SIMATIC T-CPU 功能介绍及使用 .pdf

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1、 SIMATIC T-CPU 功能介绍及使用 SIMATIC T-CPU 功能介绍及使用 SIMATIC T_CPU Function and Usage Getting-started Edition (2008 年年5 月月) 摘摘 要要 介绍了工艺型可编程控制器的特性、工作原理、典型应用 关键词关键词 工艺型可编程控制器，驱动，电机 Key Words Technology PLC, drive, motor A&D Service & Support Page 2-54 目目 录录 1. 概述 4 2. CPU技术规范 5 2.1 CPU31xT-2 DP. 5 2.1.1 CPU31

2、xT-2 DP 外形尺寸 5 2.1.2 存储卡的技术规范. 5 2.1.3 时钟 . 6 2.1.4 技术数据. 6 2.2 时钟和周期原理 14 2.3 数据交换原理 15 2.4 PROFIBUS DP(DRIVE) 支持的设备列表. 16 3. 工艺功能介绍 19 3.1 基本的运动控制工艺功能 19 3.2 工艺对象 19 3.2.1 轴工艺对象 19 3.2.2 凸轮盘工艺对象 20 3.2.2 凸轮工艺对象 21 3.2.3 测量输入工艺对象 22 3.2.4 扩展编码器工艺对象 23 3.3 标准指令功能块 24 3.3.1 单轴功能块 24 3.3.2 同步操作功能块 24

3、3.3.3 高级功能块 25 3.3.4 凸轮盘功能块 25 3.3.5 基本功能快 25 4. 典型应用 25 4.1 两维坐标系的圆、椭圆运动 25 4.2 压力机送料系统 26 4.3 飞剪系统 27 4.4 码垛机系统 27 5. 应用列举 29 5.1 系统设备组成 29 5.1.2 驱动设备 29 5.1.3 控制设备 30 5.1.4 软件 31 5.2 系统组态调试 32 5.2.1 创建一个新项目 32 5.2.2 组态硬件 33 5.2.3 配置工艺对象 40 5.2.4 程序调用 52 附录推荐网址 . 54 A&D Service & Support Page 3-54

4、 1. 概述 概述 近几年，机械和设备制造商面临越来越严苛的挑战：要求提供更为灵活、更高效的机械设 备，同时又需要更低的价格。这样，对成本优化的机电一体化解决方案需求越来越迫切，以 用于全新的设计。单独驱动的传动轴逐步取代了机械刚性轴。 这将使自动化任务延伸到更广泛运动控制领域，以及延伸到诸多工艺技术领域。例如：运 动控制功能、高速技术功能、PID控制功能、凸轮控制功能、高速布尔处理器等。 西门子公司不断地采用面向运动控制的工艺功能，对自动化和驱动系统进行改进和扩展， 实现了PLC功能、运动控制系统通过PROFIBUS网络完美的结合。SIMATIC T-CPU,最先进解决方 案。具有诸多工艺特

5、点，而且也具有成本优势。用户能够从业界市场主导着-西门子-的优秀 SIMATIC 系统、丰富的经验、优质的全球服务中广泛收益。 工艺技术和运动控制在SIMATIC-CPU中的集成，具有以下优势： 包括CPUxT-2 DP 和MICROBOX 420-T两种类型。是基于西门子S7-300 PLC、西门子嵌入式 工控机（SIMATIC Microbox）平台的运动控制器。所有程序的编制工作都是基于STEP7 软件环境（LAD、STL、FBD、SCL、GRAPH、CFC、HIGRAPH）。 西门子SIMATIC PLC工程师多年现场经验积累，完成的工艺程序块经过简单的拷贝、粘 贴，就可以在T-CPU

6、中使用。 硬件集成了SIMATIC PLC 控制器和Technology运动控制器双内核。两个控制器的数据交 换由硬件来完成，不需要用户额外编制任何程序。 位于STEP7 编程库中的S7-Tech library,符合PLCopen标准，方便用户直接使用现成的运 动控制指令，实现复杂的运动控制任务。 通过接口Profibus DP(Drive)连接驱动器。该接口优化了Profibus DP的报文结构，通过 了Profibus v3行规认证，组成基于Profibus DP总线结构、分布式的运动控制系统。 既可以直接连接西门子的驱动控制器，也可以通过IM174接口模块连接非西门子的驱动 器；既可以

