通常伺服系統(tǒng)有三種基本控制模式，即速度控制模式、位置控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式。其中速度控制模式相對簡單，主要有數(shù)字量輸入端子的速度控制、模擬量輸入端子速度控制和通信速度控制，類似于變頻器的速度控制。

PN版本伺服系統(tǒng)只有速度控制模式和位置控制模式，不支持?jǐn)?shù)字量輸入端子的速度控制、模擬量輸入端子速度控制。

PLC與SINAMICS V90伺服驅(qū)動系統(tǒng)通信實(shí)現(xiàn)了速度控制，減少了硬接線控制信號線，這種方案越來越多被工程實(shí)踐采用。

S7-1200通過PROFINET現(xiàn)場總線與SINAMICS V90伺服驅(qū)動系統(tǒng)通信實(shí)現(xiàn)速度控制有三種方案，分別是：

（1）使用標(biāo)準(zhǔn)報文和工藝對象（TO），對SINAMICS V90伺服驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)速度控制。這種方法與TO位置控制類似。

（2）S7-1200通過I/O地址控制SINAMICS V90伺服驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)速度控制。

（3）S7-1200通過FB285 函數(shù)塊塊控制SINAMICS V90伺服驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)速度控制。首先介紹S7-1200 PLC通過I/O地址控制SINAMICS V90伺服驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)速度控制。

用一臺HMI和CPU 1211C/CPU 1511-1 PN對SINAMICS V90伺服驅(qū)動系統(tǒng)通過PROFINET進(jìn)行無級調(diào)速和正、反轉(zhuǎn)控制。要求設(shè)計解決方案，并編寫控制程序。

1．軟硬件配置

1）1套TIA Portal V18。

2）1套SINAMICS V90 PN伺服驅(qū)動系統(tǒng)。

3）1臺CPU 1211C/CPU 1511-1 PN。

以CPU 1211C為控制器的原理圖如圖1所示，以CPU 1511-1 PN為控制器的原理圖如圖2所示，CPU 1211C的PN接口（X1P1）與SINAMICS V90伺服驅(qū)動器PN接口（X150）之間用專用的以太網(wǎng)屏蔽電纜連接。網(wǎng)線為直通線，即正連接。CPU 1511-1 PN的PN口是P1口或P2口均可。

圖1 例1以CPU 1211C為控制器的原理圖

圖2 例1以CPU 1511-1 PN為控制器的原理圖

2．硬件組態(tài)

（1）新建項(xiàng)目“PN_1211C”，如圖3所示，在項(xiàng)目樹中單擊“設(shè)備”→“PN_1211C”→“設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)”→“設(shè)備視圖”，在硬件目錄中，單擊“CPU”→“CPU 1211C AC/DC/Rly”→“6ES7 211 -1BE40-0XB0”，并將其拖拽到“設(shè)備視圖”界面中相應(yīng)的位置。

圖3 新建項(xiàng)目

（2）配置PROFINET接口。在“設(shè)備視圖”界面中選中“CPU1211C”的圖標(biāo)，打開“屬性”選項(xiàng)卡，單擊“常規(guī)”→“PROFINET接口[X1]”→“以太網(wǎng)地址”，單擊“添加新子網(wǎng)”按鈕，新建PROFINET網(wǎng)絡(luò)，如圖4所示。

圖4 配置PROFINET接口

（3）安裝GSD文件。一般TIA Portal軟件中沒有安裝GSD文件時，無法組態(tài)SINAMICS V90伺服驅(qū)動器，因此在組態(tài)伺服驅(qū)動器之前，需要安裝GSD文件（若已安裝了GSD文件，則忽略此步驟）。

（4）配置SINAMICS V90伺服驅(qū)動器。展開右側(cè)的硬件目錄，選中“其他現(xiàn)場設(shè)備”→“PROFINET IO”→“Drives”→“SIEMENS AG”→“SINAMICS”→“SINAMICS V90…”，拖拽“SINAMICS V90”到“網(wǎng)絡(luò)視圖”界面中相應(yīng)的位置，如圖5所示。在圖6中，單擊“網(wǎng)絡(luò)視圖”界面中PLC_1 CPU 1211C模塊的綠色標(biāo)記（PLC的PROFINET接口）處并按照鼠標(biāo)左鍵不放，拖拽到SINAMICS V90模塊的綠色標(biāo)記（SINAMICS V90的PROFINET接口）處，松開鼠標(biāo)左鍵。

