SINAMICS Startdrive V16 功能在TIA 博途的應(yīng)用

張國(guó)旭，高樂美，邢向宇，王慶德，李永剛，王宣峰

（國(guó)機(jī)鑄鍛機(jī)械有限公司，山東 濟(jì)南 250306）

0 引言

SINAMICS Startdrive 可以用來在TIA Portal 中進(jìn)行西門子驅(qū)動(dòng)的配置和參數(shù)設(shè)置。可進(jìn)行以下任務(wù)：將驅(qū)動(dòng)嵌入項(xiàng)目，作為單個(gè)驅(qū)動(dòng)或?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)與上級(jí)控制系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)；對(duì)所用功率部件、電機(jī)和編碼器進(jìn)行參數(shù)配置（包括最新的S210 系列驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品）；支持配置多種控方式來控制驅(qū)動(dòng)；支持驅(qū)動(dòng)專用功能（如自由功能塊和工藝控制器）等擴(kuò)展參數(shù)設(shè)置；通過驅(qū)動(dòng)控制面板在線測(cè)試驅(qū)動(dòng)參數(shù)設(shè)置；出現(xiàn)故障時(shí)執(zhí)行診斷。

1 概述

1.1 軟件簡(jiǎn)介

SINAMICS Startdrive 調(diào)試軟件是將西門子驅(qū)動(dòng)器硬件集成到TIA Portal 工程框架中的理想工具。借助最新版本的SINAMICS Startdrive V16，西門子正在擴(kuò)展自動(dòng)化平臺(tái)上可用的驅(qū)動(dòng)硬件產(chǎn)品組合。

該軟件有兩個(gè)版本：Startdrive Basic 和Startdrive Advanced。Basic 版包括驅(qū)動(dòng)設(shè)備的調(diào)試和診斷功能。Advanced 版除了包含Basic 版的所有功能外，還包含SINAMICS S120，G120 和S210 的集成安全驗(yàn)收測(cè)試功能。

1.2 新功能介紹

SINAMICS Startdrive 調(diào)試工具是自動(dòng)化設(shè)備調(diào)試的關(guān)鍵軟件。利用博途平臺(tái)，驅(qū)動(dòng)器和控制器之間的便捷交互使SIMATIC 控制器和SINAMICS 驅(qū)動(dòng)器輕松完成運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目的調(diào)試。從V16 版本開始，其功能得到了進(jìn)一步增強(qiáng)。在集成了SINAMICS S120多軸系統(tǒng)CU320-2PN 之后，從V16 開始也支持組態(tài)和調(diào)試CU310-2PN 及PM240-2。CU310-2PN 是S120 高端伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的單軸控制單元。

最新推出的SIMATIC 驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制器（Simatic Drive Controller）的驅(qū)動(dòng)控制也集成在Startdrive 調(diào)試工具中。集成了DRIVE-CLiQ 集線器，通過集線器增加了SINAMICS S120 的DRIVE-CLiQ 接口數(shù)量。

使用Startdrive，可以通過簡(jiǎn)單、用戶友好的過程對(duì)集成安全功能進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和驗(yàn)證。Startdrive 中集成的安全驗(yàn)收測(cè)試將引導(dǎo)用戶逐步進(jìn)行安全驗(yàn)收測(cè)試過程，然后創(chuàng)建符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試記錄。

Startdrive V16 在與控制器間的無縫操作、靈活性和用戶友好性方面將西門子的驅(qū)動(dòng)器提升到一個(gè)新的水平。

1.3 SINAMICS S210

該伺服驅(qū)動(dòng)器是專為西門子新的SIMOTICS S-1FK2 電機(jī)配套而開發(fā)，是一種新型伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，功率范圍50 W～7kW，提供有12 個(gè)功率等級(jí)。具有集成安全功能，組態(tài)十分簡(jiǎn)便。可經(jīng)由ProfiNet 與上位控制器相連，通過Web 服務(wù)器進(jìn)行調(diào)試，支持“一鍵優(yōu)化功能”。這些具有出色設(shè)計(jì)的SIMOTICS 1FK2 伺服電機(jī)可以滿足小負(fù)載的高動(dòng)態(tài)響應(yīng)需求，并能極為精確地移動(dòng)中等和大型負(fù)載。

