西门子V90伺服在印刷机上的应用               西门子V90伺服在印刷机上的应用

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SINAMICS V90, 3 AC 400V 3.5KW

上海腾希电气技术有限公司

田礼科    :2232999615

SIEMENS授权代理商    主要产品有：

西门子S7-1500 S7-1200 SMART200 三个系列PLC

与V20变频器 G120C变频器 V90伺服

上海市松江区广富林路4855弄星月大业88号

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西门子V90伺服在印刷机上的应用               西门子V90伺服在印刷机上的应用

运动控制起源于早期的伺服控制（Servomechanism）。运动控制就是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行动作。

自上世纪80年代运动控制器得以应用以来，经历了三个发展阶段。阶段，以单片机和微处理器为核心的运动控制器，在一些需要点位控制、对轨迹要求不高的轮廓控制中有所应用；第二阶段是以芯片为核心处理器的运动控制器。由于可以驱动多轴联动，应用到了激光加工、纺织设备、电子产品加工等领域；第三阶段是基于PC总线、以DSP为核心的开放性运动控制器。这类运动控制器充分利用DSP的高速数据处理功能和配套器件的逻辑处理能力，提供了多轴协调运动和复杂的轨迹规划、实时插补运算、误差补偿、伺服滤波等功能，能够实现多轴伺服驱动、实时控制管理，而且方便使用者按实际工程要求进行个性化参数设置。

近年来，随着运动控制技术的不断创新和完善，基于PC总线的通用多轴联动运动控制器作为一个立的工业自动化控制类产品，得到了迅猛发展，被越来越多的产业领域接受，已经达到一个引人瞩目的市场规模。这种多轴联动的运动控制器，具有以下特点：

（1）硬件配置简单。按工程要求选用合适的运动控制器、计算机或工控机，插入PC总线，联接信号线即可构成硬件控制系统；

（2）可以使用PC机及其上位软件。完成运动控制器参数配置后，控制系统还可利用丰富的计算机资源；

（3）同一公司生产的运动控制器，其软件代码通用性能好，可移植性高。

目前运动控制器的代表产品有：西门子SIMOTION运动控制系统、美国Delta运动控制系统、台达运动控制系统、研华运动控制系统、固高运动控制系统、众为兴运动控制系统等等。这些运动控制器的差异，主要表现在硬件接口（输入/输出信号种类、性能）、软件接口（运动控制函数库、功能函数）的不同。

西门子SIMOTION运动控制器，是一系列特色的运动控制器产品。完整的SIMOTION运动控制由“一套系统”来完成所有的控制任务，特别适用于要求多部件联动机械设备的运动控制任务。一套完整的西门子SIMOTION运动控制系统，无论是C系列、 D系列还是P系列，均由三部分组成：即硬件平台、工程开发系统（参数设置模块）和实时软件模块。

SIMOTION各种运动控制器均使用同一种工程开发工具，实际工程中需要根据控制任务性质，选择运动控制器类型，即西门子运动控制器具有针对特定应用领域的优势。C\D\P型运动控制器的区别在于：

（1） SIMOTION C控制器采用S7-300 PLC模块化设计。该系列运动控制器具有多个模拟量驱动/步进电机驱动接口用于连接驱动器，而且带有若干数字量输入及输出端口。应用时，可以扩展S7-300的I/O模板及功能模板。 C系列具有的灵活性，可以满足许多工程应用领域的要求；

（2） SIMOTION D系列运动控制器是紧凑型系统，特点是集成了SINAMIC S多轴驱动系统在控制模板上，成为一个极其紧凑的、拥有控制器及驱动器的系统。该系列运动控制器将运动控制与驱动器功能集成在一起，因此系统具有极快的响应速度，SIMOTION D特别适应于小型机械；

（3） SIMOTION P 系列针对有开放性需求的控制任务，是基于PC的运动控制系统。采用具有实时处理能力的PC操作系统，除了完成SIMOTION控制任务之外，也能执行其它的PC应用程序，如操作员监控、过程数据分析、标准PC应用等等。

无论SIMOTION C型、SIMOTION D型、还是SIMOTION P型，其PC平台和系统资源相同，而且工程开发过程相似。此外，不同的硬件平台可以组合在一起，用于处理更为复杂的控制任务，因而具有功能搭配灵活，针对性强的特点。

本书选用SIMOTION C系列中的C240，是基于这款控制器应用性广泛、灵活性强、性价比好等因素的考虑。这款控制器集成了运动控制模块，执行元件可以是伺服电机或步进电机，也可以是变频电机或液压驱动元件。技术人员需要了解具体被控对象的工艺要求、参数设置模块和实时软件模块。C240应用已遍及众多领域，特别是交流伺服的多轴控制系统中，它能充分利用计算机资源，方便实现运动轨迹规划完成既定运动和伺服驱动。

书中内容从西门子运动控制器的工程应用出发，以清晰易懂的运动控制功能描述、结合多个典型案例，全面介绍了西门子运动控制器SIMOTION C240。本书典型案例来源于编者做过的工程项目，并查阅了大量公开和内部发行的资料。编者从实际工程应用的需要出发，有的放矢地介绍SIMOTION C系列中的C240系统构成、调试、参数设置等应用技术，相信读者在掌握了C240控制器基本原理和应用技能的基础上，可以较快地掌握其他型号的运动控制器控制复杂设备的方法。

