西門(mén)子運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)及工程應(yīng)用

本書(shū)從西門(mén)子運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用出發(fā)，以清晰易懂的運(yùn)動(dòng)控制功能描述、典型的應(yīng)用實(shí)例，詳細(xì)、全面地介紹了西門(mén)子運(yùn)動(dòng)控制器中最為通用的SIMOTION C240運(yùn)動(dòng)控制器的應(yīng)用技術(shù)。

本書(shū)共分10章，第1章為C240 運(yùn)動(dòng)控制器系統(tǒng)的硬件組成；第2章介紹C240的開(kāi)發(fā)軟件SIMOTION SCOUT的基本使用方法；第3章介紹一個(gè)完整的實(shí)戰(zhàn)全過(guò)程；第4章詳細(xì)介紹在SCOUT軟件中應(yīng)用各種編程語(yǔ)言的編程方法；第5章介紹C240的一些特殊運(yùn)動(dòng)控制功能；第6、7章分別介紹軸的同步運(yùn)動(dòng)控制和路徑控制編程；第8章介紹C240的通信方法；第9、10章以實(shí)戰(zhàn)的方式分別詳細(xì)介紹以電子齒輪、電子凸輪的同步控制為核心的電氣伺服系統(tǒng)和液壓伺服系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例。

本書(shū)條例清晰、內(nèi)容完整，并配有大量的截圖，深入細(xì)致地闡述了運(yùn)動(dòng)控制器C240的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，非常適合讀者自學(xué)和掌握。

本書(shū)適用于廣大工業(yè)產(chǎn)品用戶(hù)、系統(tǒng)工程師、現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員及大專(zhuān)院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生，對(duì)從事機(jī)器人研發(fā)的工程技術(shù)人員和研究生具有較高的參考價(jià)值。"

