多軸運動控制平臺方案

TechnologicaltaskswithSIMATICIMATIC TechnologyS作者介紹WangXuhui（王旭暉）SIMATICTechnologyProductManagerTelobileAXmailaddress:Xuhui.wang@作者簡介SIMATICTechnology縱覽連續(xù)計數(shù)、單次計數(shù)、周期計數(shù)頻率、速度、周期測量比例器適用范圍非常寬泛高速計數(shù)和測量功能快速接近、爬行進(jìn)給定位1/2/3/4軸直線插補，獨立定位2軸圓弧插補連續(xù)路徑控制獨立軸之間的位置同步控制定位控制位置觸發(fā)凸輪輸出信號時間觸發(fā)凸輪輸出信號適用于印刷、包裝機，等等凸輪控制通用閉環(huán)控制、多通道、預(yù)編程控制器4個模擬輸出端或者8個數(shù)字量輸出端適用于溫度、壓力、流量控制閉環(huán)控制SIMATICTechnology縱覽FM357-2縱覽1~4軸直線插補、同步控制；1~4獨立軸的定位控制；2軸圓弧插補；連續(xù)路徑控制；可以選擇的驅(qū)動器接口+/-10V模擬量接口脈沖/方向步進(jìn)驅(qū)動器接口PROFIBUSDP接口Programmingaccordingto

DIN66025orin

high-levellanguageFM357-2FM357-2定位系統(tǒng)組圖CPU315-2DPMPI/PROFIBUSDPOP/PCFM357-2POSMOCD/CAPOSMOSISIMODRIVE611USIMODRIVE611UPROFIBUSDPanalogFM357-2FM357-2模塊系統(tǒng)配置圖FM357-2CPUI/OFM357-2FM357-2Local

I/OFM357-2FM357-2FM357-2CPUIM360IM361IM361Local

I/OLocal

I/OLocal

I/OS7-300,S7-400OperationwithanIM153-2shouldonlybeusedwithlowperformancerequirements!IM153-2DPFM357-2FM357-2CPU315-2DPLocal

I/OMulti-tierconfigurationSingle-tierconfigurationDistributedconfigurationMax.3FM357-2perCPU(max.1FMwithFirmwareversionH)CentralordistributedconfigurationLocalbussegmentwithupto2I/Omodulesforfastreaction

(onrightsideofFMonly!)FM357-2FM357-2模塊訂貨號FM357-2Hardware 6ES7357-4AH01-0AE0FM357-2LSystemfirmware 6ES7357-4AH03-3AE0

oncodedmemorycard*+configurationpackageFM357-2LXSystemfirmware 6ES7357-4BH03-3AE0

oncodedmemorycard*+configurationpackageFM357-2HSystemfirmware 6ES7357-4CH03-3AE0

oncodedmemorycard*+configurationpackage

ConfigurationPackage(German,English,French,Italian)

containsparameterizationtool,electronicdocumentation,

S7-Technologyblocks,OP-ExamplemasksPrintedManual 6ES7357-4AH00-8?G0

(German=A,English=B,French=C,Italian=E)Edit-FMProgrameditor(stand-alone)6FC5263-0AA03-0AB0

(suitableforFM353/354,FM357andFM357-2)*copyprotected,includingbackup-functionforseriescommissioningandmoduleexchangewithoutPG/PCFM357-2FM357-2Spline插補算法P1P2P3P4P5P6P7...directlythroughinterpol.points...approximatedpath...continuoustransitionsthroughpointsFM357-2P1X30Y20P2X50Y40P3X70Y20P4X90Y10P5X120Y50P6X170Y30P7X200Y20ASPLINEBSPLINECSPLINESplinetypeResultingpathInterpolationpointsLX,H使用幾個給定點，完成復(fù)雜的連續(xù)路徑控制FM357-2FeatureFM357-2Gantry功能FM357-2LX,H-+--Actualpos.value1Actualpos.value2Positioncontroller1Positioncontroller2ProgramPositionsettingindependentlyofoperatingmodePortalMotor1Motor2CantingmonitorCantingWorkingarea軸之間的同步位置控制FM357-2FeatureFM357-2DSC(DynamicServoControl)功能(1)傳統(tǒng)、常規(guī)的位置控制循環(huán)原理DSC位置控制循環(huán)原理FM357-2FeatureFM357-2DSC(DynamicServoControl)功能(2)傳統(tǒng)、常規(guī)的位置控制循環(huán)原理的缺點FM357-2FeatureFM357-2DSC(DynamicServoControl)功能(3)DSC的位置控制循環(huán)原理優(yōu)點FM357-2FeatureFM357-2路徑的速度LX,HadhesivenozzleResultingpathvelocityssOutputvalue=

