simotiond435实例.docx

1、simotiond435实例SIMOTION项目实战 D435 Beginner1概述 本文档通过一个实际项目来介绍SIMOTION项目组态、配置和编程的过程。在SIMOTION SCOUT软件的安装包里提供了一个供初学者学习的项目“D435_BEGINNER”，该项目位于软件光盘路径. Utilities_ApplicationssrcExamplesExampleForBeginners文件夹内，该项目提供了完整的项目文 件和介绍文档，该项目可以在SIMOTION D435 演示设备上模拟运行。图1 项目实战图示 该项目要实现的功能是将生产线上的空盒子吹出生产线，其工作过程如下：按下起动按

2、钮后，盒子在传送带上从上游运输到下游，如果在运输途中被检测出是空的， 那么载有喷嘴的吹出器会跟随空盒子运动，建立同步以后在指定的位置打开喷嘴将空盒子吹出传送带，然后吹出器重新返回等待位置。在运行过程中，如果安全门被 打开，那么生产线立即停止，在安全门关上以后，又自动恢复运行。复位起动按钮后，生产线停止。该项目中使用的运动控制功能有： 齿轮同步Gearing 凸轮同步Camming 快速点输出Output Cam2项目中使用的硬件和软件项目中使用的硬件 项目使用的硬件基于SIMOTION D435（可以转换到其他SIMOTION硬件），具体的产品如下表所示。编号名称数量订货号/备注1SIMOTI

3、ON D43516AU1435-0AA00-0AA12CF卡16AU1400-2PA01-0AA03SIMOTION多轴授权包16AU1820-0AA43-0AB04端子板TB3016SL3055-0AA00-2TA05智能型电源模块SLM 5KW16SL3130-6AE15-0AB06双轴电机模块DMM 216SL3120-2TE13-0AA37传送带电机11FK7022-5AK71-0LG08吹出器电机11FK7022-5AK71-0AG09起动按钮1数字量输入，常开点10安全门1数字量输入，常闭点11空盒子传感器1数字量输入，常开点12吹出器喷嘴阀门1数字量输出13连接电缆若干动力电缆、

4、信号电缆等表1 本项目所使用的硬件列表项目中使用的软件编号名称版本1Windows XPSP3, Professional2STEP7 SP2 HF13SIMOTION SCOUT SP1 HF34WinCC Flexible2008 SP2 Upd125SIMOTION D435 Firmware，with SINAMICS 表2 本项目所使用的软件列表3项目配置 SIMOTION SCOUT项目的基本配置步骤如下：1. 配置驱动器2. 配置工艺对象TO3. 编写程序并分配执行系统4. 连接HMI设备配置驱动器 本项目中有两台电机，由双轴电机模块驱动，可以参考下载中心应用文档编号A0309（

5、视频教程）来完成驱动器配置文档名称SIMOTION D435调试入门，其下载网址如下： 创建虚主轴MasterAxis，步骤如下。AXES，双击insert axis可以插入一个轴。在弹出的窗口中配置轴的名称为MasterAxis，工艺为Positioning（即为位置轴）。 在离线情况下，在SCOUT软件中依次打开D435图4 插入轴点击OK进入下一步，选择轴的类型为旋转轴Rotary、虚轴Virtual，单位采用默认值。图5 选择轴类型点击Next进入最后一步，这里可以看到所有配置的摘要信息，点击Finish结束配置。图6 轴配置完成 2.创建实轴Conveyorbelt，步骤如下。AXE

6、S，双击insert axis可以插入一个轴。在弹出的窗口中配置轴的名称为Conveyorbelt，工艺为Synchronous operation（即为跟随轴）。 在离线情况下，在SCOUT软件中依次打开D435图7 插入同步轴点击OK进入下一步，选择轴的类型为旋转轴Rotary，电气轴Electrical，模式为标准轴Standard，单位采用默认单位。图8 选择轴类型点击Next进入下一步，选择需要连接的驱动为SINAMICS_Integrated中的conveyor。图9 选择轴的驱动点击Next进入下一步，编码器的数据会自动识别出来，默认选择使用的编码器为驱动器的Encoder_1，

