-
湖南西乾电气设备有限公司
主营：西门子代理商,西门子PLC代理商,西门子V90代理商
湖南西乾电气设备有限公司
主营：西门子代理商,西门子PLC代理商,西门子V90代理商
12
武汉西门子V90代理商西门子V90代理商西门子V90授权代理商西门子V90伺服代理商
湖南西乾电气设备有限公司在经营活动中精益求精，具备如下业务优势：
1、SIMATIC S7系列PLC：S7-200/S7-200SMART/S7-1200/S7-300/S7-400/ET200/S7-1500
2、逻辑控制模块 LOGO！230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等
3、SITOP系列直流电源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A
SIEMENS HMI触摸屏：TD200/TD400C/SMART700IE/SMART1000IE/TP700/TP1200/TP900/TP1500
SIEMENS 交、直流传动装置
1、 交流变频器及伺服：MM420/430/440、G120、G110、V10、V20、V60、V70、V80、V90及6SE70系列（FC、VC、SC）
2、全数字直流调速装置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70、6RA80系列
SIEMENS 数控伺服
1、数控系统：840D、802S/C、802SL、828D、801D ：6FC5210,6FC6247,6FC5357,6FC5211,6FC5200,6FC5510
2、伺服系统： 611A/U/D:6SN1123,6SN1145,6SN1146,6SN1118,6SN1110,6SN1124,6SN1125,6SN1128
3、伺服系统：S120: 6SL304、6SL3210、6SL3130、6SL3055、6SL3054
SIEMENS
西门子自动化与驱动产品合作伙伴
湖南环辰泰瑞电气设备有限公司
西门子中国一级代理商产品**：
1．华北地区：北京、天津、河北、内蒙古（3个市，2个省）。
2．东北地区：辽宁、吉林、黑龙江、大连，齐齐哈尔（3个省、2市）。
3．华东地区：上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东、（7个省）。
4．华中地区：河南、湖北、湖南、广东、广西、海南、深圳（7个省、市）。
5．西南地区：重庆、四川、贵州、云南、西藏（5个省、市）。
6．西北地区：陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、山西、（6个省、区）。
的一键优化及自动实时优化功能使设备获得更高的动态性能
自动抑制机械谐振频率
1 MHz 的高速脉冲输入
20 位分辨率的多圈编码器
性价比高
集成所有控制模式：外部脉冲位置控制、内部设定值位置控制（通过程序步或 Modbus或PROFINET）、速度控制和扭矩控制
集成内部设定值位置控制功能
全功率驱动标配内置制动电阻
集成抱闸继电器（400V 型），*外部继电器
使用方便
集成了 PTI, PROFINET, USS, Modbus RTU多种上位接口方式
与控制系统的连接快捷简单
西门子一站式提供所有组件
快速便捷的伺服优化和机械优化
简单易用的 SINAMICS V-ASSISTANT 调试工具
通用 SD 卡参数复制
运行可靠
更宽的电压范围：200 V ... 240 V –15% / +10% (230V 型) 及 380 V ... 480 V –15% / +10% (400V 型)
高品质的电机轴承
电机防护等级 IP 65，轴端标配油封
集成安全扭矩停止（STO）功能
驱动与电机可靠组合
SINAMICS V90 适用于 SIMOTICS S-1FL6 伺服电机, 低惯量(LI), 200 V … 240 V