QuantityofadhesiveFM357-2LXcontrolvalveAnalog-modulePath

(adhesive)路徑的速度，依賴于模擬量的輸出FM357-2ApplicationFM357-2帶中斷功能的同步運動控制器FM357-2ObstacleStartpositionEndposition“dangerous"LX,HWHENEVER

Position=dangerousANDObstacle=true

DO

Velocity=0FM357-2ApplicationFM357-2連續(xù)定長剪切的應(yīng)用實例FM357-2BeltdriveEncoder(master

value)DriveforX-axisDriveforY-axisX-axisMaterialBeltmovementInterpolation-tableSuperimposed

mastervalueL,LX,H通過定義凸輪盤、軸之間的同步控制FM357-2ApplicationFM357-2測量紙箱長度的應(yīng)用實例EncoderFM357-2LX,H10240102301022010210102001019010180101701024010200-=40Memory1Memory2Meas.result:

lengthofcartonsPositionvaluesfromencoderLightbarrierSkiparea?Hot-Spot“areaTrigger1Trigger2BeltdriveFM357-2ApplicationFM357-2操作急停以后的設(shè)備快速啟動按下“急停STOP”按鈕以后：NC程序停止；Enables信號無效；FM357-2自動進(jìn)入“follow-upmode“工作模式；驅(qū)動器盡可能快地停止工作。障礙物在自動程序的路徑范圍內(nèi)障礙物被移走，開始操作“Start開始“按鈕NC-程序啟動；驅(qū)動器開始工作。用戶程序的繼續(xù)運行FM357-2模塊程序被中斷以后，可以重新從中斷程序點，開始繼續(xù)運行。L,LX,HFM357-2ApplicationSIMATICTechnologyCPU31xT-2DP縱覽++=Technology

CPU(T-CPU)Drive

configuration&

parameterMotionfunctionsPLCopenCPU31xT-2DP

+fastI/OCPU31xT-2DPCPU31xT-2DP應(yīng)用場合CPU31xT-2DPBranchesCPU31xT-2DP技術(shù)數(shù)據(jù)TechnologyDataCPU31xT-2DP硬件結(jié)構(gòu)PROFIBUSDP(DRIVE)

用于傳動部分的控制速度控制位置控制路由，下載和遠(yuǎn)程診斷12Mbit/s的MPI下載程序速度12Mbit/s的PROFIBUSDP控制速度本地的輸入和輸出4個BERO輸入8個CAM凸輪控制器輸出MMC4M或者更大容量TechnologyDataSIMATICTechnology組件包SIMATICTechnologyCPU/softwareCPU315T-2DP6ES7315-6TG10-0AB0CPU317T-2DP6ES7317-6TJ10-0AB0MMC4MB(或者更大空間)6ES7953-8LM11-0AA0S7TechnologyV3.06ES7864-1CC30-0YX0STEP7V5.3+SP36ES7810-4CC07-0Yxx軟件選件包SCOUTCamToolV2.16AU1810-0FA21-0XA0TechnologyDataPROFIBUSDP(DRIVE)