7、该编码器为绝对值编码器。图10 选择轴的编码器点击Next进入最后一步，这里可以看到所有配置的摘要信息，点击Finish结束配置。图11 结束轴配置打开ConveyorBelt轴得机械配置部分进行模态轴的组态：图12 组态轴参数设置该轴为模态轴：图13 配置模态轴 3.创建实轴Ejector，注意修改轴的类型为直线轴，回零方式修改为编码器零脉冲（Encoder zero mark only），Conveyorbelt使用的是绝对值编码器，所以无需设定回零模式。图14 配置Ejector轴的回零步骤与Conveyorbelt基本相同，这里不再赘述。保存并且编译下载后，可以使用控制面板对实轴进行测

8、试。齿轮同步TO的配置 在轴TO配置完成以后，需要配置跟随轴Conveyorbelt与主轴MasterAxis的互联，在SCOUT软件中，依次打开D435 AXES Conveyorbelt Conveyorbelt_SYNCHRONOUS_OPERATION(Conveyorbelt_GLEICHLAUF)，双击其中的Interconnections，在右侧窗口选择使用虚主轴MasterAxis的设定值Setpoint。图15 同步配置凸轮TO的配置 在配置Ejector轴与Conveyorbelt轴之间的凸轮同步操作之前，需要先定义凸轮曲线。根据工艺要求，如果检测到有空盒子，那么 Ejec

9、tor轴开始跟随传送带移动，在1mm处建立同步以后，喷嘴打开吹出吹盒子，然后在4mm处关闭喷嘴，同时Ejector轴开始返回初始位置。这 个操作过程中，Ejector轴与Conveyorbelt轴的位置关系可以用下面的曲线(横纵坐标显示为位置)来描述。图16 凸轮曲线 第1段：建立同步过程中 第2段：已建立同步 第3段：返回初始位置 可以使用凸轮绘制工具CamTool来绘制这条曲线，CamTool软件需要预先安装好。在SCOUT软件中，依次打开D435 CAMS，双击Insert cam with CamTool即可打开编辑器，输入CAM曲线的名称为CAM_Ejector。如果没有安装CamT

10、ool软件，也可以通过描点法插入这条CAM曲线，本文档以CamTool为例进行说明。图17 创建CAM曲线 在编辑窗口插入两个插补点和一个线段。点击工具栏上的插补点工具 ，在起点和终点附近插入两个插补点，使用直线工具 在两个插补点之间插入一条直线。图18 创建CAM曲线 在画出雏形以后，使用工具栏上的箭头工具 ，设定插入的各个对象的参数。双击第一个插补点，在弹出的属性窗口中指定其参数为x=0，y=0。同理可以设定直线段和第二个插补点的参数，如下图所示。图19 设定插入各个对象的参数 在参数修改完成以后，曲线如图20所示：图20 完成后的CAM曲线 最后指定坐标的范围，在工作区的右键菜单中选择T

11、arget Device Parameters，在Scaling选项卡中设置主轴范围为360，从轴范围为10，如下图所示。这样，就将Ejector轴与 Conveyorbelt轴的位置对应了起来，在Conveyor轴到36（）时，Ejector轴到达1mm（）位置，此时即已建立同 步，同理在4mm（）位置处开始解除同步，并返回初始位置。图21 指定坐标的范围凸轮同步TO的配置 在凸轮曲线配置完成以后，可以配置轴Ejector与Conveyorbelt的互联，在SCOUT软件中依次打开D435 AXES Ejector Ejector_SYNCHRONOUS_OPERATION(Ejector_

12、GLEICHLAUF)，双击其中的Interconnections，在右侧窗口选择使用Conveyorbelt轴的设定值，并选择互联的CAM曲线为Cam_Ejector。图22 配置轴的CAM互联快速点输出TO的配置 OUTPUT CAM是SIMOTION中用于快速点输出的TO。本项目中吹出器喷嘴的控制可以使用OUTPUT CAM功能实现，喷嘴的通断由Ejector轴的位置决定，所以需要为Ejector轴配置一个OUTPUT CAM TO。该TO通过SIMOTION D435集成的CU320上的DO点输出。Control_Unit，双击其中的Inputs/outputs，在右侧窗口中 Bidi

