇輸出方式

選擇輸出設備為模擬量輸出模塊，填入相應參數:

• Output:模擬量輸出地址
• Format:ET200M/ET200S選擇Left-justified
• Resolution:模擬量模板的輸出精度（不含符號位）

點擊繼續進入到位置反饋參數界面，填入使用的模擬量輸入的地址（圖 8）：

圖 8. 選擇反饋方式

點擊繼續，進入到位置反饋參數分配界面（圖 9）：

圖 9. 反饋參數分配

相關輸入參數：

• Factor/Offset:輸入系數及偏置
• Usable bits: 模擬量模板的輸入精度（不含符號位）
• Minimum value:輸入的zui小值
• Maximum value:輸入的zui大值

分配完所有參數，單擊“完成”(Finish) 退出軸組態對話框。

3.3 建立補償曲線凸輪盤
根據前文所提到的，液壓伺服系統需要確定一條補償曲線來線性化輸出變量與液*速度之間的關系。在 TCPU 中通過使用凸輪盤（Cam Disk）工藝對象來確定補償曲線，液壓伺服軸的補償曲線反映了液壓比例閥輸出給定與液*速度之間的對應關系。由于本文使用功能塊 FB 520 “GetCharacteristics” 和 FB 521“WriteCamData” 來自動獲得補償曲線，所以需要建立兩個凸輪盤（Cam Disk）來確定補償曲線。其中*個凸輪盤是用來測量、尋找補償點，而測量后的結果會寫入到另外一個凸輪盤，這個被寫入的凸輪盤也就是當前液壓伺服系統的zui終補償曲線。
在 CAMS 下面建立兩個凸輪盤，分別取名為：Cam_Profile 與 Cam_Reference，并填入兩個差補點描繪一條輸出給定與執行速度間的參考關系曲線，如圖 10：

圖 10. 建立補償曲線凸輪盤

做好以上工作后，將 S7T-Config 存盤編譯，并將組態好的軸和凸輪盤等工藝對象生成相應的工藝對象數據塊，并下載到 TCPU。本例中工藝對象數據塊對應為：

• Axis：DB3;
• Cam_Reference: DB4;
• Cam_Profile: DB5;

4.編寫用戶程序

4.1 使用 FB 520 和 FB 521 自動獲得補償曲線
FB 520 “GetCharacteristics” 和 FB 521“WriteCamData”兩個功能塊并沒有在 S7-Tech 庫中提供，所以需要到以下鏈接下載例子項目，并將項目中的FB520和FB521復制到自己的項目中來。
下載鏈接：27731588

4.2 FB 520 和 FB 521 的功能介紹

4.2.1 FB 520 “GetCharacteristics”
通過該功能塊，系統能夠執行測量并得到當前液壓系統的補償曲線，并將相應的Cam Disk激活為當前液壓系統的Profile。其內部調用結構如圖 11：

圖 11. FB 520 結構

4.2.2 FB 521 “WriteCamData”
該功能塊能夠將測量的補償曲線寫入到相應的Cam Disk中。其內部調用結構如圖 12：

圖 12. FB 521 結構

由這兩個功能塊的結構圖可以看出，其內部調用了很多S7-Tech里面的功能塊，所以需要將這些功能塊復制到當前的項目中來。而且，可以看到在FB520功能塊內部已經調用了FB521，所以只要保證FB 521在項目中存在就可以了，不需要在程序中單獨調用。表 2 為FB520,FB521所使用到的S7-Tech功能塊：