SINAMICS V90 （PTI版 及PN版） 200V系列， 外形尺寸 A - DS7-1500 连接 SINAMICS V90 实 现位置控制
本文主要介绍了如何使用 S7-1500PLC连接 SINAMICS V90 伺服系统实现位置闭环控制。其中对 S7-1500 相关模块的组态，工艺对象的组态，V90 的相关参
数设置以及相关的接线作了简要介绍。
2 简介
2.1 S7-1500 运动控制功能
S7-1500 运动控制功能支持旋转轴、定位轴、同步轴和外部编码器等工艺对象。并拥有轴控制面板以及全面的在线和诊断功能有助于轻松完成驱动装置的调试和
优化工作。
S7-1500 支持多种连接方式。可以使用 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 连接驱动装置和编码器，也可以使用模拟量输出模块（AQ）连接带模拟设定值接口
的驱动装置并通过工艺模块（TM）,读出编码器的信息。本文中所涉及的例子就是使用*二种方式。
图 2-1 连接方式示意
2.2 SINAMICS V90
SINAMICS V90 是西门子推出的一款小型、便捷的伺服系统，可以实现位置控制、速度控制和扭矩控制。
使用 V90 的速度控制功能可以与 S7-1500 运动控制功能配合使用，接收 S7-1500 模拟量模块发出的+-10V 模拟量信号做为速度给定，并通过 PTO 功能反馈
位置信号给 S7-1500，在 S7-1500PLC 中实现闭环位置控制。
3 应用项目配置
3.1 S7-1500 组态
3.1.1 组态硬件配置
由于需要模拟量输出信号来控制速度给定，并接收来自 V90 的脉冲反馈信号，所以 S7-1500 系统中至少要配置 1 块模拟量输出模块和 1 块高速计数模块，考
虑到 V90 给出的位置反馈信号是 5V 差分信号，S7-1500 系统中也要配置能够接收 5V 差分信号的高速计数模块。还需要 1 块数字量输出模块来为 V90 提供使能
信号。
图 3-1 S7-1500 模块配置
| 模块名称 | 订货号 | 固件版本 |
| CPU 1513-1 PN | 6ES7 513-1AL00-0AB0 | FW V1.5 |
| DQ 16x24VDC/0.5A ST | 6ES7 522-1BH00-0AB0 | FW V2.0 |
| DI 16x24VDC HF | 6ES7 521-1BH00-0AB0 | FW V2.0 |
| AQ 8xU/I HS | 6ES7 532-5HF00-0AB0 | FW V2.0 |
| TM PosInput 2 | 6ES7 551-1AB00-0AB0 | FW V1.1 |
表 3-1 模块配置列表
3.1.2 组态工艺对象
驱动装置组态
首先在工艺组态中添加一个定位轴，工艺对象一般的组态方法请参考《S7-1500运动控制使用入门》。文档链接为：。
由于 V90 接收的是+-10V 模拟量信号，所以模拟量输出模块也要设置输出范围为+-10V。驱动装置类型选择“连接模拟量驱动装置”并在“输出”后面选择模
拟量输出的变量名称。为了在 PLC 内激活使能时（如激活 MC_Power 功能块Enable 管脚）能够把使能信号传递给 V90，勾选激活启用输出，并且选择输出
变量名称。
图 3-2 驱动装置选择
需要注意的是输出只能选择变量名称而不能选择地址，所以必须提前定义好变量名称。
图 3-3 定义变量名称
只有定义好的变量名称才能在选择 PLC 变量时显示出来
图 3-4 选择变量
位置反馈组态
在本地模块的 TM PosInput2_1 中选择参数设定。
设置通道操作模式为运动控制的位置检测（必须这样设置，才能在随后的编码器连接中选择高速计数模块 TM PosInput2_1 及其通道号）。编码器信号类型选择
增量编码器（A、B、N），反向选择暂不勾选，如果在调试时 PLC 给出的速度给定方向与编码器反馈方向相反，就可以勾选反向来校正编码器反馈方向。