第1章運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件組成1

1.1西門(mén)子運(yùn)動(dòng)控制器概述1

1.1.1應(yīng)用背景與發(fā)展趨勢(shì)1

1.1.2SIMOTION系統(tǒng)的組成及功能1

1.1.3硬件平臺(tái)2

1.1.4SIMOTION軟件結(jié)構(gòu)6

1.2C240接口7

1.2.1SIMOTION C系列控制器對(duì)比7

1.2.2SIMOTION C接口7

1.2.3I/O模塊擴(kuò)展16

1.3C240的配置方案17

1.4SIMOTION的擴(kuò)展模塊IM17419

1.4.1概述19

1.4.2IM174的接口19

第2章SCOUT軟件使用方法23

2.1SCOUT軟件界面23

2.2項(xiàng)目管理24

2.3C240系統(tǒng)的硬件組態(tài)25

2.3.1C240本體的組態(tài)25

2.3.2I/O擴(kuò)展模塊的組態(tài)29

2.3.3網(wǎng)絡(luò)組態(tài)31

2.3.4編程口設(shè)置31

2.4SIMOTION I/O變量管理32

2.4.1SIMOTION I/O變量的創(chuàng)建32

2.4.2I/O變量表的導(dǎo)入導(dǎo)出35

2.5軸對(duì)象的創(chuàng)建37

2.5.1概述37

2.5.2軸的單位39

2.5.3軸的創(chuàng)建39

2.6SIMOTION的任務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)40

2.6.1任務(wù)介紹40

2.6.2任務(wù)執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)42

2.6.3執(zhí)行系統(tǒng)的配置43

第3章SIMOTION項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)初步49

3.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介49

3.2SINAMICS V90伺服驅(qū)動(dòng)器設(shè)置49

3.2.1SINAMICS V90伺服系統(tǒng)簡(jiǎn)介50

3.2.2實(shí)現(xiàn)位置控制的V90接線(xiàn)與參數(shù)設(shè)置53

3.3硬件組態(tài)55

3.4創(chuàng)建軸及工藝對(duì)象57

3.4.1創(chuàng)建軸57

3.4.2齒輪同步對(duì)象的配置60

3.4.3創(chuàng)建快速輸出60

3.5編程61

3.5.1創(chuàng)建I/O變量表62

3.5.2編寫(xiě)手動(dòng)控制程序62

3.5.3編寫(xiě)回零程序64

3.5.4編寫(xiě)自動(dòng)運(yùn)行程序65

3.5.5編寫(xiě)錯(cuò)誤處理程序68

3.5.6編寫(xiě)主程序68

3.6執(zhí)行系統(tǒng)分配與測(cè)試70

3.6.1執(zhí)行系統(tǒng)分配70

3.6.2測(cè)試72

第4章SCOUT編程技巧73

4.1MCC編程操作74

4.1.1MCC程序的編輯界面74

4.1.2MCC編輯器的設(shè)置75

4.1.3MCC程序單元和MCC程序段76

4.1.4MCC指令的使用方法80

4.1.5MCC編程用變量的創(chuàng)建87

4.1.6子程序調(diào)用方法91

4.1.7系統(tǒng)函數(shù)使用97

4.1.8MCC程序的調(diào)試97

4.2MCC指令98

4.2.1基本指令98

4.2.2任務(wù)指令103

4.2.3程序結(jié)構(gòu)語(yǔ)句105

4.2.4通信指令108

4.2.5單軸指令111

4.2.6外部編碼器、快速測(cè)量輸入以及快速輸出指令124

4.2.7同步操作指令129

4.3ST語(yǔ)言編程144

4.3.1ST程序結(jié)構(gòu)與文件操作144

4.3.2ST程序中數(shù)據(jù)類(lèi)型的定義147

4.3.3ST程序中變量的定義152

4.3.4ST程序語(yǔ)句153

4.3.5FC/FB/Program編程159

4.4梯形圖編程簡(jiǎn)介169

4.4.1LAD/FBD程序結(jié)構(gòu)169

4.4.2FC子程序編程舉例174

4.4.3FB子程序編程舉例176

第5章軸工藝對(duì)象與快速輸入輸出工藝對(duì)象180

5.1快速測(cè)量輸入工藝對(duì)象180

5.1.1基本概念180

5.1.2快速測(cè)量輸入的配置183

5.1.3快速測(cè)量輸入功能的編程187

5.2快速輸出功能189

5.2.1快速輸出的基本概念189

5.2.2快速輸出的配置195

5.2.3快速輸出的編程199

5.3軸的回零200

5.3.1概述200

5.3.2主動(dòng)回零200

5.3.3被動(dòng)回零208

5.3.4直接回零/設(shè)置零點(diǎn)位置209

5.3.5相對(duì)直接回零209

5.3.6絕對(duì)值編碼器回零210

5.3.7其他信息211

5.4SIMOTION軸的限位功能212

5.4.1設(shè)置軸的限位開(kāi)關(guān)212

5.4.2設(shè)置軸的最大加速度和加加速度213

5.4.3運(yùn)行到固定停止點(diǎn)的設(shè)置215

5.5SIMOTION軸的反向間隙補(bǔ)償功能215

5.5.1反向間隙補(bǔ)償概念215

5.5.2間隙類(lèi)型216

5.5.3增量式編碼器軸的反向間隙補(bǔ)償216

5.5.4絕對(duì)值編碼器軸的反向間隙補(bǔ)償219

5.5.5狀態(tài)顯示221

5.6軸的監(jiān)視功能222

5.6.1定位監(jiān)視222

5.6.2零速監(jiān)視223

5.6.3動(dòng)態(tài)跟隨誤差監(jiān)視223

5.6.4速度偏差監(jiān)視224

第6章軸的同步運(yùn)動(dòng)控制編程225

