西門子運動控制技術及工程應用目錄

第1章運動控制系統(tǒng)硬件組成1

1.1西門子運動控制器概述1

1.1.1應用背景與發(fā)展趨勢1

1.1.2SIMOTION系統(tǒng)的組成及功能1

1.1.3硬件平臺2

1.1.4SIMOTION軟件結構6

1.2C240接口7

1.2.1SIMOTION C系列控制器對比7

1.2.2SIMOTION C接口7

1.2.3I/O模塊擴展16

1.3C240的配置方案17

1.4SIMOTION的擴展模塊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擴展模塊的組態(tài)29

2.3.3網(wǎng)絡組態(tài)31

2.3.4編程口設置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變量表的導入導出35

2.5軸對象的創(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的任務執(zhí)行系統(tǒng)40

2.6.1任務介紹40

2.6.2任務執(zhí)行的優(yōu)先級42

2.6.3執(zhí)行系統(tǒng)的配置43

第3章SIMOTION項目實戰(zhàn)初步49

3.1項目簡介49

3.2SINAMICS V90伺服驅動器設置49

3.2.1SINAMICS V90伺服系統(tǒng)簡介50

3.2.2實現(xiàn)位置控制的V90接線與參數(shù)設置53

3.3硬件組態(tài)55

3.4創(chuàng)建軸及工藝對象57

3.4.1創(chuàng)建軸57

3.4.2齒輪同步對象的配置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編寫手動控制程序62

3.5.3編寫回零程序64

3.5.4編寫自動運行程序65

3.5.5編寫錯誤處理程序68

3.5.6編寫主程序68

3.6執(zhí)行系統(tǒng)分配與測試70

3.6.1執(zhí)行系統(tǒng)分配70

3.6.2測試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任務指令103

4.2.3程序結構語句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語言編程144

4.3.1ST程序結構與文件操作144

4.3.2ST程序中數(shù)據(jù)類型的定義147

4.3.3ST程序中變量的定義152

4.3.4ST程序語句153

4.3.5FC/FB/Program編程159

4.4梯形圖編程簡介169

4.4.1LAD/FBD程序結構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章軸工藝對象與快速輸入輸出工藝對象180

5.1快速測量輸入工藝對象180

5.1.1基本概念180

5.1.2快速測量輸入的配置183

5.1.3快速測量輸入功能的編程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主動回零200

5.3.3被動回零208

5.3.4直接回零/設置零點位置209

5.3.5相對直接回零209

5.3.6絕對值編碼器回零210

5.3.7其他信息211

5.4SIMOTION軸的限位功能212

5.4.1設置軸的限位開關212

5.4.2設置軸的最大加速度和加加速度213

5.4.3運行到固定停止點的設置215

5.5SIMOTION軸的反向間隙補償功能215

5.5.1反向間隙補償概念215

5.5.2間隙類型216

5.5.3增量式編碼器軸的反向間隙補償216

5.5.4絕對值編碼器軸的反向間隙補償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章軸的同步運動控制編程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同步運行過程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同步運行監(jiān)控258

第7章SIMOTION路徑控制260

7.1路徑插補運動概念260

7.1.1支持的運動模型260

7.1.2路徑插補的基本原理261

7.2路徑對象的配置261

7.3路徑插補對象的MCC指令264

7.3.1路徑插補對象的運動控制指令264

7.3.2路徑插補對象的其他指令269

7.4路徑運動控制的應用舉例270

7.4.1二維直角坐標機械手運動學模型270

7.4.2創(chuàng)建路徑插補對象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)任務中280

7.4.5運行程序、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flexible控制SIMOTION的運行及停止289

8.1.4在flexible上顯示SIMOTION工藝對象的報警信息290

8.1.5在flexible上顯示SIMOTION的Cam曲線291

8.1.6用編程方式通過插補點生成CAM曲線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項目305

8.2.3從SCOUT中導出SIMOTION變量306

8.2.4向WinCC中導入SIMOTION變量307

8.3SIMOTION和OPC的通信309

8.3.1概述309

8.3.2SIMOTION實現(xiàn)OPC通信的必備條件310

8.3.3OPC數(shù)據(jù)的導出310

8.3.4配置PC站的OPC服務器310

8.3.5建立PC站的STEP項目311

8.3.6在SIMATIC NET中配置OPC符號315

8.3.7OPC通信測試317

第9章生產(chǎn)線上的空盒子吹出控制實例319

9.1項目簡介319

9.2硬件組態(tài)319

9.3配置工藝對象320

9.3.1軸TO的配置320

9.3.2齒輪同步對象的配置324

9.3.3凸輪同步配置325

9.3.4快速點輸出對象的配置327

9.4編寫程序并分配執(zhí)行系統(tǒng)328

9.4.1聲明I/O變量330

9.4.2編寫程序330

9.4.3分配執(zhí)行系統(tǒng)346

9.5連接HMI設備346

第10章液壓采樣機械手控制實例347

10.1項目概述348

10.2電氣控制系統(tǒng)設計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液壓閥特性測試361