1.4 TIA 博途軟件

西門子工業(yè)自動(dòng)化集團(tuán)發(fā)布的“TIA 博途”全集成自動(dòng)化軟件，是業(yè)內(nèi)首個(gè)采用統(tǒng)一工程組態(tài)和軟件項(xiàng)目環(huán)境的自動(dòng)化軟件，適用于所有自動(dòng)化任務(wù)，這是軟件開發(fā)領(lǐng)域的一個(gè)里程碑，是工業(yè)領(lǐng)域第一個(gè)帶有“組態(tài)設(shè)計(jì)環(huán)境”的自動(dòng)化軟件，借助該全新的工程技術(shù)軟件平臺(tái)，用戶能夠快速、直觀地開發(fā)和調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 軟硬件組成

基于ProfiNet 網(wǎng)絡(luò)TIA 博途V16 組態(tài)S210 驅(qū)動(dòng)，硬件如表1 所示，軟件如表2 所示。

表1 使用的硬件

表2 使用的軟件

2.2 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

2.2.1 系統(tǒng)硬件連接

系統(tǒng)硬件連接如圖1 所示。

2.2.2 S7-1500 的配置

打開TIA Portal 軟件，創(chuàng)建新項(xiàng)目，進(jìn)入設(shè)備組態(tài)界面，選擇添加新設(shè)備，點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)圖標(biāo)并添加S210驅(qū)動(dòng)器，如圖2 所示。雙擊進(jìn)入選則的驅(qū)動(dòng)單元設(shè)備視圖界面，點(diǎn)擊MOT 圖標(biāo)根據(jù)訂貨號(hào)選擇電機(jī)，確認(rèn)編碼器參數(shù)，設(shè)置驅(qū)動(dòng)IP 地址和ProfiNet 設(shè)備名稱，如圖3 所示。

圖2 ProfiNet IO 系統(tǒng)組態(tài)

圖3 設(shè)置IP 地址和ProfiNet 設(shè)備名稱

完成上述設(shè)置后，將項(xiàng)目下載至S7-1500。選中新添加的驅(qū)動(dòng)單元_1，進(jìn)入在線和診斷，設(shè)置在線訪問參數(shù)后轉(zhuǎn)至在線。進(jìn)入功能界面，在線分配IP 地址和ProfiNet 設(shè)備名稱（與硬件組態(tài)設(shè)置參數(shù)保持一致），進(jìn)入備份和恢復(fù)保存參數(shù)，如圖4、5 所示。

圖4 在線分配IP 地址

圖5 在線分配ProfiNet 設(shè)備名稱

2.2.3 Startdrive 調(diào)試S210 驅(qū)動(dòng)

進(jìn)入驅(qū)動(dòng)下方調(diào)試頁(yè)面，通過控制面板調(diào)試，激活，設(shè)置驅(qū)動(dòng)使能，此時(shí)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)顯示接通就緒和運(yùn)行時(shí)能，輸入轉(zhuǎn)速后，點(diǎn)擊向前，向后或者向前點(diǎn)動(dòng)向后點(diǎn)動(dòng)，電機(jī)會(huì)按照指令轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖6 所示。

圖6 Startdrive 調(diào)試面板

點(diǎn)擊off 停止，復(fù)位使能，去激活。選擇一鍵優(yōu)化，動(dòng)態(tài)響應(yīng)設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置優(yōu)化旋轉(zhuǎn)角度后激活控制權(quán)，優(yōu)化啟動(dòng)。在路徑限制范圍內(nèi)，驅(qū)動(dòng)應(yīng)能夠自由運(yùn)行，而且不會(huì)對(duì)人員和機(jī)械設(shè)備造成危險(xiǎn)。電機(jī)在指定的路徑限制范圍內(nèi)在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行移動(dòng)，直到達(dá)到電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速和靜態(tài)轉(zhuǎn)矩的80%。電機(jī)根據(jù)優(yōu)化角度旋轉(zhuǎn)后，Status 顯示一鍵優(yōu)化成功結(jié)束，至此S210 一鍵優(yōu)化完成，如圖7 所示。

