伺服系统个人实验报告

实验一: SIMOTION和TCPU 配置
1.SIMOTION 配置
实验目的
1.掌握SIMOTION 设备和S120的工程配置
2.能够在电脑端控制电机的启停
实验设备
编程电脑一台、SIMOTION D425 设备一套、PLC+S120 设备一套
实验内容
A.创建项目并组态硬件
一、创建项目
在桌面上双击打开“SIMOTION SCOUT”，启动SCOUT 软件。

输入工程的名字，选择工程的路径，点击OK。

双击导航中的“Insert SIMOTION device”条目插入一个新设备，在Decive 中选择SIMOTIOND，在Device characteristic 中选择D425，在SIMOTION version 中选择V4.3 版本，勾选Open HW Config。

设置编程电脑与SIMOTION 的连接方式，根据实际硬件的连线选择。

选择以太网连接Ethernet IE1-OP（X120 端口），TCP/IP(AUto)协议。

二、网络组态
工程创建完成之后，会得到下图的画面，对网络进行组态。

双击图中的蓝色条状区域X120 IE1-OP，设置SIOMTION 的IP 地址
点击按钮Properties，修改SIMOTION 的IP 地址
修改IP 地址，保证此处的IP 地址与编程电脑的IP 地址在一个网段内。

三、激活路由
1.设置路由
点击“Configure network”，进行设置路由操作。

双击上图右侧的PG/PC（1），设置IP 地址。

IP 地址要和编程电脑的IP地址一致。

2.保存路由和下载路由
按下图所示，点击工具栏中的保存与编译按钮，没有错误后，再点击下载按钮，下载NetPro 组态到SIOMTION 中，使编程电脑可以和SIMOTION 中集成的驱动器通讯。

四、保存和下载硬件组态
点击View 按钮，寻找能够访问的节点，出现节点后选中该节点，点击OK。

B. 配置SINAMICS 驱动器
一、在线配置：
1.建立在线连接：在打开的画面中点击工具栏上的在线图标，在出现的画面中将D425 和Sinamics_Integrated 全选，点击OK 后即可自动建立连接。

2.启动自动组态：双击左侧树形工具栏中的“Automatic Configration（自
动组态）”条目，进行自动组态。

3.离线配置：点击工具栏中的离线按钮，让工程处于离线状态。

1）servo_02 离线配置
选择SERVO_02 目录下的Configrantion，界面右侧双击Configure DDS 按钮。

各配置保持默认，唯一需要注意的是需要激活电源模块。

2）servo_03 离线配置：与servo_02 离线配置操作一样。

4.保存和下载组态
选择D425，点击工具栏中的保存和编译按钮，没有错误后；点击在线按钮，让工程处于在线状态；点击下载按钮，将工程下载到SIMOTION 设备中。

C.使用控制面板测试驱动器
1.获取控制权
打开SERVO_02>>Commissioning>Control panel（控制面板）。

在界面的底栏可以看到下图，点击“Assume Control Prioty（获取控制权）”
2.运转电机
启动SERVO_02，勾选”Enables（使能）”，给转速n 赋值，最后点击绿色按钮，SERVO_02 所接的电机就会运转起来。

停止电机只需点击红色按钮即可。

3.放弃起控制权
测试完SERVO_02 后，取消勾选”Enables（使能）”，点击“Give up control prioty（放弃控制权）”即可。

2.TCPU 配置
A.连接到SINAMICS
一、创建Step7 项目
在桌面上双击打开“SINAMICS Manager”，创建一个新的项目并插入SIMATIC T 站点。

CPU type 选择 CPU 315T-3 PN/DP。

二、硬件组态
双击打开Hardware（硬件），出现新的界面，在其右侧树形工具栏中搜索“SINAMICS S120”，然后选中S120 CU320-2 DP，将其拖到画面左侧的DP线上。

三、网络组态
1、组态profibus DP 网络，TCPU 与CU320 相连。

在将S120 CU320-2 DP 拖到DP 线上后，按照提示操作即可。

注意一下几点：1)、Address（地址）选择4；2）、Version（版本）选择4.3.1；3）、Configration 界面，选择SENMENS telegram 105,PAD-10/10。