6.1概述225

6.2同步的基本概念225

6.2.1主軸與從軸225

6.2.2電子齒輪226

6.2.3電子凸輪227

6.3同步運(yùn)行過(guò)程229

6.3.1建立同步229

6.3.2解除同步235

6.4同步功能的配置與編程236

6.4.1電子齒輪位置同步的配置與編程236

6.4.2電子齒輪速度同步的配置與編程244

6.4.3電子凸輪同步的配置與編程245

6.5與同步相關(guān)的其他內(nèi)容254

6.5.1主值切換254

6.5.2疊加同步256

6.5.3耦合規(guī)則257

6.5.4同步狀態(tài)監(jiān)控257

6.5.5同步運(yùn)行監(jiān)控258

第7章SIMOTION路徑控制260

7.1路徑插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)概念260

7.1.1支持的運(yùn)動(dòng)模型260

7.1.2路徑插補(bǔ)的基本原理261

7.2路徑對(duì)象的配置261

7.3路徑插補(bǔ)對(duì)象的MCC指令264

7.3.1路徑插補(bǔ)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)控制指令264

7.3.2路徑插補(bǔ)對(duì)象的其他指令269

7.4路徑運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用舉例270

7.4.1二維直角坐標(biāo)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)模型270

7.4.2創(chuàng)建路徑插補(bǔ)對(duì)象271

7.4.3路徑控制的MCC編程274

7.4.4MCC程序加入執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)中280

7.4.5運(yùn)行程序、跟蹤監(jiān)控281

7.4.6創(chuàng)建同步軸282

第8章C240的通信285

8.1C240與WinCC flexible的通信285

8.1.1概述285

8.1.2SIMOTION與flexible的通信配置286

8.1.3通過(guò)flexible控制SIMOTION的運(yùn)行及停止289

8.1.4在flexible上顯示SIMOTION工藝對(duì)象的報(bào)警信息290

8.1.5在flexible上顯示SIMOTION的Cam曲線(xiàn)291

8.1.6用編程方式通過(guò)插補(bǔ)點(diǎn)生成CAM曲線(xiàn)301

8.2SIMOTION和 WinCC的工業(yè)以太網(wǎng)通信305

8.2.1概述305

8.2.2創(chuàng)建SIMOTION項(xiàng)目305

8.2.3從SCOUT中導(dǎo)出SIMOTION變量306

8.2.4向WinCC中導(dǎo)入SIMOTION變量307

8.3SIMOTION和OPC的通信309

8.3.1概述309

8.3.2SIMOTION實(shí)現(xiàn)OPC通信的必備條件310

8.3.3OPC數(shù)據(jù)的導(dǎo)出310

8.3.4配置PC站的OPC服務(wù)器310

8.3.5建立PC站的STEP項(xiàng)目311

8.3.6在SIMATIC NET中配置OPC符號(hào)315

8.3.7OPC通信測(cè)試317

第9章生產(chǎn)線(xiàn)上的空盒子吹出控制實(shí)例319

9.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介319

9.2硬件組態(tài)319

9.3配置工藝對(duì)象320

9.3.1軸TO的配置320

9.3.2齒輪同步對(duì)象的配置324

9.3.3凸輪同步配置325

9.3.4快速點(diǎn)輸出對(duì)象的配置327

9.4編寫(xiě)程序并分配執(zhí)行系統(tǒng)328

9.4.1聲明I/O變量330

9.4.2編寫(xiě)程序330

9.4.3分配執(zhí)行系統(tǒng)346

9.5連接HMI設(shè)備346

第10章液壓采樣機(jī)械手控制實(shí)例347

10.1項(xiàng)目概述348

10.2電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)349

10.3C240系統(tǒng)的硬件組態(tài)351

10.4液壓軸的配置355

10.4.1軸Axis_1(大臂油缸)的創(chuàng)建356

10.4.2其他實(shí)軸的創(chuàng)建358

10.4.3虛主軸Master的創(chuàng)建360

10.5液壓閥特性測(cè)試361

10.5.1C240的測(cè)試編程361

10.5.2上位機(jī)測(cè)試界面的集成373

10.5.3聯(lián)機(jī)測(cè)試374

10.5.4保存閥特性到項(xiàng)目中380

10.6同步過(guò)程的配置381

10.6.1同步凸輪曲線(xiàn)的創(chuàng)建381

10.6.2凸輪同步關(guān)系的配置382

10.6.3齒輪同步關(guān)系的配置383

10.7編寫(xiě)程序并分配到執(zhí)行系統(tǒng)384

10.7.1聲明I/O 變量384

10.7.2手動(dòng)控制程序384

10.7.3自動(dòng)采樣控制程序391

10.7.4主控LAD程序404

10.7.5故障處理程序406

10.7.6執(zhí)行系統(tǒng)指定任務(wù)407

參考文獻(xiàn)4082100433B

運(yùn)動(dòng)控制起源于早期的伺服控制（Servomechanism）。運(yùn)動(dòng)控制就是對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度等進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理，使其按照預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)作。