7、连接伺服控制器（同步电机）、变频驱动器（异步电机）、步进驱动器（步 进电机），又可以连接液压伺服比例阀；既可以 实现位置控制、速度控制，又可以完成多轴间的 位置同步控制。 图一 A&D Service & Support Page 4-54 2.2. CPU 技术规范 CPU 技术规范 2.12.1 CPU31xT-2 DPCPU31xT-2 DP 2.1.12.1.1 CPU31xT-2 DP 外形尺寸CPU31xT-2 DP 外形尺寸 图二 2.1.2 存储卡的技术规范存储卡的技术规范 类型 类型 订货号 订货号 注释 注释 MMC 4M 6ES7953-8LM00-0AA0 - MMC

8、8M 6ES7953-8LP10-0AA0 更新操作系统 表 1 A&D Service & Support Page 5-54 时钟时钟 特性 特性 描述 描述 类型 硬件时钟 出厂设定 DT#1994-01-00:00:00:00 方式 内部电容 断电可保持周期 通常 6 个星期（环境温度 40） 断电后的特性 时钟继续运行 超过保持周期特性 CPU 断电超过保持周期时，时钟会停顿并保 持。当 CPU 上电时，时钟会以保持的值继续 运行 表 2 2.1.4 技术数据技术数据 CPU 和版本 CPU 和版本 订货号 6ES7315-6TG10-0AB0 6ES7317-6TJ10-0AB0

9、6ES7675-3AG30-0PA0 硬件版本 02 03 01 固件版本 （CPU） V 2.4 V 2.4 V 4.2 固件版本 （集成工 艺） V 3.2 V 3.2 V 3.2 相关的程 序包 STEP7 V5.3 SP3 ， S7- Technology v3.0 STEP7 V5.3 SP3 ， S7- Technology v3.0 STEP7 V5.3 SP3 ， S7- Technology v3.0 工艺对象 工艺对象 合计 32（轴，凸轮等） 64（轴，凸轮等） 64（轴，凸轮等） 轴 8 （实轴和虚轴） 32（实轴和虚轴） 32 （实轴和虚轴） 凸轮输出 16 8 个凸

10、轮输出：工艺 CPU 集成的 DO 输出 另外 8 个凸轮输出：通过分布式 I/O (ET200M,ET200S) TM15 和 TM17 32 8 个凸轮输出：工艺 CPU 集成的 DO 输出 另外 24 个凸轮输出：通过分布式 I/O (ET200M,ET200S) TM15 和 TM17 32 8 个凸轮输出：工艺 CPU 集成的 DO 输出 另外 24 个凸轮输出：通过分布式 I/O (ET200M,ET200S) TM15 和 TM17 凸轮 16 32 32 测量输入 8 16 16 扩展编码 器 8 16 16 存储器 存储器 工作存储器 集成 128 K 512 K 512 K

11、 可扩展 NO NO NO 可保持内存和 数据块容量 最大 128K 最大 256K A&D Service & Support Page 6-54 装载存储器 MMC(最大 8M) MMC(最大 8M) 1 GB Compact Flash 数据存贮时间 （MMC） 10 年 10 年 执行时间执行时间 位操作 典型 0.1 us 典型 0.05 us 典型 0.004 us WORD 指令 典型 0.2 us 典型 0.2 us 典型 0.002 us 整数操作 典型 2.0 us 典型 0.2 us 典型 0.003 us 浮点数操作 典型 3.0 us 典型 1.0 us 典型 0.0

12、04 us 定时器 /计数 器 和可保持地 址范围 定时器 /计数 器 和可保持地 址范围 S7 计数器 256 512 512 可保持地 址范围 可配置 可配置 可配置 缺省 C0 到 C7 C0 到 C7 C0 到 C511 计数范围 0 到 999 0 到 999 0 到 999 IEC 计数器 是 是 是 类型 SFB SFB SFB 数量 没有限制（由工作存储器限制） 没有限制（由工作存储器限制） 3 S7 定时器 256 512 512 可保持地 址范围 可配置 可配置 可配置 缺省 没有保持 没有保持 T0 到 T511 定时范围 10ms 到 9990s 10ms 到 9990

13、s 10ms 到 6390s IEC 定时器 是 是 是 类型 SFB SFB SFB 数量 没有限制（由工作存储器限制） 没有限制（由工作存储器限制） 3 数据范围和可 保持地址范围 数据范围和可 保持地址范围 Falg 2048 字节 4096 字节 16384 字节 可保持地 址范围 可配置 可配置 可配置 缺省可保 持地址范 围 MB0 到 MB15 MB0 到 MB15 MB0 到 MB15 Clock flags 8(1 flag 字节) 8(1 flag 字节) 8(1 flag 字节) 数据块 数量 1023（DB1 到 DB1023） 2047（DB1 到 DB 2047）