表 2. 使用的 S7-Tech 功能塊

4.2.3 FB520的管腳及其定義（圖 13 及表 3）：

圖 13. FB 520 管腳定義

表 3. FB 520 管腳定義

4.3 在OB1中調用FB520（圖 14）

圖 14. 在 OB1 中調用 FB 520

使用步驟：

• 將工藝對象的 DB 號填入到相應的管腳上；
• 通過點動（Jog）管腳，將液*移動到要運行的zui初始位置；
• 在 maxDistance 管腳上填入要執行測量的zui大行程，這里建議填入的行程距離要大于正常運行時的工作行程，但注意不要超過液壓缸的zui大行程；
• 準備工作就緒后，將使能位（Enable）置 1，這時液壓缸會啟動檢測過程，可以通過狀態字（State）觀察當前的執行情況。
• 當測量結束后，完成位（Done）置 1，表示測量工作已經完成，而且測量出來的補償曲線已經寫入到 Cam_Profile 凸輪盤中。

4.4 FB 520 “GetCharacteristics” 的測量原理（圖 15）

• TCPU 通過模擬量輸出將給定發送給液壓閥，并激活其動作；
• 液壓閥開啟后，相應流量的液壓油注入到液壓缸并推動液*運動；
• 液*的移動速度由位置反饋系統檢測并存儲在 TCPU 內；

圖 15. FB 520 的測量原理

4.5 FB 520 “GetCharacteristics” 補償曲線的寫入過程（圖 16）：

• 當所有位置上的測量值記錄完成后會以凸輪盤的形式存在 TCPU 中；
• 凸輪盤的坐標分別對應的是閥的給定開度和液*的當前速度；
• zui后 TCPU 會執行 FB439 MC_SetCharacteristic 將當前凸輪盤激活為液*的補償曲線。

圖 16. 補償曲線的寫入過程

4.6 FB 520 “GetCharacteristics” 執行時的基本步驟

• 初始化 FB 520：
  生成的線性參考凸輪盤被激活，并且液*被設置為閉環模式；
• 檢測液*的死區：
  根據 TCPU 發出的目標給定以及液*的響應時間計算出死區；
• 由正方向開始測量補償曲線：
  由正方向開始，TCPU 在不同的位置上給出一系列給定速度，并根據反饋速度測量補償點，測量結束后回到初始位置；
• 由負方向開始測量補償曲線：
  由負方向開始，TCPU 在不同的位置上給出一系列給定速度，并根據反饋速度測量償點，測量結束后回到初始位置；
• 寫入并激活測量出的補償曲線：
  TCPU 將測量的補償曲線寫入到另外一個凸輪盤，并將其激活為當前液*的zui終償曲線。

4.7 FB 520 “GetCharacteristics” 的 42 種執行狀態（圖 17）：

• 0-41：初始化
• 42-44：死區檢測
• 45-47：移動到初始位置
• 50-101：正向檢測
• 110-111：移動到正向zui大位置
• 120-171：反向測量
• 180-181：移動到初始位置
• 190-210：寫入并激活補償曲線

圖 17：FB 520 的42種執行狀態（State）

5.執行結果
在FB520執行自動檢測之后，可以通過在線的方式察看測量出來的補償曲線，如圖 18：

圖 18. 在線察看測量出來的補償曲線

到這里為止，液壓伺服軸的補償曲線已經建立，在 TCPU 中就可以使用其定位功能塊對液*進行控制了，控制器會自動使用補償曲線中的速度對應關系調節輸出。有關更多液*的使用請參考 TCPU 手冊

6se70 伺服控制器（MC）集成了定位功能，要實現定位控制可以有三種方法：直接設定位置控制器，基本定位功能（自由功能塊），F01定位功能。

1 基本定位功能概述
基本定位功能是MC伺服控制器在自由功能塊中固化的功能，可以免費使用，實現運動控制系統中的一些簡單定位功能，如：homing ,position ,setup 功能。可以選擇旋轉軸和線性軸，設定定位限位開關等功能，能滿足大部分定位應用的要求。
功能圖在說明書的789a,789b,789c 部分，如圖1所示。

圖1

圖2

西門子IF-964 DP接口模塊6ES7964-2AA04-0AB0
圖3

2 啟用基本定位功能
首先設置MC 裝置的參數，使裝置能在速度閉環模式驅動運行（參見調試手冊P060=3或P060=5的調試步驟 ），然后設定參數激活基本定位功能，流程如下：