内容简介

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本书从西门子运动控制器的应用出发，以清晰易懂的运动控制功能描述、典型的应用实例，详细、全面地介绍了西门子运动控制器中为通用的SIMOTION C240运动控制器的应用技术。
　　本书共分10章，第1章为C240 运动控制器系统的硬件组成；第2章介绍C240的开发软件SIMOTION SCOUT的基本使用方法；第3章介绍一个完整的实战全过程；第4章详细介绍在SCOUT软件中应用各种编程语言的编程方法；第5章介绍C240的一些特殊运动控制功能；第6、7章分别介绍轴的同步运动控制和路径控制编程；第8章介绍C240的通信方法；第9、10章以实战的方式分别详细介绍以电子齿轮、电子凸轮的同步控制为核心的电气伺服系统和液压伺服系统应用实例。
　　本书条例清晰、内容完整，并配有大量的截图，深入细致地阐述了运动控制器C240的开发应用，非常适合读者自学和掌握。
　　本书适用于广大工业产品用户、系统工程师、现场工程技术人员及大专院校相关师生，对从事机器人研发的工程技术人员和研究生具有较高的参考价值。" [1] 

目录

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第1章运动控制系统硬件组成1
　　1.1西门子运动控制器概述1
　　1.1.1应用背景与发展趋势1
　　1.1.2SIMOTION系统的组成及功能1
　　1.1.3硬件平台2
　　1.1.4SIMOTION软件结构6
　　1.2C240接口7
　　1.2.1SIMOTION C系列控制器对比7
　　1.2.2SIMOTION C接口7
　　1.2.3I/O模块扩展16
　　1.3C240的配置方案17
　　1.4SIMOTION的扩展模块IM17419
　　1.4.1概述19
　　1.4.2IM174的接口19
　　第2章SCOUT软件使用方法23
　　2.1SCOUT软件界面23
　　2.2项目管理24
　　2.3C240系统的硬件组态25
　　2.3.1C240本体的组态25
　　2.3.2I/O扩展模块的组态29
　　2.3.3网络组态31
　　2.3.4编程口设置31
　　2.4SIMOTION I/O变量管理32
　　2.4.1SIMOTION I/O变量的创建32
　　2.4.2I/O变量表的导入导出35
　　2.5轴对象的创建37
　　2.5.1概述37
　　2.5.2轴的单位39
　　2.5.3轴的创建39
　　2.6SIMOTION的任务执行系统40
　　2.6.1任务介绍40
　　2.6.2任务执行的级42
　　2.6.3执行系统的配置43

第3章SIMOTION项目实战初步49
　　3.1项目简介49
　　3.2SINAMICS V90伺服驱动器设置49
　　3.2.1SINAMICS V90伺服系统简介50
　　3.2.2实现位置控制的V90接线与参数设置53
　　3.3硬件组态55
　　3.4创建轴及工艺对象57
　　3.4.1创建轴57
　　3.4.2齿轮同步对象的配置60
　　3.4.3创建快速输出60
　　3.5编程61
　　3.5.1创建I/O变量表62
　　3.5.2编写手动控制程序62
　　3.5.3编写回零程序64
　　3.5.4编写自动运行程序65
　　3.5.5编写错误处理程序68
　　3.5.6编写主程序68
　　3.6执行系统分配与测试70
　　3.6.1执行系统分配70
　　3.6.2测试72
　　第4章SCOUT编程技巧73
　　4.1MCC编程操作74
　　4.1.1MCC程序的编辑界面74
　　4.1.2MCC编辑器的设置75
　　4.1.3MCC程序单元和MCC程序段76
　　4.1.4MCC指令的使用方法80
　　4.1.5MCC编程用变量的创建87
　　4.1.6子程序调用方法91
　　4.1.7系统函数使用97
　　4.1.8MCC程序的调试97
　　4.2MCC指令98
　　4.2.1基本指令98
　　4.2.2任务指令103
　　4.2.3程序结构语句105
　　4.2.4通信指令108
　　4.2.5单轴指令111
　　4.2.6外部编码器、快速测量输入以及快速输出指令124
　　4.2.7同步操作指令129
　　4.3ST语言编程144
　　4.3.1ST程序结构与文件操作144
　　4.3.2ST程序中数据类型的定义147
　　4.3.3ST程序中变量的定义152
　　4.3.4ST程序语句153
　　4.3.5FC/FB/Program编程159
　　4.4梯形图编程简介169