2、以太网组态，TCPU 与电脑相连
双击画面中导轨上的PN-IO，在弹出的画面中配置IP 地址。

该处配置与SIMOTION 设备基本一致。

四、激活路由:与SIMOTION设备基本一致。

B.S120 驱动系统组态
一、自动组态
与SIMOTION设备基本一致。

二、手动组态
1）servo_02 手动配置：与SIMOTION设备基本一致。

2）servo_03 手动配置：与servo_02 手动配置一致。

3）报文设置：S120_CU320_2_DP>>Communication>>Telegram configuration。

将右侧的SERVO_02 和SERVO_03 的“Telegram type（报文类型）”改为SEMENS telegram105,PZD 10/10。

再点击最右侧的“Set up address（设置地址）”，以保证PLC 和S120 两端的报文类型保持一致。

先返回到SIMANICS Manenger 的Hardware 界面重新将硬件组态下载到TCPU 中，然后再回到S7 Config 界面，点击在线再把此项目下载到CU320 中。

三、控制面板测试驱动器：与SIMOTION设备基本一致。

实验二:回零
实验目的
1、了解编码器的区别
2、掌握基本的回零概念和方式
实验设备
编程电脑一台、SIMOTION D425 设备一套
实验内容
1、默认回零方式
通过编码器零脉冲回零，当没有零点开关时，可以先手动将轴移动到机械零点位置附近。

回零命令使轴反向运行（Reduced velocity）至编码器的零脉冲标记处。

检测到编码器零脉冲后，轴正向运行以进入速度（Entry velocity）运行至零点偏移位置后将此位置设置为零点坐标。

2、主动回零（Active homing）：仅通过编码器零脉冲回零（encoder zero marker only），无零点开关。

回零命令使轴运行（Reduced velocity）至编码器的零脉冲标记处。

检测到编码器零脉冲后，轴以进入速度（Entry velocity）运行至零点偏移位置后将此位置设置为零点坐标。

3、直接回零/设置零点位置（Direct homing/setting the home position）
将轴的当前位置设置为指定的轴的零点位置坐标。

当执行回零命令后，发出已回零的状态信号。

轴回零的参数设置对于此种回零方式无用。

4、相对直接回零/零点位置的相对设置(Relative direct homing/relative setting of homeposition)
执行相对直接回零指令后，会在轴当前位置上偏移零点位置的设定值。

当轴运行中也可以使用此种回零方式。

轴回零的参数设置对于此种回零方式无用。

轴的零点坐标在回零命令中设置。

5、绝对值编码器回零/绝对值编码器校准（Absolute encoder homing/absolute encoderadjustment）
编码器的偏移量分为相对偏移和绝对偏移两种：
(1) 绝对值编码器相对偏移回零
轴的实际值= 编码器实际值+以前设置的有效偏移量+abs encoder offset 采用相对偏移量做回零操作，每执行一次回零指令，轴在之前偏移值基础上增加abs encoder offset。

(2) 绝对值编码器绝对偏移回零
轴的实际值= 编码器实际值+ abs encoder offset
采用绝对偏移量做回零操作，每执行一次回零指令，轴的偏移值都为设置的
absencoder offset 。

以下是实验中使用默认回零方式得到的图像：
实验三:同步
实验目的：
1、了解同步的概念
2、学会使用电子齿轮同步
3、学会MCC 编程控制S120 进行同步操作
实验设备：
编程电脑一台、SIMOTION D425 一套
实验内容
一、同步配置过程：
1、在离线模式下插入主轴Axis_1 轴，选择为位置轴，即图中勾选Speed control 和Possitioning
2、配置同步关系
二、同步操作编程
以下是实验中得到的图像：1、同步默认值配置
2、同步轮廓：Time由动态响应决定同步过程——立即同步图像
齿轮比2：3，其余参数默认
3、同步轮廓：Time由动态响应决定同步过程
参数设置：同步长度统一500mm，开始位置100mm，偏差100mm，延时2s，其余参数默认
1）立即同步
2）立即同步带偏差
3）根据从轴位置同步(两轴设定的速度相同，为了使同步效果明显，从轴在主轴运行2s后开始运行)
4）根据主轴位置同步
5）根据主轴位置带偏差
6）解同步过程
实验四:设计实验
实验目的
1.熟悉伺服控制器的常用指令
2.能够使用伺服控制器解决具体实际的问题
实验设备
编程电脑一台、SIMTION D 一套
实验原理
平面XY 坐标系定位，在堆垛领域有大量的应用。