10.5.1C240的測試編程361

10.5.2上位機測試界面的集成373

10.5.3聯(lián)機測試374

10.5.4保存閥特性到項目中380

10.6同步過程的配置381

10.6.1同步凸輪曲線的創(chuàng)建381

10.6.2凸輪同步關系的配置382

10.6.3齒輪同步關系的配置383

10.7編寫程序并分配到執(zhí)行系統(tǒng)384

10.7.1聲明I/O 變量384

10.7.2手動控制程序384

10.7.3自動采樣控制程序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407

參考文獻4082100433B

本書從西門子運動控制器的應用出發(fā)，以清晰易懂的運動控制功能描述、典型的應用實例，詳細、全面地介紹了西門子運動控制器中最為通用的SIMOTION C240運動控制器的應用技術。

本書共分10章，第1章為C240 運動控制器系統(tǒng)的硬件組成；第2章介紹C240的開發(fā)軟件SIMOTION SCOUT的基本使用方法；第3章介紹一個完整的實戰(zhàn)全過程；第4章詳細介紹在SCOUT軟件中應用各種編程語言的編程方法；第5章介紹C240的一些特殊運動控制功能；第6、7章分別介紹軸的同步運動控制和路徑控制編程；第8章介紹C240的通信方法；第9、10章以實戰(zhàn)的方式分別詳細介紹以電子齒輪、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)應用實例。

本書條例清晰、內(nèi)容完整，并配有大量的截圖，深入細致地闡述了運動控制器C240的開發(fā)應用，非常適合讀者自學和掌握。

本書適用于廣大工業(yè)產(chǎn)品用戶、系統(tǒng)工程師、現(xiàn)場工程技術人員及大專院校相關專業(yè)師生，對從事機器人研發(fā)的工程技術人員和研究生具有較高的參考價值。"

運動控制起源于早期的伺服控制（Servomechanism）。運動控制就是對機械運動部件的位置、速度等進行實時的控制管理，使其按照預期的運動軌跡和規(guī)定的運動參數(shù)進行動作。

自上世紀80年代運動控制器得以應用以來，經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段，以單片機和微處理器為核心的運動控制器，在一些需要點位控制、對軌跡要求不高的輪廓控制中有所應用；第二階段是以專用芯片為核心處理器的運動控制器。由于可以驅動多軸聯(lián)動，應用到了激光加工、紡織設備、電子產(chǎn)品加工等領域；第三階段是基于PC總線、以DSP為核心的開放性運動控制器。這類運動控制器充分利用DSP的高速數(shù)據(jù)處理功能和配套器件超強的邏輯處理能力，提供了多軸協(xié)調(diào)運動和復雜的軌跡規(guī)劃、實時插補運算、誤差補償、伺服濾波等功能，能夠實現(xiàn)多軸伺服驅動、實時控制管理，而且方便使用者按實際工程要求進行個性化參數(shù)設置。

近年來，隨著運動控制技術的不斷創(chuàng)新和完善，基于PC總線的通用多軸聯(lián)動運動控制器作為一個獨立的工業(yè)自動化控制類產(chǎn)品，得到了迅猛發(fā)展，被越來越多的產(chǎn)業(yè)領域接受，已經(jīng)達到一個引人矚目的市場規(guī)模。這種多軸聯(lián)動的運動控制器，具有以下特點：

（1）硬件配置簡單。按工程要求選用合適的運動控制器、計算機或工控機，插入PC總線，聯(lián)接信號線即可構成硬件控制系統(tǒng)；

（2）可以使用PC機及其專用上位軟件。完成運動控制器參數(shù)配置后，控制系統(tǒng)還可利用豐富的計算機資源；

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

目前運動控制器的代表產(chǎn)品有：西門子SIMOTION運動控制系統(tǒng)、美國Delta運動控制系統(tǒng)、臺達運動控制系統(tǒng)、研華運動控制系統(tǒng)、固高運動控制系統(tǒng)、眾為興運動控制系統(tǒng)等等。這些運動控制器的差異，主要表現(xiàn)在硬件接口（輸入/輸出信號種類、性能）、軟件接口（運動控制函數(shù)庫、功能函數(shù)）的不同。

