任务5.3 HMI通信控制S120驱动2轴同步

HMI通信控制S120驱动2轴同步任务导入任务引入CIMC“西门子杯”中国智能制造挑战赛智能制造工程设计与应用“运控系统设计开发”赛项以智能工厂、智能车间、智能生产线运动系统为应用背景，以印刷包装、缠绕、剪切、抓取、机床、机器人等工业场景中的精准定位、同步、跟踪为应用主题。涉及运动控制系统（如张力控制、多轴同步、速度控制等）的综合分析、智能算法开发、控制方案设计、实施、模块开发及异常事故处理，鼓励控制方案及算法的创新。本任务以如图竞赛设备为载体，实现HMI通信控制S120驱动2轴同步，HMI参考画面如图所示。任务引入设置大、小圆盘的使能、回零、启动按钮，设定速度、实时速度和实时位置等。完成小圆盘对大圆盘的追随动作，可以将小圆盘的运动方式设置为“定位”，并以大圆盘的当前位置设置为小圆盘的定位目标，大圆盘的运动方式随意。任务目标任务目标（1）理解S120基本定位器的MDI功能及其相关参数（p2647、p2648、p2649、p2653等）的作用。（2）掌握HMI与S120直接通信的变量地址确定方法（装置号、参数下标换算）。1.

知识目标任务目标2.能力目标1.能通过Startdrive配置S120的MDI变量连接。2.能计算S120参数对应的HMI变量地址。3.能组态HMI画面（使能、回零、启动、速度设定、位置显示）并实现小圆盘追随大圆盘。式）。（1）通过伺服同步任务的实现，增强科技报国信心。（2）养成规则意识、标准意识和5S管理的职业素养，培养开拓创新的科学精神。任务目标3.素质目标任务准备G120变频器现场总线接口S120变量连接在S120的基本定位器中，有一个“设定值直接设定（MDI）”功能。（1）激活基本定位后，激活大圆盘与小圆盘的MDI的功能进行变量连接，如图所示。注意参数显示模式，有标准和专家两种模式，标准只能显示部分的参数，必须切换至专家模式。S120变量连接（2）接收方式选择p2649：设置在“MDI”运行方式下传送方式的信号源。p2649=1，连续传送数值；p2649=0，通过脉冲触发传送数值，在p2650=0/1信号触发时，传送数值。这里为使大小圆盘同步运行平滑，这里选择连续传送数值。（3）选择p2647：“MDI”运行方式选择的信号源。p2647=1，激活MDI功能（有效），这里可使用外部开关，或传输数据控制。在运行过程中，此参数应始终为1，需要停止时，切换为0。（4）中间停（低位有效）p2640：设置“无中间停/中间停”的信号源。p2640=1，无中间停；p2640=0，有信号。该信号只在运行方式“运行程序段”和“设定值直接设定/MDI”下有效。中间停激活时，用设定的减速（p2620或p2645）制动。本任务此参数设置为1。S120变量连接（5）取消运行任务（低位生效）p2641：设置“不取消运行任务/取消运行任务”的信号源。p2641=1，不取消运行任务；p2641=0，取消运行任务。该信号只在运行方式“运行程序段”和“MDI”下有效。在激活“取消运行程序段”时，用最大减速度（p2573）进行制动。本任务此参数设置为1。（6）定位类型p2648：设置“MDI”运行方式下的定位类型。p2648=1，绝对定位已选择，必须设置参考点（r2684.11=1），才能运行；p2648=0，相对定位已选择，无需设置参考点，便可运行。对于大圆盘，因为采用速度模式，此处无需设置；对于小圆盘，因为要以大圆盘的当前位置为定位目标，必须用绝对定位，设为1。（7）调整p2653：设置“MDI”运行方式下“调整”的信号源。p2653=1，调整（速度）模式；p2653=0，位置模式。在“设定值直接设定/MDI”运行方式下可以在调整和定位之间来回切换。适用于“调整”（BI：p2653=1信号），必须通过BIp2651和p2652选择运行方向。大圆盘选择“调整”，即速度模式运行；小圆盘选择“定位”，即位置模式运行。S120变量连接（8）方向旋转正向p2651：设置“MDI”运行方式下选择正向的信号源。“调整”模式下，该BI可以指定运行方向。如果选择两个方向（p2651，p2652），轴停止止不动；如果取消选择两个方向（p2651，p2652），轴保持静止。“定位”模式下，在模数补偿激活（BI：p2577=1）、绝对定位激活（BI：p2648=1）时，BIp2651和p2652指定运行方向的方法见下表。对于大小圆盘，此处均选择1，即同为正方向运行BI：p2651BI：p2652功能00按照最短行程绝对定位10在正方向上绝对定位01在负方向上绝对定位11在最短行程上绝对定位S120变量连接（9）旋转方向负向p2652：设置“MDI”运行方式下选择负向的信号源。“调整”模式，该BI可以指定运行方向。如果选择两个方向（p2651，p2652），轴静止不动；如果取消选择两个方向（p2651，p2652），轴保持静止。“定位”模式，在模数补偿激活（BI：p2577=1）、绝对定位激活（BI：p2648=1）时，BIp2651和p2652指定运行方向的方法同前面表格。（10）急动限制激活p2575：设置激活急动限制的信号源。BI：p2575=1，激活；或者p2575=0，禁用。当BI：p2575=0信号，运行程序段中的指令RUCK。参数功能，与p2574相关。只有驱动处于静止时，该BI上信号状态的修改才被传送。本任务此参数不需设置。S120变量连接（11）位置设定值p2642：设置“MDI”运行方式下位置设定值的信号源。位置设定值取决于p2649，持续传送或因脉冲沿的触发传送，位置设定值会换算为长度单位LU，参见：p2648、p2649、p2650、p2690。注意：该参数可能受p0922或p2079保护，无法修改。对于大圆盘，此处不需设置；对于小圆盘，此处关联大圆盘的当前位置，（驱动轴1的参数r2621）。（12）速度设定值p2643：设置“MDI”运行方式下速度设定值的信号源。速度设定值取决于p2649，持续传送或脉冲沿的触发传送，速度设定值被换算为1000LU/min，参见：p2649、p2650、p2691。注意：该参数可能受p0922或p2079保护，无法修改。对于大圆盘，此处设置值即为大圆盘的设置速度，可关联至触摸屏，按需要修改；对于小圆盘，此处设置值为小圆盘追赶大圆盘的速度，必须大于大圆盘的速度。S120变量连接（13）速度倍率p2646：设置速度倍率的信号源。该速度倍率在“MDI”，“运行程序段”，“JOG”及“回参考点”（返回参考凸轮时）运行方式下有效。注意：该参数可能受p0922或p2079保护，无法修改。本任务此参数不需要设置。（14）加速度倍率p2644：设置“MDI”运行方式下加速度倍率的信号源。加速度倍率取决于p2649，持续传送或因脉冲沿的触发传送，信号值4000hex（16384dec）相当于100%。参见：p2649、p2650、p2692。注意：该参数可能受p0922或p2079保护，无法修改。（15）减速倍率p2645：设置“MDI”运行方式下减速倍率的信号源。如果在计算运行曲线时发现，不换向时使用编程的减速倍率无法达到目标位置，则采用动态值中的更大的减速倍率。减速倍率与p2649相关，持续传送或因脉冲沿的触发传送，信号值4000hex（16384dec）相当于100%。参见：p2649、p2650、p2693。注意：该参数可能受p0922或p2079保护，无法修改。S120变量连接（16）配置固定设定值，参数p2642、p2643、p2644、p2645的设置如下图所示。S120变量连接（17）位置p2690、p2691：设置位置固定设定值。参见：p2642、p2648、p2643，在标准下确定以下BICO互连：CI：p2642=r2690，CI：p2643=r2691。（18）加速度超调p2692：加速度倍率固定设定值设置。参见：p2572、p2644，正常情况下生成以下BICO布线：CI：p2644=r2692，该百分比值以最大加速度为基准（p2572）。（19）减速度超调p2693：减速倍率固定设定值设置。参见：p2573、p2645，正常情况下生成以下BICO线：CI：p2645=r2693，该百分比值以最大减速度（p2573）为基准。HMI通信控制S120HMI和S120的直接通信与HMI和PLC的通信的方法基本是相同的，将S120作为一个站，HMI直接对站进行数据的读取。需要注意的是除了需要知道地址，还需要知道变量的变量名。变量地址的设定规则如下：DB:=参数号，DBX:=1024*装置号+参数下标，注X可为W或D，根据S120参数的数据类型而定。例如：读写CU的p2098.1变量地址为DB2098.DBD1025，数据类型：DWORD；其中DBD中的1025=1024*1（装置号）+1（参数下标）。读写SERVO_01的p2643.0变量地址为DB2643.DBD2048，数据类型：REAL；其中DBD中的2048=1024*2（装置号）+0（参数下标）。装置号在驱动设备概览中查看，如下图所示。HMI通信控制S120HMI通信控制S120（1）新建连接参考项目2任务2添加HMI。如图所示，新建HMI与S120的连接，连接方式选S7-300/400，HMI的地址可以在开机时设置，PLC端的地址即为S120的地址，扩展插槽和机架均设为0。HMI通信控制S120（2）新建变量在HMI默认变量表中建立上图HMI参考画面中关联S120的变量，以大圆盘的设置速度p2643为例，如下图所示。“大圆盘的设定速度”IO域，连接p2643即可，请参考p2643建立并连接其他变量任务实施根据任务要求，每组配备配电盘或试验台；安装有TIAPortal软件（含Startdrive组件）的电脑1台；S120和伺服电动机1套、开关电源1个、断路器（带漏电保护）1个、熔断器1个、导线若干、万用表1块、电工常用工具1套、评分评价表各1套。请同学们根据任务和实训设备情况采用扑克牌分组法分组，完成项目分工计划表。组名