13、rectional digital inputs/outputs选项卡下，设置为输出点，如下图所示。 SINAMICS_Integrated 本项目中使用DI/DO8作为该OUTPUT CAM的输出通道，所以首先要将该通道配置为数字量输出。在SCOUT软件中，依次打开 D435图23 设置为输出点 然后插入快速点输出TO。在SCOUT软件中，依次打开D435 AXES Ejector OUTPUT CAM，双击其中的Insert output cam，创建一个名称为Valve的OUTPUT CAM TO。图24 插入快速点输出TO 然后配置该TO的通过SINAMICS_Integrated中的

14、DO8输出。在SCOUT软件中，依次打开D435 Ejector AXES OUTPUT CAM Valve，双击其中的Configuration，在右侧窗口中，选择激活输出，选择 Fast digital output(DO) (D4xx,C240) ,然后点击Output中的按钮，可以浏览到SINAMICS_Integrated中配置的DO8。图25 配置TO 在OUTPUT CAM TO配置完毕以后，如下图所示。图26 TO配置完毕 这样，本项目中所使用的TO就都配置完成了，此时的项目导航栏如下图所示。图27 本项目TO配置完毕编写程序并分配执行系统 SIMOTION提供的编程环境方便而

15、灵活，可以使用不同的编程语言实现相同的功能，这完全取决于个人的编程习惯。SIMOTION程序的执行系统清晰而 全面，不管是周期性执行，还是单次执行，不管是时间触发，还是事件触发，都可以按照优先级高低顺序进行程序的分配。通过程序在执行系统中的合理分配，可以 方便的实现各种运动控制功能，SIMOTION的执行系统的示意图如下图所示。图28 SIMOTION的执行系统示意图图29 项目功能分解 在使用SIMOTION创建项目时，首先需要对程序结构进行规划，根据工艺要求，将所需的功能分解，编写成多个独立的程序，再将程序分门别类地分配到执行 系统当中。在本项目中，根据工艺的要求，可以将程序分成几部分，再

16、将程序分配到相应的执行系统中，如图29所示。PROGRAMS即可插入程序。 SIMOTION设备支持的程序语言有ST、MCC、LAD/FBD、DCC等，这些编程语言各有特点，其中使用MCC语言可以方便地编写运动控制程序， 使用LAD/FBD语言可以方便地实现逻辑控制功能，使用DCC可以方便地实现工艺控制功能，使用ST语言可以方便地实现复杂的运动、逻辑和工艺控制功 能。在SCOUT软件中，依次打开D435图30 插入程序 本项目中使用了ST、MCC和LAD/FBD三种编程语言。在使用MCC和LAD/FBD时，需要先插入程序单元(Unit)，再在单元中插入程序 (Program)。本项目中，使用S

17、T编写了pInit()和pHMIout()程序，使用MCC编写了pAuto()，pEject()， pHoming()，pProtDoor()，pTecFault()程序，使用LAD/FBD编写了pLADFBD()，pPLCopenProg() 程序，如图31所示。图31 项目中的程序Execution System即可以打开分配执行系统的画面，分配结果详见本文档节。然后在线连接设备，编译并下载项目后，系统就可以正常运行了。 在程序编写并编译完成以后，再分门别类地分配到执行系统中。在SCOUT软件中，依次打开D435与SIMATIC PLC的程序不同的是，SIMOTION中没有数据块DB的概念

18、，所有程序都对变量进行操作，所在在缩写SIMOTION程序时，需要按照以下步骤进行：1. 声明变量2. 编写程序3. 分配执行系统声明变量 在编写程序之前，需要声明变量。SIMOTION设备中的变量分为系统变量、全局变量和局部变量。其中系统变量在TO创建完成后，就已经由系统自动生成， 比如轴TO的运行状态等。全局变量包括IO变量、设备全局变量和程序单元变量三类，其中IO变量可以通过SCOUT软件中的ADDRESS LIST来创建，设备全局变量可以通过GLOBAL DEVICE VARIABLES来创建（本项目中没有使用），而程序单元变量需要在程序单元中创建，可以在程序单元内使用。一个程序单元中