西門子SIMOTION運動控制器，是一系列極具特色的運動控制器產(chǎn)品。完整的SIMOTION運動控制由“一套系統(tǒng)”來完成所有的控制任務，特別適用于要求多部件聯(lián)動機械設備的運動控制任務。一套完整的西門子SIMOTION運動控制系統(tǒng)，無論是C系列、 D系列還是P系列，均由三部分組成：即硬件平臺、工程開發(fā)系統(tǒng)（參數(shù)設置模塊）和實時軟件模塊。

SIMOTION各種運動控制器均使用同一種工程開發(fā)工具，實際工程中需要根據(jù)控制任務性質，選擇運動控制器類型，即西門子運動控制器具有針對特定應用領域的優(yōu)勢。C\D\P型運動控制器的區(qū)別在于：

（1） SIMOTION C控制器采用S7-300 PLC模塊化設計。該系列運動控制器具有多個模擬量驅動/步進電機驅動接口用于連接驅動器，而且?guī)в腥舾蓴?shù)字量輸入及輸出端口。應用時，可以擴展S7-300的I/O模板及功能模板。 C系列具有極高的靈活性，可以滿足許多工程應用領域的要求；

（2） SIMOTION D系列運動控制器是緊湊型系統(tǒng)，特點是集成了SINAMIC S多軸驅動系統(tǒng)在控制模板上，成為一個極其緊湊的、擁有控制器及驅動器的系統(tǒng)。該系列運動控制器將運動控制與驅動器功能集成在一起，因此系統(tǒng)具有極快的響應速度，SIMOTION D特別適應于小型機械；

（3） SIMOTION P 系列針對有開放性需求的控制任務，是基于PC的運動控制系統(tǒng)。采用具有實時處理能力的PC操作系統(tǒng)，除了完成SIMOTION控制任務之外，也能執(zhí)行其它的PC應用程序，如操作員監(jiān)控、過程數(shù)據(jù)分析、標準PC應用等等。

無論SIMOTION C型、SIMOTION D型、還是SIMOTION P型，其PC平臺和系統(tǒng)資源相同，而且工程開發(fā)過程相似。此外，不同的硬件平臺可以組合在一起，用于處理更為復雜的控制任務，因而具有功能搭配靈活，針對性強的特點。

本書選用SIMOTION C系列中的C240，是基于這款控制器應用性廣泛、靈活性強、性價比好等因素的考慮。這款控制器集成了運動控制模塊，執(zhí)行元件可以是伺服電機或步進電機，也可以是變頻電機或液壓驅動元件。技術人員需要了解具體被控對象的工藝要求、參數(shù)設置模塊和實時軟件模塊。C240應用已遍及眾多領域，特別是交流伺服的多軸控制系統(tǒng)中，它能充分利用計算機資源，方便實現(xiàn)運動軌跡規(guī)劃完成既定運動和高精度伺服驅動。

書中內(nèi)容從西門子運動控制器的工程應用出發(fā)，以清晰易懂的運動控制功能描述、結合多個典型案例，全面介紹了西門子運動控制器SIMOTION C240。本書典型案例來源于編者做過的工程項目，并查閱了大量公開和內(nèi)部發(fā)行的資料。編者從實際工程應用的需要出發(fā)，有的放矢地介紹SIMOTION C系列中的C240系統(tǒng)構成、調(diào)試、參數(shù)設置等應用技術，相信讀者在掌握了C240控制器基本原理和應用技能的基礎上，可以較快地掌握其他型號的運動控制器控制復雜設備的方法。

前言

第1章　PLC運動控制技術概述

1.1　PLC運動控制技術

1.1.1　運動控制的概念

1.1.2　運動控制技術的基本要素

1.1.3　PLC與運動控制

1.1.4　運動控制系統(tǒng)的分類及其應用場合

1.2　PLC運動控制系統(tǒng)的組成及各部分的作用

1.2.1　工作人員操作站

1.2.2　運動控制器

1.2.3　驅動器

1.2.4　伺服機構

1.2.5　檢測裝置

1.2.6　機械裝置

1.3　PLC運動控制技術實訓設備

……

參考文獻2100433B

可作為職業(yè)院校學生學習PLC運動控制技術的實訓教材，也可供從事自動化系統(tǒng)設計與開發(fā)的工程技術人員進行系統(tǒng)設計和應用時參考。

作 者：葛云濤

出版社：機械工業(yè)出版社

叢書名：任務驅動式PLC編程及運動控制技術應用系列教程

ISBN：9787111278160

定 價：27.00