連接西門子驅(qū)動器組件低精度和低動態(tài)特性的速度控制軸MICROMASTER420/430/440andCOMBIMASTER411frequencyconverterMASTERDRIVESVCasynchronousdrives高精度和高動態(tài)特性的位置控制軸SIMODRIVE611UsynchronousdriveMASTERDRIVESMCsynchronousdriveSIMODRIVEPOSMOCD/SI/CAdistributeddrivesSINAMICSSdriverange更多可以連結(jié)到PROFIBUSDP(Driver)的組件PROFIBUSDPencoderSIMODRIVEsensorisochronADI4:AnalogdrivesinterfacemoduleIM174:InterfaceofProfibusDPforanalogdrives,steppingdrives,HydraulicdriveswithAO+/-10Vand“Externalencoder“ET200M,ET200S;ProfibusDP(Drive)CPU31xT-2DP定位系統(tǒng)組圖ProfibusDP(Drive)DP/MPIIsochronemodeDP(DRIVE)Encoder-FeedbackADI4AnalogdrivePower±10VADI4接口模板可以控制4軸的模擬量控制驅(qū)動器接口模板訂貨號：6FC5211-0BA01-0AA2InterfaceModuleIM174接口模板控制4軸模擬量控制驅(qū)動器，或者步進(jìn)脈沖驅(qū)動器的接口模板訂貨號：6ES7174-0AA00-0AA0模塊特點：通過ProfibusDP，以等時模式，最大支持12M的通訊速度，連接驅(qū)動器；有4個編碼器接口，可以連接RS422接口的長線驅(qū)動型增量編碼器，或者SSI絕對值編碼器；4個+/-10V的驅(qū)動器的控制接口；4個步進(jìn)電機驅(qū)動器的控制接口，可以選擇連結(jié)或者不連結(jié)編碼器；10個24VDC的DI，8個24VDC（0.5A）的DO；2個繼電器作為“驅(qū)動器準(zhǔn)備”信號，4個繼電器作為“4軸使能信號”；接口模板上有4個用于幫助診斷的指示燈；外圍尺寸：（WxHxD）160mmx125mmx130mm；InterfaceModuleIM174應(yīng)用舉例InterfaceModuleCPU31xT-2DPDSC功能（1）未啟用DSC功能CPU31xT-2DPFeatureCPU31xT-2DPDSC功能（2）啟用DSC功能CPU31xT-2DPFeatureCPU31xT-2DPDSC功能（3）啟用DSC功能后，運動控制效果說明CPU31xT-2DPFeatureCPU31xT-2DP基本功能介紹CPU31xT-2DPFeatureBasicfunctions:MC_Power

Enabling/disablingofanaxisMC_Reset FaultacknowledgmentMC_Home Homing/settingofaxisMC_Halt StandardstopMC_Stop EmergencystopMC_CamSwitch Position-basedcamMC_CamSwitchTime Position/time-basedcamMC_ReadSysParameter ReadMCparameters,variousdatatypesMC_WriteParameter WriteMCparameters,variousdatatypesSingle-axiscommands:MC_MoveAbsolute AbsolutepositioningMC_MoveRelative RelativepositioningMC_MoveAdditive RelativepositioningtocurrenttargetpositionMC_MoveSuperImposed SuperimposedpositioningMC_MoveToEndPos Traveltoadeadstop/clamp