圖4

3 基本定位功能的參數設定
U856 ---速度的標稱值，即*轉速對應的 LU, 通常設定為額定轉速，單位1000LU/min
例如 電機額定轉速3000rpm , 編碼器脈沖4096/rev，則U856=4096*3000/1000=12288
U857---加速度標稱值
U858---旋轉軸線性軸選擇

圖5

裝置合閘使能后，進入o011 狀態，等待速度，此時對控制字進行設定可以實現工作模式。首先ENABLE POS/REF，基本定位功能使能激活（B0220連接量使能），然后可以進行各種工作模式的操作。

3.1 Homing mode (回零模式)
Homing mode (回零點) 包含兩種方式Homing on the fly模式和Homing movement模式。

3.1.1 Homing on the fly模式

• Homing 模式使能REF_ON =1 ；
• 模式選擇REF_TYPE=0 ；
• 通過數字量輸入4或5來觸發動作，也可與SETUP或 POSITION模式一同使用。

3.1.2 Homing movement 模式

• 模式選擇REF_TYPE=1 ；
• 選擇開關動作有效時的運行方向，REF_D=0 正向運行過程中，開關動作有效
REF_D=1 反向向運行過程中，開關動作有效
• 設定啟動時的運行方向，正向D_FWD=1或反向B_FWD=1
• 為正向限位D_FWD_STOP 和反向限位B_FWD_STOP分配兩個數字量開關，高電平表示到達限位
• Homing 模式使能REF_ON 上升沿激活動作，開始運行 ；

工作時序如下（圖6）：

圖6

3.2 Set up mode (速度模式)

• 使能SETUP_ON=1
• 設定運行方向D_FWD或B_FWD上升沿觸發運行動作
• 運行速度設定U868
• 也可以在設定好方向后SETUP_ON上升沿觸發動作

工作時序如下（圖7）

圖7

3.3 Position mode （定位模式）
Position 模式包含兩種定位方式，定位方式和相對定位方式。

3.3.1 Absolute position (定位方式)

• 使能POS_ON=1
• 使能POS_TYP=0
• D_FWD=1正向運行到設定位置
B_FWD=1 反向運行到設定位置
D_FWD=0，B_FWD=0zui短路徑運行到設定位置
• 位置設定U867,速度U868

3.3.2 Relative position (相對定位方式)

• 使能POS_ON=1
• 使能POS_TYP=1
• 數據裝入方式SPV_RIE_TYP=0
• 位置設定U867,速度U868
• 運行方向由設定位置的符號決定
• 每次SPV_RIE上升沿觸發一次新的相對定位運行

4使用DriveMonitor 軟件調試基本定位功能
DriveMonitor 軟件為簡單定位功能提供了可視化的調試界面，可以方便實用。
首先將PC機連接到MC裝置上，選擇在線模式，連接成功后，在Drive Navigator 中出現 Basic position operating screen ，鼠標點擊圖標進入 （圖8）。
注意：在使用前需要完成基本定位功能的啟動參數設定。

圖8

點擊Basic position 選項后，會顯示如下界面（圖9），想要進行面板的控制，需要點擊Request master control 按鈕：

圖9

選擇Request master control ,激活面板控制后，會出現對話框（圖10），直接選擇ok按鈕

圖10

請求控制成功后，Request master control 按鈕變為黃色，同時自動將速度環也設定為主控狀態，可以對基本裝置的控制字進行操作（圖11）：

圖11

請求控制后，可以在basic position 控制窗口設定參數進行調試。首先需要單擊
p210按鈕，綠色為激活使能。（圖12）

圖12

可以通過勾選“Expert mode”進入專家模式，擴展set up 和 homing 功能到窗口中，然后根據控制字進行操作。（圖13）

圖13

Homing 模式需要使用數字輸入3或4快速開關，可以通過參數P647或p648 定義。

圖14

5. 使用DriveMonitor 軟件生成基本定位功能參數腳本
通過drivemonitor可視化界面，設定基本定位功能參數。進入界面后，選擇Next按鈕進入設定界面（圖15）。