圖5 配置SINAMICS V90伺服驅(qū)動器（1）

圖6 配置SINAMICS V90伺服驅(qū)動器（2）

（5）配置通信報文。選擇并雙擊SINAMICS V90模塊，切換到SINAMICS V90的設(shè)備視圖，單擊硬件目錄中的“子模塊”（Submodules）→“標(biāo)準(zhǔn)報文1，PZD2/2”（Standard telegram 1 PZD2/2），并拖拽到如圖7所示位置。

圖7 配置通信報文

注意：PLC側(cè)選擇標(biāo)準(zhǔn)報文1，那么伺服驅(qū)動器側(cè)也要選擇報文1。標(biāo)準(zhǔn)報文1的控制字是QW78，主設(shè)定值是QW80。這里“78…81”代表QB78~QB81共4個字節(jié)，也就是QW78和QW80共2個字。

3．分配SINAMICS V90的名稱和IP地址

在“設(shè)備視圖”界面中選擇SINAMICS V90模塊，在“屬性”選項(xiàng)卡中，單擊“常規(guī)”→“PROFINET接口”，查看IP地址和PROFINET設(shè)備名稱，如圖8所示。

圖8 組態(tài)SINAMICS V90的名稱和IP地址

如果使用V-ASSISTANT軟件調(diào)試，分配SINAMICS V90的名稱和IP地址可以在V-ASSISTANT軟件中進(jìn)行，如圖9所示，將PN站的IP地址和PN站名稱修改成與TIA Portal軟件中組態(tài)時（見圖8）一致，單擊“保存并激活”按鈕，確保TIA Portal軟件中組態(tài)時的SINAMICS V90的PROFINET設(shè)備名稱和IP地址與實(shí)際一致。當(dāng)然還可以使用TIA Portal軟件、PRONETA軟件分配SINAMICS V90的名稱和IP地址。

圖9 分配SINAMICS V90的名稱和IP地址

分配伺服驅(qū)動器的名稱和IP地址對于成功通信是至關(guān)重要的，初學(xué)者往往會忽略這一步，導(dǎo)致通信不成功。

再次強(qiáng)調(diào)：讀者在調(diào)試PLC與G120/S120/V90通信時，若變頻器的BF、LINK或者COM（總線故障）等為紅色，或者PLC上的BF、ERROR燈為紅色，應(yīng)首先檢查變頻器的組態(tài)名稱和IP地址與實(shí)際的是否一致，若不一致，則必須修改為一致。

4．設(shè)置SINAMICS V90的參數(shù)

設(shè)置SINAMICS V90的參數(shù)十分關(guān)鍵，否則通信是不能正確建立。SINAMICS V90參數(shù)見表1。

表1 SINAMICS V90參數(shù)

注意：本例的伺服驅(qū)動器設(shè)置的是標(biāo)準(zhǔn)報文1，與S7-1200 PLC組態(tài)時選用的報文是一致的（必須一致），否則可能不能建立通信。

5．編寫程序

編寫OB100中的初始化程序如圖10所示。

圖10 OB100中的初始化程序

編寫FC1控制程序如圖11所示，程序段1的功能是設(shè)定轉(zhuǎn)速，程序段2的功能是起停控制。

編寫OB1中的主程序，如圖12所示，程序解讀如下：

程序段1：正轉(zhuǎn)控制，當(dāng)處于停機(jī)狀態(tài)時，按下正轉(zhuǎn)起動按鈕，電動機(jī)正轉(zhuǎn)。

程序段2：反轉(zhuǎn)控制，當(dāng)處于停機(jī)狀態(tài)時，按下反轉(zhuǎn)起動按鈕，電動機(jī)反轉(zhuǎn)。

程序段3：停止控制，按下停止按鈕，發(fā)出16#47E的停機(jī)命令，并且發(fā)出轉(zhuǎn)速為0的設(shè)定值，電動機(jī)停機(jī)。

圖12 OB1中的主程序

以CPU 1511-1PN為控制器的組態(tài)和程序與以CPU 1211C的類似。