14、64k-1（DB1 到 DB 65535） 容量 16 KB 64 KB 64 KB Non- retain support 是 是 - A&D Service & Support Page 7-54 每个优先级的 本地数据 最大 1024 字节 最大 1024 字节 最大 16 KB 字节 块 块 合计合计 1024（DBs,FCs,FBs） 2048（DBs,FCs,FBs） 30 KB（DBs,FCs,FBs） OBs 见指令列表 见指令列表 见指令列表 容量 16 KB 64 KB 64 KB 嵌套深度 每个优先 级 8 16 24 处理错 OB 4 4 2 FBs 见指令列表 见指令

15、列表 见指令列表 数量 2048（FB0 到 FB2047） 2048（FB0 到 FB2047） 64 KB 容量 16 KB 64 KB 64 KB 工艺功能 同时激活 的最大任 务数 210 210 210 同时分配 给任务的 最大数据 单元 100 如下的工艺功能只占用一个任务 数据单元 “MC_ReadPeriphery” “MC_WritePeriphery” “MC_ReadRecord” “MC_WriteRecord” “MC_ReadDriveParameter” “MC_WriteDriveParameter” “MC_CamSectorAdd” 100 如下的工艺功能只

16、占用一个任务 数据单元 “MC_ReadPeriphery” “MC_WritePeriphery” “MC_ReadRecord” “MC_WriteRecord” “MC_ReadDriveParameter” “MC_WriteDriveParameter” “MC_CamSectorAdd” 100 如下的工艺功能只占用一个任务 数据单元 “MC_ReadPeriphery” “MC_WritePeriphery” “MC_ReadRecord” “MC_WriteRecord” “MC_ReadDriveParameter” “MC_WriteDriveParameter” “MC_

17、CamSectorAdd” FCs 见指令列表 见指令列表 见指令列表 数量 2048（FC0 到 FC2047） 2048（FC0 到 FC2047） 64 K（FC0 到 FC2047） 容量 16 KB 64 KB 64 KB 地址范围 （I/O） 地址范围 （I/O） 地址范围 I/O 合计 最大 2048 字节/2048 字节 最大 8192 字节/8192 字节 最大 2048 字节/2048 字节 分布式 最大 2048 字节 最大 8192 字节 I/O 过程映像 128 字节/128 字节 256 字节/256 字节 2048 字节/2048 字节 数字通道 16348/16

18、348 65535/65535 16348/16348 中心 最大 256 最大 256 模拟通道 1024/1024 4096/4096 4096/4096 中心 64/64 64/64 集成工艺的 (I/O)地址范围 集成工艺的 (I/O)地址范围 地址范围 I/O 最大 1024 字节/1024 字节 最大 1024 字节/1024 字节 最大 2048 字节/2048 字节 A&D Service & Support Page 8-54 合计 I/O 映像 DP(DRIVE) 64/64 64/64 64/64 Removal Removal 机架 1 1 模块数量/机架 8 8 DP

19、 masters 数 量 集成 1 1 1 通过 cp 2 2 可用的功能模 块和通讯处理 器 FM 最大 8 最大 8 CP(PtP) 最大 8 最大 8 CP(LAN) 最大 10 最大 10 时间日期 时间日期 时钟 是（硬件时钟） 是（硬件时钟） 是（实时时钟），电池 断电可保 持 是 是 是 断电可保 持周期 典型 6 个星期（环境温度 40） 典型 6 个星期（环境温度 40） 典型 3 到 5 年 精度 每天误差： NEW,NEW,创建一个新的项目 IM174 STEP 图十九 然后用 Insert Station SIMATIC 300 station 命令添加一个新的 S7

20、300 站 图二十 A&D Service & Support Page 32-54 5.2.2 组态硬件 5.2.2 组态硬件 双击 “Hardware“ 使用硬件组态工具配置硬件。 图二十一 工艺 CPU ：组态硬件 选择“Simatic Technology catalog“目录添加机架、电源、CPU。 工艺 CPU ：组态 Profibus 网络（Drive） 在紧接着弹出的对话框，建立一个新的 Profibus 网络 A&D Service & Support Page 33-54 图二十二 在 Profibus 网络属性对话框的“network setting”中设置如下的参数 1

21、 Highest PROFIBUS address ：2 该地址选择实际从站设置的最高地址，这样可以减小 PRFIBUS 寻找 从站的时间 2 Transmission rate：12M 3 Profile：“User-Defined” 图二十三 A&D Service & Support Page 34-54 打开“Options”按钮，选择“Activate constant bus cycle time”、“Slave Synchronization”。点击“Recalculate”,计算固定DP循环时间和Ti and To 时 间。 图二十四 点击“OK”按钮，确认设置。 工艺 CPU