自上世紀(jì)80年代運(yùn)動(dòng)控制器得以應(yīng)用以來(lái)，經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。第一階段，以單片機(jī)和微處理器為核心的運(yùn)動(dòng)控制器，在一些需要點(diǎn)位控制、對(duì)軌跡要求不高的輪廓控制中有所應(yīng)用；第二階段是以專(zhuān)用芯片為核心處理器的運(yùn)動(dòng)控制器。由于可以驅(qū)動(dòng)多軸聯(lián)動(dòng)，應(yīng)用到了激光加工、紡織設(shè)備、電子產(chǎn)品加工等領(lǐng)域；第三階段是基于PC總線(xiàn)、以DSP為核心的開(kāi)放性運(yùn)動(dòng)控制器。這類(lèi)運(yùn)動(dòng)控制器充分利用DSP的高速數(shù)據(jù)處理功能和配套器件超強(qiáng)的邏輯處理能力，提供了多軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜的軌跡規(guī)劃、實(shí)時(shí)插補(bǔ)運(yùn)算、誤差補(bǔ)償、伺服濾波等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)多軸伺服驅(qū)動(dòng)、實(shí)時(shí)控制管理，而且方便使用者按實(shí)際工程要求進(jìn)行個(gè)性化參數(shù)設(shè)置。

近年來(lái)，隨著運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的不斷創(chuàng)新和完善，基于PC總線(xiàn)的通用多軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制器作為一個(gè)獨(dú)立的工業(yè)自動(dòng)化控制類(lèi)產(chǎn)品，得到了迅猛發(fā)展，被越來(lái)越多的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域接受，已經(jīng)達(dá)到一個(gè)引人矚目的市場(chǎng)規(guī)模。這種多軸聯(lián)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制器，具有以下特點(diǎn)：

（1）硬件配置簡(jiǎn)單。按工程要求選用合適的運(yùn)動(dòng)控制器、計(jì)算機(jī)或工控機(jī)，插入PC總線(xiàn)，聯(lián)接信號(hào)線(xiàn)即可構(gòu)成硬件控制系統(tǒng)；

（2）可以使用PC機(jī)及其專(zhuān)用上位軟件。完成運(yùn)動(dòng)控制器參數(shù)配置后，控制系統(tǒng)還可利用豐富的計(jì)算機(jī)資源；

（3）同一公司生產(chǎn)的運(yùn)動(dòng)控制器，其軟件代碼通用性能好，可移植性高。

目前運(yùn)動(dòng)控制器的代表產(chǎn)品有：西門(mén)子SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、美國(guó)Delta運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、研華運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、固高運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、眾為興運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等等。這些運(yùn)動(dòng)控制器的差異，主要表現(xiàn)在硬件接口（輸入/輸出信號(hào)種類(lèi)、性能）、軟件接口（運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)庫(kù)、功能函數(shù)）的不同。

西門(mén)子SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制器，是一系列極具特色的運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品。完整的SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制由“一套系統(tǒng)”來(lái)完成所有的控制任務(wù)，特別適用于要求多部件聯(lián)動(dòng)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)。一套完整的西門(mén)子SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，無(wú)論是C系列、 D系列還是P系列，均由三部分組成：即硬件平臺(tái)、工程開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（參數(shù)設(shè)置模塊）和實(shí)時(shí)軟件模塊。

SIMOTION各種運(yùn)動(dòng)控制器均使用同一種工程開(kāi)發(fā)工具，實(shí)際工程中需要根據(jù)控制任務(wù)性質(zhì)，選擇運(yùn)動(dòng)控制器類(lèi)型，即西門(mén)子運(yùn)動(dòng)控制器具有針對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。C\D\P型運(yùn)動(dòng)控制器的區(qū)別在于：

（1） SIMOTION C控制器采用S7-300 PLC模塊化設(shè)計(jì)。該系列運(yùn)動(dòng)控制器具有多個(gè)模擬量驅(qū)動(dòng)/步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)接口用于連接驅(qū)動(dòng)器，而且?guī)в腥舾蓴?shù)字量輸入及輸出端口。應(yīng)用時(shí)，可以擴(kuò)展S7-300的I/O模板及功能模板。 C系列具有極高的靈活性，可以滿(mǎn)足許多工程應(yīng)用領(lǐng)域的要求；