MC_MoveVelocity Speedinput適應(yīng)PLCopen的運動控制命令CPU31xT-2DPFeatureSynchronismcommands:MC_GearIn Gearing;engagingMC_CamIn CammingMC_Phasing PhaseshifterMC_Engage Engaging/disengagingMC_GearOut EndsynchronousoperationMC_CamOut EndcammingCamprocessing:MC_CamClear ClearcontentsofacamMC_CamSectorAdd AddsectorofacamMC_CamInterpolate RecalculatecamFunctionswhicharenotaxis-related:MC_ExternalEncoder ExternalencoderMC_MeasuringInput Measuringinput適應(yīng)PLCopen的運動控制命令CPU31xT-2DPFeatureViewofavailabledrives在STEP7軟件中的硬件組態(tài)CPU31xT-2DPFeatureRecordedreal-timeresults在Trance界面下進(jìn)行診斷CPU31xT-2DPFeature工藝組件對象，生成相應(yīng)數(shù)據(jù)塊DBCPU31xT-2DPFeatureReferencetoDBforconfiguredaxisandpositioning在STEP7軟件編程界面下，F(xiàn)B功能塊的調(diào)用CPU31xT-2DPFeatureT-CPU應(yīng)用—精確傳送定位在傳送帶上面放置貨物的初始位置不固定，通過Homingsensor傳感器，可以精確地將貨物定位在預(yù)先指定的固定位置。CPU31xT-2DPApplicationT-CPU應(yīng)用—飛剪(1)軸Axis1是一個連續(xù)運轉(zhuǎn)的傳送軸(MasterAxis)，連續(xù)長度的材料放置上面固定速度傳送。通過sensor傳感器啟動軸Axis2(SlaveAxis)的同步動作，精確固定長度切斷放置在軸Axis1上面的連續(xù)材料。如，銅材的卷繞生產(chǎn)線，等等；CPU31xT-2DPApplicationT-CPU應(yīng)用—飛剪(2)CPU31xT-2DPApplicationT-CPU應(yīng)用—夾鉗送料這是一個“夾鉗送料”的典型應(yīng)用實例。軸Axis1是一個旋轉(zhuǎn)軸(MasterAxis)圓周連續(xù)運轉(zhuǎn)，軸Axis1是一個直線軸來回往復(fù)運動。兩個獨立的軸通過一定位置關(guān)系的同步，實現(xiàn)“夾鉗送料”的傳送工藝；CPU31xT-2DPApplicationT-CPU應(yīng)用—轎車仿型噴漆（1）CPU31xT-2DPApplicationCPU317T-2DP在仿形軌跡控制中的應(yīng)用噴涂系統(tǒng)的頂噴機,用六個西門子伺服電機驅(qū)動橫梁及噴杯,在五個自由度上的運動。要求橫梁兩端的驅(qū)動電機運動時完全同步，并與其他電機在仿形過程中同步運行完成仿形。應(yīng)用CPU317T-2DP中的SynchronismTechnologyfunctions功能及Camdisks功能很好地解決同步過程。對于橫梁兩端的電機用Gear_in命令使兩電機完全同步。在仿形過程中，巧妙地應(yīng)用了CPU317T-2DP中的虛擬軸概念，設(shè)定了一個不存在的虛擬軸，此軸的運行軌跡為噴杯車形軌跡，速度為相對車體表面仿形速度及轉(zhuǎn)角速度，并使Y軸，Z軸，A軸與此軸同步完成車體仿形，進(jìn)而簡單、有效地解決了這個復(fù)雜仿形問題。T-CPU應(yīng)用—轎車仿型噴漆（2）CPU31xT-2DPApplicationT-CPU應(yīng)用—金屬彎管成型機CPU31xT-2DPApplicationT-CPU應(yīng)用—制袋包裝機234主值匹配印刷標(biāo)記/設(shè)備標(biāo)記的校正電子離合器電子凸輪薄膜傳送定量進(jìn)給，如螺旋進(jìn)給系統(tǒng)縱向封口單元橫向封口單元同步功能下的運動控制使用印刷標(biāo)記，薄膜上的標(biāo)記可以被光電管檢測出來在S7Technology中方便地設(shè)定一個虛主軸，所有的運動軸都用它來定位加工動作序列/軸耦合通過SIMATICT-CPU系統(tǒng)對軸加以控制3號軸和4號軸通過凸輪進(jìn)行同步操作啟動虛主軸時，1號軸也隨之啟動，推動薄膜進(jìn)給當(dāng)2號軸在灌裝袋子時，后面的薄膜將被送到存儲容器中等待處理CPU31xT-2DPApplicationT-CPU應(yīng)用—容器灌裝AB定位電子凸輪凸輪控制器為了在灌裝設(shè)備上對容器進(jìn)行合適的灌裝，有必要為灌裝過程精確地指定灌裝速度定量給料活塞凸輪的控制由瓶子的幾何容積決定與機械方案相比具有無以比擬的優(yōu)勢在同一位置改變或灌裝不同的產(chǎn)品，需要在凸輪上進(jìn)行轉(zhuǎn)換CPU31xT-2DPApplication運動控制在這一應(yīng)用中的驅(qū)動系統(tǒng)用于定位位置設(shè)置通過PROFIBUS分配比例給變頻器，實現(xiàn)位置同步加工動作序列/軸耦合1號軸將運貨小車?yán)烬堥T起重機的傳送位置上當(dāng)貨物被吊起時，2號軸和3號軸將同時開始定位T-CPU應(yīng)用—定位/起重與升降設(shè)備原料通過運動設(shè)備進(jìn)行傳輸

起重與升降齒輪電車移動絞盤.定位沖擊限幅Optio