22、 ：组态 MPI 网络 A&D Service & Support Page 35-54 图二十五 IM 174 ：组态硬件 在“SIMATIC-Technology PROFIBUS DP (DRIVE) DrivesFunction modules“ 目录下添加IM174 模块，定义Pfofibus 站地址。 A&D Service & Support Page 36-54 图二十六 在“Configuration”中，选择“4 axes each with one encoder standard message frame 3 ” 图二十七 在“Clock Synchronizatio

23、n”选项中，激活时钟同步功能。然后使用 “Allignment”按钮，连接从站和 T-CPU 的同步功能 A&D Service & Support Page 37-54 图二十八 A&D Service & Support Page 38-54 Driver 和 encoder 配置 图二十九 A&D Service & Support Page 39-54 生成工艺系统数据 图三十 编译和下载 图三十一 5.2.3 配置工艺对象 5.2.3 配置工艺对象 S7T-Config 程序用来组态驱动组件，在 Simatic manager 中选择 Technology Object 来打 开配置

24、程序。 A&D Service & Support Page 40-54 图三十二 (1)(1) 在轴的对象文件夹中，插入一个新的轴在轴的对象文件夹中，插入一个新的轴 图三十三 A&D Service & Support Page 41-54 (2)(2) 一个轴对象可包含三种工艺属性，可定义为速度轴、位置轴、同步轴一个轴对象可包含三种工艺属性，可定义为速度轴、位置轴、同步轴 图三十四 (3) 轴的类型(3) 轴的类型： 1：线性轴、旋转轴 2：电气轴、液压轴、虚轴 A&D Service & Support Page 42-54 图三十五 物理量单位 图三十六 A&D Service & S

25、upport Page 43-54 (4) 驱动器类型及驱动单元 (4) 驱动器类型及驱动单元 Maximum speed 值和 Simatic hardware config -drive1 属性中的 Max frquency 值相吻合。 图三十七 A&D Service & Support Page 44-54 (5) 测量单元选择 (5) 测量单元选择 图三十八 Encoder pulses per revolution:步进电机转一圈需要的脉冲个数 Multiplication factor of the cyclic act.val:与硬件组态中 driver and encoder

26、 属性中的 bits of subnic. Information 相关，如：bits of subnic information=11,Multiplication =2048 A&D Service & Support Page 45-54 图三十九 (6) 齿轮比及距离 (6) 齿轮比及距离 图四十 (7)(7) 编译保存编译保存 基本配置完成后，编译保存当前项目 A&D Service & Support Page 46-54 图四十一 (8)(8) 连接到目标系统连接到目标系统 A&D Service & Support Page 47-54 图四十二 (9)(9) 项目下载项目下载

27、 图四十三 (10)(10) 打开一个变量表，切换 PLC 到 STOP 模式，使能 Enable peripheral Outpu 打开一个变量表，切换 PLC 到 STOP 模式，使能 Enable peripheral Outpu 功能 功能 图四十四 A&D Service & Support Page 48-54 图四十五 (11)(11) 使用 control panel ，测试轴功能 使用 control panel ，测试轴功能 A&D Service & Support Page 49-54 图四十六 (12)(12) control panel 画面 control pan

28、el 画面 序号 序号 描述 描述 1 选择工艺对象 2 请求控制优先级 3 使能轴 4 轴的状态显示 5 模式选择：速度、位置、相对/绝对、回原点 6 控制信号：运行、停止、点动 7 速度、位置等实际值显示 表 12 图四十七 A&D Service & Support Page 50-54 (13)(13) 打开工艺对象打开工艺对象 图四十八 (14)(14) 生成对象数据块生成对象数据块 图四十九 A&D Service & Support Page 51-54 5.2.45.2.4 程序调用程序调用 A&D Service & Support Page 52-54 打开 T-CPU 工艺库 S7-Teach 图五十 使能轴 MC_Power 图五十一 A&D Service & Support Page 53-54 速度模式运行轴 图五十二 注：T-CPU 工艺块的功能及使用方法，请参看帮助。 设备状态的监控：实际速度值、位置值 图五十三 附录推荐网址附录推荐网址 西门子（中国）有限公司 自动化与驱动集团 客户服务与支持中心 网站首页：http:/ 专家推荐精品文档：http:/ AS常问问题：http:/ AS更新信息：http:/ “找答案”AS版区： http:/ A&D Service & Support Page 54-54