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上海地友自動化設備有限公司
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西門子變頻器6SL3320-1TE37-5AA3 單電機模塊輸入：直流510～720V輸出：3AC 0～480V，額定功率755A：400千瓦底盤單元IP00內部空氣冷卻，包括DRIVE-CYQ電纜
西門子變頻器6SL3320-1TE37-5AA3 單電機模塊 額定功率755A 400千瓦
本文主要介紹了如何使用CPU 1217C通過PROFINET 連接SINAMICS V90伺服系統實現位置閉環控制。其中對S7-1200 V4.0、V4.1固件版本的運動控制功能、工藝對象的組態和V90 PN的相關參數設置作了簡要介紹。
S7-1200 CPU固件版本從V3.0開始已經支持多4路PTO輸出，以CPU1214C（6ES7214-1AG31-0XB0）為例，其CPU本體支持4路PTO輸出，其中PTO 1、PTO 2的頻率范圍為 2 Hz ≤ f ≤ 100 kHz，PTO 3 、PTO 4的頻率范圍為2 Hz ≤ f ≤ 20 kHz。
S7-1200 CPU V4.0固件版本雖然也只支持4路PTO輸出，但是PTO的信號類型可以進行選擇，支持的信號類型見表2-1 PTO 信號類型所示。
信號類型 | 脈沖發生器輸出數目 |
脈沖 A 和 方向 B（禁用方向輸出） | 1 |
脈沖 A 和 方向 B | 2 |
加計數 A 和減計數 B | 2 |
A/B 相移 | 2 |
A/B 相移 - 四倍頻 | 2 |
表2-1 PTO信號類型
V4.0固件版本的CPU高速脈沖信號發生器輸出地址可以自由分配給PTO，輸出地址分配與輸出頻率范圍見表2-2 脈沖信號發生器地址分配所示。
CPU本體 | Q0.0 | Q0.1 | Q0.2 | Q0.3 | Q0.4 | Q0.5 | Q0.6 | Q0.7 | Q1.0 | Q1.1 |
CPU1211C (DC/DC/DC) | 100KHz | 100KHz | 100KHz | 100KHz | — | — | — | — | — | — |
CPU1212C (DC/DC/DC) | 100KHz | 100KHz | 100KHz | 100KHz | 30KHz | 30KHz | — | — | — | — |
CPU1214C (DC/DC/DC) | 100KHz | 100KHz | 100KHz | 100KHz | 30KHz | 30KHz | 30KHz | 30KHz | 30KHz | 30KHz |
CPU1215C (DC/DC/DC) | 100KHz | 100KHz | 100KHz | 100KHz | 30KHz | 30KHz | 30KHz | 30KHz | 30KHz | 30KHz |
CPU1217C (DC/DC/DC) | 1MHz | 1MHz | 1MHz | 1MHz | 100KHz | 100KHz | 100KHz | 100KHz | 100KHz | 100KHz |
表2-2 脈沖信號發生器地址分配
以CPU1214C CPU本體輸出地址(6ES7214-1AG40-0XB0)為例，示例幾種可能的PTO信號類型組合方式，見表2-3 脈沖方向組態所示：
l 示例1：4-100KHz PTO，不帶方向輸出。
l 示例2：2-100KHz PTO 和 2-30KHz PTO，脈沖A+方向B輸出。
l 示例3：4-100KHz PTO，脈沖A+方向B輸出，其中脈沖A 100KHz，方向B 30KHz。
表2-3 脈沖方向組態
S7-1200 CPU V4.1固件版本不僅支持通過PTO輸出方式對伺服電機進行開環控制，而且支持通過PROFIdrive或者模擬量輸出（AQ）方式對伺服電機進行閉環控制，見表2-4驅動器連接方式所示。本文中例子就是使用PROFIdrive方式對SINAMICS V90 PN進行閉環控制。
驅動器連接 | 軸的閉環/開環控制 | 編碼器連接 |