19、的全局变量通过互联，也可以 用于其他程序单元。局部变量在单个程序中创建，只可以在本程序中使用。图32 变量说明创建IO变量 在SCOUT软件中，双击D435下的ADDRESS LIST，即可在软件下半窗口中配置全局的IO变量。在Name列输入变量名称，在I/O address一列指定输入输出类型以后，就可以直接在Assignment列点击 按钮浏览到系统中的IO变量。本项目中的IO变量配置如下图所示。其中iboEject为空盒子传感器的DI信号，iboProtDoor为安全门的DI 信号，iboStartBelt为生产线起动的DI信号。图33 创建IO变量创建程序单元变量和局部变量 根据编程语

20、言的不同，程序单元变量的创建方式也不同。 (1)在ST语言中的声明变量 使用ST语言时，可以在INTERFACE段声明全局变量，其格式如下：变量名:数据类型(: =初始值); 比如pDefInit程序单元中一个名称为gboProgEnd的布尔型变量，需要按以下格式声明：INTERFACE VAR_GLOBAL gboProgEnd : BOOL := FALSE; END_VAREND_INTERFACE 这里声明的全局变量只能在本程序单元中使用。如果需要在其他程序单元中访问这些变量，那么需要在其他程序的INTERFACE段内添加USES语句，比如 在pHMIout程序单元中就有这样的语句，其

21、格式如下：INTERFACE USES pDefInit;END_INTERFACE 另外，在程序中IMPLEMENTATION段也可以声明全局变量，这里声明的变量只能在本程序单元中使用，无法被其他程序单元访问，在本项目中并没有在 IMPLEMENTATION段中声明全局变量。局部变量在程序内部的PROGRAM段内声明，仅供本程序使用，无法被其他程序或程序单元访问，其声明格式与全局变量相同。本项目中也没有在PROGRAM段声明局部变量。 (2)在MCC程序单元中声明变量PROGRAM，双击其中的Insert MCC Unit即可插入一个程序单元，此时在右侧的窗口中可以定义本程序单元的全局变量。

22、 在SCOUT软件中，依次打开D435 MCC程序单元中的全局变量在数据表格中声明，变量声明的位置与ST语言是一致的。如果是全局变量，并希望被其他程序单元访问，那么变量在 INTERFACE段声明，如果不希望被其他程序单元访问，那么变量在IMPLEMENTATION段声明。比如在pProtDoor程序单元中定义了下 面的全局变量。图34 MCC程序单元中声明变量 如果要访问其他程序单元的变量，只需要在INTERFACE段的Connection选项卡下进行连接即可，这与ST语言中使用USES语句的功能相同， 比如在pAuto程序单元中要引用在ST程序pDefInit中定义的全局变量，那么可按下图

23、所示的方法进行访问。图35 连接需访问变量的程序单元 在每个程序单元里都有一个插入程序的选项，比如pAuto程序单元中双击Insert MCC Chart即可以在右侧窗口中打开程序的主编辑界面。在顶部的表格里，可以声明本程序的局部变量，比如在图中选项卡下，将变量名称、数据类型和初始值填入表格即可，本项目中没有定义局部变量。图36 本项目无局部变量(3)在LAD/FBD程序单元中声明变量 LAD/FBD程序单元中声明变量的操作与MCC类似，这里不再赘述。另外，在LAD/FBD程序编辑窗口中也可以直接声明不存在的变量。比如在pLADFBD()程序中，将局部变量boResult修改为 boResul