4.4.1LAD/FBD程序结构169
　　4.4.2FC子程序编程举例174
　　4.4.3FB子程序编程举例176
　　第5章轴工艺对象与快速输入输出工艺对象180
　　5.1快速测量输入工艺对象180
　　5.1.1基本概念180
　　5.1.2快速测量输入的配置183
　　5.1.3快速测量输入功能的编程187
　　5.2快速输出功能189
　　5.2.1快速输出的基本概念189
　　5.2.2快速输出的配置195
　　5.2.3快速输出的编程199
　　5.3轴的回零200
　　5.3.1概述200
　　5.3.2主动回零200
　　5.3.3被动回零208
　　5.3.4直接回零/设置零点位置209
　　5.3.5相对直接回零209
　　5.3.6值编码器回零210
　　5.3.7其他信息211
　　5.4SIMOTION轴的限位功能212
　　5.4.1设置轴的限位开关212
　　5.4.2设置轴的大加速度和加加速度213
　　5.4.3运行到固定停止点的设置215
　　5.5SIMOTION轴的反向间隙补偿功能215
　　5.5.1反向间隙补偿概念215
　　5.5.2间隙类型216
　　5.5.3增量式编码器轴的反向间隙补偿216
　　5.5.4值编码器轴的反向间隙补偿219
　　5.5.5状态显示221
　　5.6轴的监视功能222
　　5.6.1定位监视222
　　5.6.2零速监视223
　　5.6.3动态跟随误差监视223
　　5.6.4速度偏差监视224
　　第6章轴的同步运动控制编程225
　　6.1概述225
　　6.2同步的基本概念225
　　6.2.1主轴与从轴225
　　6.2.2电子齿轮226
　　6.2.3电子凸轮227
　　6.3同步运行过程229
　　6.3.1建立同步229
　　6.3.2解除同步235
　　6.4同步功能的配置与编程236

6.4.1电子齿轮位置同步的配置与编程236
　　6.4.2电子齿轮速度同步的配置与编程244
　　6.4.3电子凸轮同步的配置与编程245
　　6.5与同步相关的其他内容254
　　6.5.1主值切换254
　　6.5.2叠加同步256
　　6.5.3耦合规则257
　　6.5.4同步状态监控257
　　6.5.5同步运行监控258
　　第7章SIMOTION路径控制260
　　7.1路径插补运动概念260
　　7.1.1支持的运动模型260
　　7.1.2路径插补的基本原理261
　　7.2路径对象的配置261
　　7.3路径插补对象的MCC指令264
　　7.3.1路径插补对象的运动控制指令264
　　7.3.2路径插补对象的其他指令269
　　7.4路径运动控制的应用举例270
　　7.4.1二维直角坐标机械手运动学模型270
　　7.4.2创建路径插补对象271
　　7.4.3路径控制的MCC编程274
　　7.4.4MCC程序加入执行系统任务中280
　　7.4.5运行程序、跟踪监控281
　　7.4.6创建同步轴282
　　第8章C240的通信285
　　8.1C240与WinCC flexible的通信285
　　8.1.1概述285
　　8.1.2SIMOTION与flexible的通信配置286
　　8.1.3通过flexible控制SIMOTION的运行及停止289
　　8.1.4在flexible上显示SIMOTION工艺对象的报警信息290
　　8.1.5在flexible上显示SIMOTION的Cam曲线291
　　8.1.6用编程方式通过插补点生成CAM曲线301
　　8.2SIMOTION和 WinCC的工业以太网通信305
　　8.2.1概述305
　　8.2.2创建SIMOTION项目305
　　8.2.3从SCOUT中导出SIMOTION变量306
　　8.2.4向WinCC中导入SIMOTION变量307
　　8.3SIMOTION和OPC的通信309
　　8.3.1概述309
　　8.3.2SIMOTION实现OPC通信的条件310
　　8.3.3OPC数据的导出310
　　8.3.4配置PC站的OPC服务器310
　　8.3.5建立PC站的STEP项目311
　　8.3.6在SIMATIC NET中配置OPC符号315
　　8.3.7OPC通信测试317
　　第9章生产线上的空盒子吹出控制实例319
　　9.1项目简介319
　　9.2硬件组态319
　　9.3配置工艺对象320
　　9.3.1轴TO的配置320
　　9.3.2齿轮同步对象的配置324
　　9.3.3凸轮同步配置325
　　9.3.4快速点输出对象的配置327
　　9.4编写程序并分配执行系统328
　　9.4.1声明I/O变量330
　　9.4.2编写程序330

9.4.3分配执行系统346
　　9.5连接HMI设备346
　　第10章液压采样机械手控制实例347
　　10.1项目概述348
　　10.2电气控制系统设计349
　　10.3C240系统的硬件组态351
　　10.4液的配置355
　　10.4.1轴Axis_1(大臂油缸)的创建356
　　10.4.2其他实轴的创建358
　　10.4.3虚主轴Master的创建360
　　10.5液压阀特性测试361
　　10.5.1C240的测试编程361
　　10.5.2上位机测试界面的集成373
　　10.5.3联机测试374
　　10.5.4保存阀特性到项目中380
　　10.6同步过程的配置381
　　10.6.1同步凸轮曲线的创建381
　　10.6.2凸轮同步关系的配置382
　　10.6.3齿轮同步关系的配置383
　　10.7编写程序并分配到执行系统384
　　10.7.1声明I/O 变量384
　　10.7.2手动控制程序384
　　10.7.3自动采样控制程序391
　　10.7.4主控LAD程序404
　　10.7.5故障处理程序406
　　10.7.6执行系统任务407

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