建议信号评估选择四重，这样可以增加位置反馈信号的精度。由于 V90 可以提供信号 N（0 脉冲信号），所以参考标记 0 的信号选择增量编码器的信号 N。接
口标准选择 RS422、对称。
图 3-5 高速计数模块组态
组态编码器连接时选择通过工艺模块（TM）进行连接，并且在选择工艺模块中选择高速计数器通道 0。
图 3-6 选择编码器连接
编码器类型选择增量式旋转式。单转步数填写 V90 每转输出脉冲个数的 4 倍（信号评估选择了四重），这里填写 4096（4*1024）。增量实际值中的位填写0。
图 3-7 填写编码器参数
3.2 V90 配置
3.2.1 V90 输入输出信号
V90 的参数很多，更详细的参数含义及设置方式请参考 V90 操作说明， 这里只描述与
本例相关的参数设置。
V90 支持速度控制方式，在此方式下 V90 接收来自 S7-1500 的+-10V 模拟量速度给定信号，并把位置值通过 RS422 标准的脉冲信号反馈给 S7-1500，在 S7-
1500 中实现闭环位置调节。这种模式下 V90 本身不设置位置闭环。使能信号也需要 S7-1500 提供，这样可以保证在 S7-1500 建立位置闭环的同时，把使能信
号发给 V90。
图 3-8 速度模式下的 V90 输入输出信号
3.2.2 V90 相关参数设置
本中使用 SINAMICS V-ASSISTANT 软件来设置 V90 的参数。首先要设置 V90操作模式为速度模式，即设置参数 p29003 为 2。
图 3-9 设置速度控制模式
本例中使用 V90 的 X8 接口的 DI1 作为使能输入，即设置参数 p29301 为 1。
图 3-10 设置使能信号
设置 V90 每转线数，也就是电机每圈的脉冲个数。为了与 S7-1500 中的参数相相对性（四重评估，每转步数 4096），这里设置为 1024。
图 3-11 设置每转线数
3.3 S7-1500 与V90
3.3.1使能信号连接
在本例中针对 DO 模块的* 0通道，DO 模块的 1 端子与 V90 X8 接口的 5 端子相连、DO 模块的 10 端子与 V90 X8 接口的 3 端子相连。DO 模块的 9 端子和
10 端子分别要连接 24V+和 0V。其中 DO 模块的 10端子与 V90 X8 接口的 3 端子连接还起到两个系统的等电位连接的作用。
图 3-12 使能信号的连接
3.3.2 速度给定连接
AO 模块输出+-10V 电压信号，针对于* 0 通道 1、2 端子短接后连接 V90 X8 端口的 19 端子，3、4 端子短接后连接 V90 X8 端口的 20 端子。
图 3-13 速度给定连接
3.3.3 位置反馈连接
分别连接 V90 X8 端口的 15、16 端子到 TMPosInput 模块 1、2 端子；40、41到 3、4 端子；42、43 到 5、6 端子。
3.4 式 使用分布式I/O ET200SP 连接V90
除了前面所描述的使用 S7-1500 *机架模块以外，还可以使用 ET200SP 上的模块连接 V90。新一代的分布式 I/O ET200SP 使用简单，结构紧凑，性能，
支持 PROFINET 网络；可以实现更灵活的配置。
图 3-15 使用分布式 I/O ET200 SP
本例中 ET200SP 站点上的模块见下表。
| 模块名称 | 订货号 | 固件版本 |
| IM155-6PN HF | 6ES7 155-6AU00-0CN0 | FW V2.1 |
| BA 2XRJ45 | 6ES7 193-6AR00-0AA0 | |
| TM PosInput 1 | 6ES7 138-6BA00-0BA0 | FW V1.0 |
| AQ2XU/I HS | 6ES7 135-6HB00-0DA1 | FW V1.1 |
| 服务器模块 | 6ES7 193-6PA00-0AA0 | |