24、t1，此时系统会自动弹出一个变量boResult1的声明窗口，在这里可选择数据类型和变量类型等。这种声明变量的方式非常方便。图37 在LAD/FBD程序单元中声明变量编写程序 项目程序需要根据实际工艺编写，本项目中将工艺分解为回零、传送带运行、吹出器动作、安全门控制、错误处理等部分，分别编程进行处理，最后通过程序在执行 系统中的分配，达到各程序协调工作的目的。由于相同的功能，可以使用不同的编程语言实现，所以编程方式十分自由。本项目中使用ST语言编写了数据初始化pDefInit和与HMI的数据交换pHMIout两段程序，使用MCC语言编写了与运动控制相关的程序，使用LAD/FBD编写了周期性执行

25、的逻辑控制程序。使用ST语言编写程序PROGRAMS，双击其中的Insert ST source file即可插入一段ST程序，在右侧窗口会自动打开ST程序编程器。使用ST语言编写的程序需要放在IMPLEMENTATION段中，以 PROGRAM关键字开头，以END_PROGRAM关键字结尾。程序编写完成后，还需要在INTERFACE段进行声明。比如pDefInit()程序 的ST程序如下。 在SCOUT软件中，依次打开D435INTERFACEVAR_GLOBAL . TS_SUSPENDED任务通过功能 _suspendTask()被暂停 TS_WAIT_NEXT_CYCLETimerIn

26、terruptTask 正在等待其触发信号 TS_WAIT_NEXT_INTERRUPTSystemInterruptTask 正在等待触发报警，或者UserInterruptTask 正在等待触发事件 TS_LOCKED任务通过功能 _disableScheduler() 被锁定。通过系统功能_getStateOfTaskId可以读取指定任务的当前状态，该功能可以在命令库中找到，如图48所示：图48 命令库该功能的返回值为DWORD，返回值指示下列状态：16#0000: 指定的任务不存在 (TASK_STATE_INVALID)16#0001: 从 RUN 变换到 STOP (TASK_ST

27、ATE_STOP_PENDING)16#0002: 任务被停止 (TASK_STATE_STOPPED)16#0004: 任务正在运行 (TASK_STATE_RUNNING)16#0010: 任务正在等待 (TASK_STATE_WAITING)16#0020: 任务被暂停 (TASK_STATE_SUSPENDED)16#0040: 定时中断任务等待下一个周期 (TASK_STATE_WAIT_NEXT_CYCLE)16#0080: 用户中断任务或者系统中断任务等待下一个事件(TASK_STATE_WAIT_NEXT_INTERRUPT)16#0100 任务被 _disableschedu

28、ler 禁止 (TASK_STATE_LOCKED) 本程序中，判断当前任务的状态，如果任务处于被停止（16#0002）或暂停（16#0020）状态，那么就使用系统功能_RestartTaskId ()重新起动任务。在完成本段程序编写后，程序如下：图49 任务控制编程 在编写完成后，点击工具栏上的按钮 完成编译，在SCOUT软件底部Compile/check output信息栏可以查看编译状态。图50 编译无误同理完成其他LAD程序的编写和编译。 分配执行系统Execution System即可打开执行系统的配置画面。在右侧窗口中为不同的任务添加程序即可，配置完成后，重新编译项目。可以参考下载

29、中心应用文档编号A0471来 获得更多与执行系统相关的信息。文档名称SIMOTION 的任务执行机制及系统时钟 ，下载网址： 在所有程序编写并编译完成后，再分配执行系统。在SCOUT软件中，双击D435图51 分配执行系统连接HMI设备HMI（人机界面）可以通过PROFIBUS、IE或MPI网络建立与SIMOTION设备的连接，HMI设备的组态需要使用WinCC Flexible软件。在SIMOTION项目中添加HMI设备有两种方式： HMI项目集成 在SIMOTION项目中通过打开SCOUT项目的网络配置，在NetPro中插入HMI设备，可将WinCC Flexible项目集成到SIMOTION SCOUT项目中进行编辑。 HMI项目独立于SIMOTION项目在WinCC Flexible中使用项目向导在“Integrate S7 Project”中选择使用的SIMOTION项目，即可实现HMI与SIMOTION项目的集成。下面以使用第一种方式为例，介绍在SIMOTION项目中插入HMI设备的配置过程。