圖7 Startdrive 一鍵優(yōu)化

2.2.4 Trace 功能

在調(diào)試中會(huì)遇到一些信號(hào)捕捉問題，例如捕捉一個(gè)快速信號(hào)，或者快速監(jiān)控一個(gè)變量的變化趨勢(shì)，這些任務(wù)通過監(jiān)控表很難完成，這時(shí)可以利用Trace 功能，通過改變觸發(fā)條件，可以捕捉與回放數(shù)據(jù)記錄，使這些問題迎刃而解，調(diào)試與診斷也變得輕松和方便。在本應(yīng)用實(shí)例中，通過以下產(chǎn)品進(jìn)行TRACE 功能組態(tài)：軟件TIA V16，硬件CPU 1510SP-1 PN V2.8。

（1）創(chuàng)建軌跡添加信號(hào)。進(jìn)入項(xiàng)目樹以及設(shè)備下方的“軌跡”（Traces）系統(tǒng)文件夾，雙擊“添加新軌跡”項(xiàng)，系統(tǒng)將創(chuàng)建一個(gè)新的軌跡組態(tài)，同時(shí)“組態(tài)”選項(xiàng)卡在工作區(qū)內(nèi)打開。單擊新建軌跡名稱，可更改軌跡的名稱。在“信號(hào)”區(qū)域選擇需記錄的信號(hào)?；蛘邔⒁粋€(gè)或多個(gè)信號(hào)從變量表拖放到信號(hào)表中，如圖8 所示。

（2）組態(tài)記錄條件。配置記錄的周期和時(shí)長(zhǎng)，操作步驟如下：?jiǎn)螕暨x擇記錄時(shí)間的OB；從“記錄頻率”下選擇單位及頻率數(shù)；在“記錄時(shí)長(zhǎng)”下選擇單位記錄時(shí)長(zhǎng)。可以使用下列選項(xiàng)：在“記錄時(shí)長(zhǎng)”輸入欄中輸入時(shí)長(zhǎng)數(shù)值；激活“使用最大記錄時(shí)長(zhǎng)”復(fù)選框。如圖9 所示。

（3）傳輸軌跡配置。完成軌跡配置后需要將軌跡組態(tài)傳送到設(shè)備中，將執(zhí)行下列功能：與設(shè)備建立在線連接；將軌跡組態(tài)傳輸至設(shè)備；監(jiān)控激活；顯示將切換到“示意圖”選項(xiàng)卡。如圖10 所示。

圖10 安裝配置

（4）激活記錄。單擊激活按鈕，當(dāng)滿足觸發(fā)器條件時(shí)，將立即進(jìn)行記錄。

（5）將測(cè)量傳輸?shù)木幊淘O(shè)備。記錄完成后可以通過“添加到測(cè)量”按鈕保存測(cè)量軌跡，如果激活了設(shè)備上的測(cè)量選項(xiàng)還可以管理存儲(chǔ)卡中存儲(chǔ)的軌跡文件，可以導(dǎo)出或刪除文件。

（6）顯示和管理測(cè)量曲線圖的使用。曲線圖展示了信號(hào)表中選定記錄信號(hào)的軌跡。顯示可以按照要求進(jìn)行縮放，還可以使用測(cè)量光標(biāo)來選擇單個(gè)數(shù)值在信號(hào)表中顯示出來等功能。信號(hào)表列出了所選測(cè)量的信號(hào)，以及某些屬性的設(shè)置選項(xiàng)。在線模式下，可更改設(shè)備中的軌跡設(shè)置。單擊“上傳”按鈕，可應(yīng)用顯示方式的更改；否則在切換為離線模式時(shí)，系統(tǒng)將丟棄這些更改。

當(dāng)把設(shè)備中軌跡添加到測(cè)量時(shí)，信號(hào)表的當(dāng)前設(shè)置將在測(cè)量中保存?？赏ㄟ^拖放操作對(duì)信號(hào)進(jìn)行排序，在信號(hào)內(nèi)可以重新排序信號(hào)位。如圖11 所示。

圖11 信號(hào)表和功能表

3 總結(jié)

SINAMICS Startdrive 是一款非常優(yōu)秀的電氣自動(dòng)化編程軟件。該軟件有著便捷的操作界面，只需在StartDrive 操作界面瀏覽和開啟目錄在按下Add Selected Directory 即可完成，非常適合編程人員使用。其功能特點(diǎn)可提供直觀的參數(shù)設(shè)置：可借助用戶向?qū)Ш推聊划嬅孢M(jìn)行最佳設(shè)置，根據(jù)具體任務(wù)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化變頻器組態(tài)，對(duì)配套SIMOTICS 電機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)便組態(tài)。