| 基座单元 | 6ES7 193-6BP00-0BA0 | |
| 基座单元 | 6ES7 193-6BP00-0DA0 |
表 3-2 模块配置列表
3.4.1 设置等时同步
闭环运动控制必须有很好的实时性，所以必须设置等时同步。
在网络视图中用鼠标双击连接线“PN/IE_1”在下边的“属性”、“常规”页面内选择“同步域”、“Sync-Domain_1”，设置“PLC_1.PROFINET 接口_1”
的“同步角色”为“同步主站”，设置“IO_device-1”的“RT 等级”为“IR
图 3-16 设置等时同步
还需要设置实际的网络拓扑，在拓扑视图中拖拽连接两个设备的实际网络接口。
图 3-17 设置网络拓扑
在“IO_device_1”的设备视图中选择“属性”、“常规”、“等时同步模式”页面，然后勾选站点以及站点上模块的“等时同步模式”，如下图所示：
图 3-18 设置模块的等时同步
3.4.2 置 设置OB91 的循环时间
OB91 是 S7-1500 运动控制的核心组织块，为了更好的实现运动控制功能，需要把 OB91 的循环时间同步到总线。具体操作过程是鼠标在 OB91 上点击右键，在
弹出的菜单中选择属性，就会弹出以下页面。在页面中选择“同步到总线”。可根据应用情况选择“因子”，增加“因子”可减轻 CPU 负荷，但会影响控制效果。
图 3-19 设置 OB91 的循环时间
3.4.3 工艺组态与接线
工艺组态中把驱动接口和编码器反馈接口分别设置到 ET200SP 的模块上，具体的模块组态方法和工艺组态方法与 3.1.2 章节描述的一样。
IO 模块与 V90 的接线与前面所描述的*机架上的模块接线类似，具体参考模
块手册。
3.5 设备调试
至此 S7-1500 与 V90 的组态配置与接线都已经初步完成，可以打开工艺对象的调试界面进行调试，然后就可以编写控制程序了。具体内容可参考帮助文档，这
里不再详述。
在5月23日东莞举办的《机器人与运动控制技术应用论坛》上，来自西门子（中国）有限公司产品市场发展经理杨康为参会嘉宾带来西门子标准的运动控制产品和标准通用的控制解决方案。
众多周知，并不直接生产机器人的西门子，拥有生产机器人的所有技术，如控制、伺服、减速器、软件等。在本次会议中，杨康重点分享的是西门子小型伺服V90&S210应用分享，根据不同的应用和需求，可以选择合适的产品，搭配组成完整的运动控制方案。
西门子通用的运动控制产品家族，从经济型的V20到高端的G120/S120，几乎涵盖运动控制领域并发挥效益。相对同步、路径插补、电子凸轮和位置控制等功能，皆可使用西门子控制器及伺服产品实现。
（图片来源：西门子官网）
当前，西门子主推的GMC伺服运动控制产品有两款产品：一是支持脉冲版/总线版的V90，具备自动抑制逻辑、STO安全功能集成、集成内部位置控制等功能；二是去年发布的高级紧凑型伺服S210，相比市面上的同类产品，具备总线传输速度快、周期通信稳定、集成制动电阻、集成网页功能、单电缆连接等多项功能特点。
在常见的笛卡尔直角坐标系、关节型机器人、旋转臂、圆柱坐标机器人、三脚架、SCARA和并联机器人，一般都需要简单运动的编程，甚至需要控制器编写代码。如果能预定义机器人运动模型，将运动控制当作一个PLC来看待，那么可实现*额外的编程，甚至*复杂的处理。而TIA-Portal V15 正是如此，支持多项运动学功能，集成多种机器人的工艺包，可直接调用功能块，快速上手。
针对机器人及控制技术应用，西门子提供完整可选择的硬件和统一的运动学软件，如V90在锂电池行业的应用案例——锂电池涂布机，冶金炉行业中的冶金探尺，机器人行业中并联机器人/桁架机器人（核应用场景）/六轴机器人（广州启帆机器人使用西门子工业机器人控制器解决方案）。其中，在锂电池涂布机，选择PLC1200/1500+V90HI PN ABS，可实现收放卷，速度模式力矩限幅功能，张力控制、收放卷、卷径计算、摩擦力运动补偿等，都可以直接调用。