小组LOGO

组训

团队成员学号

角色

职责

分工计划表前面项目4任务4已经完成电路和网络连接，用TIAPortal软件，创建新项目，设置S120的IP地址和子网掩码，分配设备名称，添加S120驱动器组件。在此基础上，连接S120的变量。对照S120变量连接评分进行自评和互评。评分点配分评分标准自评得分互评得分S120变量连接40能够用TIAPortal软件设置S120的IP地址、设备名称，添加S120，连接变量，实现任务要求，错误1处扣1分

S120变量连接S120变量连接评分表添加HMI设备，连接S120，添加HMI变量，组态画面中的按钮、IO域等，关联变量。下载到触摸屏，运行调试。对照实施检查评分表，进行自评和互评。评分点配分评分标准自评得分互评得分HMI组态与调试20能够实现HMI控制2轴伺服同步。不能实现或错误1处扣4分

HMI组态与调试任务评价组内检查完成，各小组顺序交叉验收，填写验收报告表。项目名称

建设单位

项目验收人员

验收时间

项目概况

存在问题

完成时间

验收结果功能测试技术水平施工质量材料归档

表

项目验收报告检查验收各组展示作品，介绍任务完成过程、制作展示PPT、整理技术文档并提交汇报材料，同时进行小组自评、组间互评、教师评价，完成考核评价表。展示评价评价考核评价表项目名称评价内容分值评价分数自评互评师评职业素养考核项目35%

穿劳保服和电工绝缘鞋，整洁5

安全意识、责任意