圖15

進入Drive Configuration 界面可以配置軸的類型，以及編碼器旋轉一圈對應的長度(圖16)：

圖16

在reference Point Approach 界面設定額定速度以及加速度，同時可以點擊Homing mode 按鈕進入Homing選擇：

圖17

可以在Homing mode 界面設定homing信號，以及運行方向：

圖17

Position Monitor 窗口可以進行定位精度監控范圍設定：

圖19

定義軟限位開關，針對線性軸時，可以設定zui大及zui小行程：

圖20

定義齒輪等機械間隙補償。
設定完成后可以選擇Generating scriptfile 按鈕，系統會自動根據前面設定的參數，生成腳本文件，然后將參數腳本文件下載到裝置中即可生效。

圖21

系統中也設有標準的應用腳本，但是只提供了Basic application for the control 的應用，其余兩個應用腳本是空的，無法使用。具體參數設置可以打開腳本查看，或選擇help 按鈕查看。

圖22

關于每個設置參數對應的參數，可以通過Help 按鈕來查看相應的幫助文檔，點擊每個窗口上對應的Help按鈕即可彈出幫助文檔。

西門子編碼器6FX2001-3CB02
西門子編碼器6FX2001-3CB00
西門子編碼器6FX2001-3EB02
西門子編碼器6FX2001-3CC50
西門子編碼器6FX2001-3EC50
西門子編碼器6FX2001-3GB02
西門子編碼器ROD320.020-2500
西門子編碼器EWN 5194004205000
西門子步進電機6FC5548-0AB06-0AA0

西門子編碼器聯軸節6FX2001-7KF10
西門子步進電機6FC5548-0AB03-0AA0
西門子步進電機6FC5548-0AB08-0AA0
西門子步進電機6FC5548-0AB12-0AA0
西門子步進電機6FC5548-0AB18-0AA0

西門子步進驅動6FC5548-0AA02-0AA0
西門子步進電機6FC5548-0AB25-0AA0
西門子操作部件6FC5210-0DF22-0AA0
西門子步進驅動器
西門子步進驅動器及步進電機
西門子操作模塊6FC5210-0DA00-1AA0
西門子操作模塊6FC5210-0DA00-1AA1
西門子車床數控系統
西門子電機編碼器
西門子電池盒6FC5247-0AA06-0AA0
西門子電機模塊6SL3120-1TE13-0AA3
西門子電池6FC5247-0AA18-0AA0

西門子電源6EP1334-3BA00
西門子電源6EP1333-2AA00
西門子電抗器6SN1111-0AA00-0BA1
西門子電源6EP1436-1SL11
西門子電源6EP1436-1SH01
西門子電源6EP1334-3BA00
西門子電源6EP1436-2BA00
西門子電源模塊6EW1861-2AF
西門子電源6EP1436-3BA00
西門子電源模塊6SL3130-7TE21-6AA3
西門子電源模塊6SL3130-7TE25-5AA3
西門子電源模塊6SL3130-7TE28-0AA3
西門子電源模塊6SL3130-7TE23-6AA3
西門子電源模塊6SL3130-7TE31-2AA3
西門子電源模塊6SN1145-1AA01-0AA0
西門子電源模塊6SN1145-1AA01-0AA1

西門子電子手輪6FC9320-5DC00
西門子電源模塊6SN1145-1BA02-0CA0
西門子電源模塊6SN1145-1BA02-0CA1
西門子定位模塊6ES7354-1AH01-0AE0
西門子電子手輪6FC9320-5DC01
西門子電阻模塊6SN1113-1AB01-0BA1

西門子動力電纜
西門子功率模塊6SN1123-1AA00-0JA1
西門子光幕3RG7841-3DD01
西門子功率模塊6SN1123-1AA00-0CA1
西門子功率模塊6SN1123-1AA00-0EA0
西門子功率模塊6SN1123-1AA00-0LA0
西門子功率模塊6SN1123-1AA00-0LA1
西門子機床控制面板
西門子監控模塊6SN1112-1AC01-0AA1
西門子光幕處理單元3RG7847-4BD