（2） SIMOTION D系列運(yùn)動(dòng)控制器是緊湊型系統(tǒng)，特點(diǎn)是集成了SINAMIC S多軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在控制模板上，成為一個(gè)極其緊湊的、擁有控制器及驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)。該系列運(yùn)動(dòng)控制器將運(yùn)動(dòng)控制與驅(qū)動(dòng)器功能集成在一起，因此系統(tǒng)具有極快的響應(yīng)速度，SIMOTION D特別適應(yīng)于小型機(jī)械；

（3） SIMOTION P 系列針對(duì)有開(kāi)放性需求的控制任務(wù)，是基于PC的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。采用具有實(shí)時(shí)處理能力的PC操作系統(tǒng)，除了完成SIMOTION控制任務(wù)之外，也能執(zhí)行其它的PC應(yīng)用程序，如操作員監(jiān)控、過(guò)程數(shù)據(jù)分析、標(biāo)準(zhǔn)PC應(yīng)用等等。

無(wú)論SIMOTION C型、SIMOTION D型、還是SIMOTION P型，其PC平臺(tái)和系統(tǒng)資源相同，而且工程開(kāi)發(fā)過(guò)程相似。此外，不同的硬件平臺(tái)可以組合在一起，用于處理更為復(fù)雜的控制任務(wù)，因而具有功能搭配靈活，針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。

本書(shū)選用SIMOTION C系列中的C240，是基于這款控制器應(yīng)用性廣泛、靈活性強(qiáng)、性?xún)r(jià)比好等因素的考慮。這款控制器集成了運(yùn)動(dòng)控制模塊，執(zhí)行元件可以是伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，也可以是變頻電機(jī)或液壓驅(qū)動(dòng)元件。技術(shù)人員需要了解具體被控對(duì)象的工藝要求、參數(shù)設(shè)置模塊和實(shí)時(shí)軟件模塊。C240應(yīng)用已遍及眾多領(lǐng)域，特別是交流伺服的多軸控制系統(tǒng)中，它能充分利用計(jì)算機(jī)資源，方便實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃完成既定運(yùn)動(dòng)和高精度伺服驅(qū)動(dòng)。

書(shū)中內(nèi)容從西門(mén)子運(yùn)動(dòng)控制器的工程應(yīng)用出發(fā)，以清晰易懂的運(yùn)動(dòng)控制功能描述、結(jié)合多個(gè)典型案例，全面介紹了西門(mén)子運(yùn)動(dòng)控制器SIMOTION C240。本書(shū)典型案例來(lái)源于編者做過(guò)的工程項(xiàng)目，并查閱了大量公開(kāi)和內(nèi)部發(fā)行的資料。編者從實(shí)際工程應(yīng)用的需要出發(fā)，有的放矢地介紹SIMOTION C系列中的C240系統(tǒng)構(gòu)成、調(diào)試、參數(shù)設(shè)置等應(yīng)用技術(shù)，相信讀者在掌握了C240控制器基本原理和應(yīng)用技能的基礎(chǔ)上，可以較快地掌握其他型號(hào)的運(yùn)動(dòng)控制器控制復(fù)雜設(shè)備的方法。

前言

第1章　PLC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)概述

1.1　PLC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)

1.1.1　運(yùn)動(dòng)控制的概念

1.1.2　運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的基本要素

1.1.3　PLC與運(yùn)動(dòng)控制

1.1.4　運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)及其應(yīng)用場(chǎng)合

1.2　PLC運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及各部分的作用

1.2.1　工作人員操作站

1.2.2　運(yùn)動(dòng)控制器

1.2.3　驅(qū)動(dòng)器

1.2.4　伺服機(jī)構(gòu)

1.2.5　檢測(cè)裝置

1.2.6　機(jī)械裝置

1.3　PLC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)實(shí)訓(xùn)設(shè)備

……

參考文獻(xiàn)2100433B

可作為職業(yè)院校學(xué)生學(xué)習(xí)PLC運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的實(shí)訓(xùn)教材，也可供從事自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)的工程技術(shù)人員進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用時(shí)參考。

作 者：葛云濤

出版社：機(jī)械工業(yè)出版社

叢書(shū)名：任務(wù)驅(qū)動(dòng)式PLC編程及運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用系列教程

ISBN：9787111278160

定 價(jià)：27.00