设计要求：
一．上电后，Y 轴电机执行回零命令，运行到最上方找到零点；X 轴电机执行回零命令，运行到最左侧找到零点。

二．X 轴电机正转去左位置处，Y 轴电机正转去上位置处
三．X 轴电机到达左位置处，Y 轴电机到达上位置处
四．Y 轴电机正转往下运行，去下位置处取料。

到达取料处后取料，然后Y 轴电机反转，到达上位置处
五．Y 轴电机到达上位置处后，X 轴电机正转向右位置处运行；X 轴电机到达右位置处后，Y 轴电机正转向下位置处运行卸料
六．Y 轴电机到达下位置处后，卸料。

卸料完成后，Y 轴电机反转向上运行。

七．Y 轴电机到达上位置处后，X 轴电机反转向左位置处运行。

返回三。

这样就可在三~七之间循环运行，完成取料、卸料的操作。

MCC编程：1轴代表X轴，2轴代表Y轴
实验过程中得到的图像：1）X轴位置曲线
2）Y轴位置曲线
3）XY轴位置曲线
实验五:设计二
题目如下：
触摸屏实现下图所示的运动轨迹。

要求：手动实现A->B->C->D->A运动轨迹，两点之间的距离可在触摸屏上设置，并显示当前所处点位置和运行状态。

一、实验过程可视化
步骤一：新建项目，添加HMI设备（TP700）
选择“组态HMI画面”，添加SIMATIC 精智面板7#显示屏TP700，点击“确定”完成设备的添加
步骤二：添加画面，建立连接
1.双击“画面_1”，进入画面编辑器，在左侧窗口，双击“连接”，如图所示。

2.编辑连接的名称，选择通信驱动程序“SIMATIC S7 300/400”,设定接口参
数选择以太网（ETHERNET），编辑HMI设备地址(要求与PLC地址在同一网段)以及PLC地址（与编写PLC程序软件中设置的地址一致）。

步骤三：建立变量
如图所示，展开“HMI变量”选项，双击“显示所有变量”，添加外部变量，定义变量名称、数据类型、连接、地址（与PLC程序中的地址一一对应）等。

步骤四：组态画面
1.双击“画面_1”，进入画面编辑器，右侧有相应的工具箱，如图所示。

2.按钮控件的组态：从右侧工具箱中拖入按钮控件，选中按钮控件，右击选择“属性”，
在属性项编辑其文本与外观，在事件“按下”选择项，添加函数，如图所示。

3.输入输出（I/O域）组态：从右侧工具箱选中I/O域拖入画面，选中右击“属
性”，在属性项选择连接的过程变量，如图
4.指示灯组态：从工具箱中拖入“圆”图素，选中控件，右击选择“属性”，
在动画选项对其外观进行组态，如图所示，选择变量“start”,使其变量start值为0时，显示红色，值为1时显示绿色。

二、设计：最终触摸屏的人机交互界面如下图：
主要功能如下：
1、指示灯，分别显示X轴，Y轴的运行状态。

当电机运行时指示灯显示为绿色，当电机停止时，指示灯为红色。

遇到的问题：在首次测试时发现指示灯有时会不亮，原因是电机会出现反转的情况，只需要在显示绿色的范围内加入负速度即可。

指示灯关联的地址分别为1轴和2轴的速度。

2、I/0域框，用于设定各点之间的距离。

实验中，新建了一个DB块DB15，设定了4个变量分别用于表示A->B，B->C，B->D，D->A之间的距离。

这4个变量之后作为输入用于梯形图绝对定位指令Position端口的给定。

I/O域框关联的变量即是DB15块中各变量的地址。

3、按钮控件，控制电机运行。

START按下后，电机使能并回零；其余4个按钮分别用于电机在各点之间运行。

START按钮关联1轴使能命令的Execute端口地址，其余按钮关联各个绝对定位指令的Execute端口地址。

4、趋势势图，用于实时显示X，Y轴的位置。

趋势势图关联的是1轴和2轴的实际位置，即DB1、DB2块相应的地址。

上述各个变量必须加入到HMI变量中。