西門子交流伺服系統6SC6
西門子控制單元6SN1118-0NH11-0AA1
西門子控制系統
西門子機床控制面板6FC3178-3EF20
西門子冷卻部件6SN1162-0BA02-0AA2
西門子濾波模塊6SL3000-0HE15-0AA0
西門子濾波器6SL3000-0BE21-6AA0
西門子冷卻部件6SN1162-0BA03-0AA1
西門子驅動端子6FX2003-0DA00
西門子驅動611A
西門子模塊6FX1151-1BB01
西門子驅動模塊6FC5548-0AC21-0AA0
西門子驅動611D
西門子驅動模塊6SN1111-0AB00-0AA0
西門子驅動模塊6FC5548-0AC22-0AA0
西門子驅動模塊6SN1115-0AA12-0AA0

西門子驅動模塊6SN1115-0BA11-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0AD11-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0DG21-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0AE11-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0DH21-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0DG22-0AA0
西門子驅動模塊6SN1118-0DG23-0AA0

西門子驅動模塊6SN1118-0DJ21-0AA2
西門子驅動模塊6SN1118-0DH22-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0DJ23-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0DJ23-0AA2
西門子驅動模塊6SN1118-0DH23-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0DK21-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0DK23-0AA2
西門子驅動模塊6SN1118-0DJ21-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0DK23-0AA1

西門子驅動模塊6SN1118-0DM13-0AA0
西門子驅動模塊6SN1118-0DM23-0AA0
西門子驅動模塊6SN1118-0DM21-0AA0
西門子驅動模塊6SN1118-0DM13-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0DM23-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0DM23-0AA0
西門子驅動模塊6SN1118-0DM31-0AA2
西門子驅動模塊6SN1118-0DM33-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0DM31-0AA1

西門子驅動模塊6SN1118-0DM33-0AA2
西門子驅動模塊6SN1118-0NH11-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0NJ01-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0NH01-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-1NJ01-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-0NK01-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-1NH01-0AA1

西門子驅動模塊6SN1118-1NK01-0AA0
西門子驅動模塊6SN1121-0BA11-0AA0
西門子驅動模塊6SN1122-0BA11-0AA1
西門子驅動模塊6SN1118-1NK01-0AA1
西門子驅動模塊6SN1121-0BA13-0AA0
西門子驅動模塊6SN1145-1BA01-0BA0
西門子驅動模塊6SN1121-0BA11-0AA1
西門子驅動模塊6SN1121-0BA12-0AA0

西門子驅動模塊6SN1145-1BA01-0DA0
西門子驅動模塊6SN1145-1BA01-0BA1
西門子驅動模塊6SN1123-1AA00-0EA2
西門子驅動模塊6SN1145-1BA01-0BA2
西門子驅動模塊6SN1145-1BA01-0DA1
西門子驅動模塊6SN1145-1BB00-0EA0
西門子驅動模塊6SN1145-1BB00-0EA1
西門子驅動模塊6SN1145-1BA02-0CA2

西門子驅動模塊6SN1145-1BB00-0FA1
西門子驅動模塊6SN1146-1AB00-0BA0
西門子驅動維修 西門子伺服維修
西門子適配器6ES7972-0CB20-0XA0
西門子驅動模塊6SN1146-1AB00-0BA1
西門子手持單元6FX2007-1AC02
西門子手持單元6FX2007-1AC03
西門子手持單元6FX2007-1AC14

西門子手持單元 MINI/B-MPI HHU
西門子手持單元6FX2007-1AC04
西門子手持單元6FX2007-1AD03
西門子手持單元6FX2007-1AD00
西門子手持單元6FX2007-1AD01
西門子手持單元6FX2007-1AD10
西門子手持單元6FX2007-1AD02
西門子手持單元6FX2007-1AE04