西門子運動控制模塊在堆垛系統(tǒng)中的應用

【摘 要】運動控制的設計和應用由來已久，每個生產(chǎn)商都會有一套現(xiàn)成的方案可供選擇。本文介紹的是一種采用多個廠家的硬件，經(jīng)優(yōu)化組合后性能價格比較高的一種實現(xiàn)。其中重點分析了硬件組態(tài)和程序的執(zhí)行流程。

【關鍵詞】運動控制；FM357-2；NC編程；堆垛機

運動控制是生產(chǎn)工業(yè)自動化的重要實現(xiàn)部分，了解和掌握運動控制的知識很有必要。經(jīng)典的PLC運動控制架構由兩種，一種是專用的伺服驅(qū)動器加伺服電機，一種是PLC的運動控制模塊加電源驅(qū)動模塊加伺服電機。兩種實現(xiàn)各有優(yōu)缺點，這里就不多分析，而是解析性價比較高的第三種方案：使用運動控制模塊加變頻器加伺服電機。

一、硬件組態(tài)：

西門子運動控制模塊FM357-2是S7-300模塊中功能最為強大的一種，屬于SIMATIC Technology 的一員。它的功能包括高速計數(shù)和測量、定位控制、閉環(huán)控制、凸輪控制。NC編程支持ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何加工。比如G1代表直線插補，G04代表暫停，G90代表絕對尺寸，G91代表增量尺寸。堆垛機主要用到了定位控制中的兩軸圓弧插補連續(xù)路徑控制和獨立軸之間的位置同步控制。FM357-2分三個版本：L、LX、H，堆垛機所用的為LX版，可同時控制四個軸的同步。以下僅以500區(qū)2#堆垛機為例，其他堆垛機大同小異。2#堆垛機控制模塊FM357-2安裝在主站機架上，這樣可減少通訊延時。X3～X6測量端口分別連接軸1到軸4的信號，信號來自艾默生SP變頻器的SM編碼器輸出選件接口，由變頻器接收520M1、520M2、516M1、516M2的編碼器反饋，X2端口分別輸出到四個變頻器的模擬量速度端子。四個軸的配置如下圖，可以看出旋轉臂520M1M2電機是兩個旋轉軸，位于通道1，516M1M2傳送帶電機是兩個線性軸，位于通道2。

二、程序架構：

要在Step7中對FM357-2編程，需要安裝FM357-2組態(tài)包和FM357-2基本功能庫。一般還需要安裝一個NC編程的輔助工具NCVar Selector，以代替手工編程，減少出錯的幾率。NCVar Selector配置文件編譯后會生成擴展名為AWL的STL源代碼。

當在S7程序中添加基本功能庫時，會產(chǎn)生幾個不能改變的功能塊和數(shù)據(jù)塊。DB15、DB16用于內(nèi)部數(shù)據(jù)讀寫支持；DB30、DB31必須改名為UDT1、UDT2供FM357-2的讀寫功能塊使用。還有FB6、FC23也不能改變。

四、結語

通過對西門子運動控制模塊整個工作流程的分析，可以看出其強大的功能，特別是可以在NC程序中插入自定義的功能，使模塊和PLC程序緊密結合在一起，共同來完成自動控制任務。

參考文獻：

[1]《西門子定位模塊FM357教程》.西門子

[2]《FM357-2手冊》.西門子

[3]《S7-300_400編程語句表（STL）參考手冊》.西門子