PTO | 速度控制、開環 | - |
模擬量輸出 | 位置控制、閉環 | • 高速計數器 (HSC) 上的編碼器 • 工藝模塊 (TM) 上的編碼器 • PROFIdrive 編碼器（位于PROFINET) |
PROFIdrive | 位置控制、閉環 | • 驅動器上的編碼器 • 高速計數器 (HSC) 上的編碼器 • 工藝模塊 (TM) 上的編碼器 • PROFIdrive 編碼器（位于 PROFINET)
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西門子變頻器6SL3320-1TE37-5AA3 單電機模塊 額定功率755A 400千瓦
表2-4 驅動器連接方式
SINAMICS V90 是西門子推出的一款小型、高效便捷的伺服系統。SINAMICS V90 驅動器與 SIMOTICS S-1FL6 電機組成的伺服系統是面向標準通用伺服市場的驅動產品，覆蓋0.05kW～7kw 功率范圍。
2016 年 7 月底，推出了帶PROFINET 接口的 V90 驅動器，配合SIEMENS PLC, 能夠組成一套完善的、經濟的、可靠的運動控制解決方案。SINAMICS V90 PROFINET (PN) 版本有 2個RJ45 接口用于與 PLC 的 PROFINET 通信連接，支持 PROFIdrive 運動控制協議。它也可以集成到博途中與 S7-1200，S7-1500 連接。
當前版本V90 PN (V10000)重要信息及限制：
(1) 不支持驅動中的 IPos 控制方式，不支持 SIMATIC 控制器的 SINA_POS 功能塊，只支持SINA_SPEED 功能塊。
(2) SINAMICS V90 PN 支持 SIMATIC PLC 的工藝對象(TO)，可通過 TO 實現位置及速度的控制，如 S7-1500 T-CPU, S7-1500 及 S7-1200。
(3) 機器的動態響應與負載及電機的轉動慣量比有關，建議不要大于 5:1。對于低速運行、高精度或高動態響應的應用，不建議選擇 TTL 編碼器的電機。
(4) SINAMICS V90 PN 版本獨立于當前的 SINAMCIS V90 脈沖串的控制器，它不支持 PTI、脈沖加方向、模擬量和USS/Modbus RTU 通信等控制方式。
(5) SINAMICS V90 PN 只支持 PROFINET 通信，支持西門子標準報文 1，2，3，5，102，105，支持 DSC控制。
注：本例中 SINAMICS V90 PN 需要選擇標準報文3。
PROFINET IO 是一種基于以太網的實時協議。在工業自動化應用中作為高級網絡使用。一個完整的POFINET IO 網絡包括以下設備：
l IO 控制器：典型的是 PLC，用于控制整個系統
l IO 設備：一個分散式 IO 設備（例如，編碼器，傳感器），通過 IO 控制器控制
l IO 檢測器：HMI（人機接口）或個人計算機，用于診斷或調試
PROFINET 提供兩種實時通信，PROFINET IO RT（實時）和 PROFINET IO IRT（等時實時）。實時通道用于 IO 數據和報警的傳輸。在 PROFINET IO RT 通道中，實時數據通過優先以太網幀進行傳輸。沒有特殊的硬件要求。
SINAMICS V90 PN基于PROFINET IO RT（實時），其循環周期可達到 4 ms。基于PROFINET IO IRT 通道可用于傳輸具有更加精確時間要求的數據。其循環周期可達 2 ms，但需要具有特殊硬件的 IO 設備和開關的支持。
所有的診斷和配置數據通過非實時（NRT）通道進行傳輸。使用 TCP/IP 協議。因而，沒有可確定的循環周期，其循環周期可能超過 100 ms。
SIMATIC S7-1200 目前僅支持PROFINET IO RT 通訊，所以后面章節所講的與 SINAMICS V90 PN 連接做位置控制是通過PROFINET IO RT 通訊來實現的。
單電機模塊 額定功率755A 400千瓦
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