simotion功能系统中的im174接口模块

1、SIMOTION 系统中 IM174 接口模块的使用The Application of IM174erface Module in SIMOTION SystemGetting-startedEdition (2009 年-12 月)摘 要 本文对 IM174 接口模块及在 SIMOTION 系统中的应用进行了介绍。IM174 SIMOTIONKey WordsIM174SIMOTIONIA&DT Service & Support28目录1 IM174 概述4IM174 的接口4X2 驱动接口52.1.12.1.2模拟量接口6步进电机的接口7接口X3, X4, X5, X682.22.32

2、.5编数字量输入X119数字量输出X1110LED显示11DP 地址的设置123 IM174 的设置12使用IM174 时的注意事项和软硬件要求12IM174 的组态步骤134 IM174 的应用194.2测量输入功能25IA&DT Service & Support281 IM174 概述应用范围在 SIMATIC 或者 SIMOTION 的运动控制系统中，为了连接模拟量接口或者步进电机接口的驱动设备，要用到 IM174 接口模块。工作机制IM174 接口模块做为 DP 的从站，最多可以连接四个轴。IM174 通过 PROFIDrive 协议（标准报文 3）与运动控制器通讯。控制器计算出速度

3、设定值传送到 IM174， IM174 根据设置将设定值转换为模拟量或步进电机的给定信号，同时 IM174 把实际值传送给控制器。每个轴可以连接一个 TTL 编或者 SSI 编作为位置反馈信号，也可以不带编。2 IM174 的接口IM174 的接口如图 1 所示。图 1IM174 的接口IA&DT Service & Support28号码名称作用1ON/EXCH/TEMP/RDY用 LED 显示2BUS ADDRESSDIP 开关，设置 DP 地址324 VDC外部电源供电4X1PROFIBUS 接口表 1 IM174 的接口2.1X2 驱动接口X2 接口包含了模拟量和步进电机的驱动接口以及

4、使能信号等。端子的定义如表 2。IA&DT Service & Support28端子号标识类型功能1SW1AO轴 1 的模拟量设定值 (10 V)2BS2AO轴 2 的模拟量设定值参考点3SW3AO轴 3 的模拟量设定值 (10 V)4BS4AO轴 4 的模拟量设定值参考点5PULSE1DO轴 1 的脉冲输出正6DIR1DO轴 1 的方向输出正7PULSE2_NDO轴 2 的脉冲输出负8DIR2_NDO轴 2 的方向输出负9PULSE3DO轴 3 的脉冲输出正10DIR3DO轴 3 的方向输出正11PULSE4_NDO轴 4 的脉冲输出负12DIR4_NDO轴 4 的方向输出负13-14RF

5、1.1K轴 1驱动使能,继电器触点 115RF2.1K轴 2驱动使能,继电器触点 116RF3.1K轴 3驱动使能,继电器触点 117RF4.1K轴 4驱动使能,继电器触点 118ENABLE1DO轴 1 使能正19ENABLE1_NDO轴 1 使能负20ENABLE2DO轴 2 使能正21ENABLE2_NDO轴 2 使能负22-25GNDDO26ENABLE3DO轴 3 使能正27ENABLE3_NDO轴 3 使能负28ENABLE4DO轴 4 使能正29ENABLE4_NDO轴 4 使能负30-33-34BS1AO轴 1 的模拟量设定值参考点35SW2AO轴 2 的模拟量设定值 (10

6、V)5X210 VDC 模拟量或步进电机接口输出，轴 1 46X3轴 1 编接口7X4轴 2 编接口8X5轴 3 编接口9X6轴 4 编接口10X11数字量输出接口11X11数字量输入接口12数字量输入输出的 LED 显示表 2 X2 的端子定义2.1.1 模拟量接口当连接模拟量接口的驱动时用到下列的端子：表 3 模拟量接口用到的端子例如，当连接到 611A 时的典型接线图如图 2 所示。IA&DT Service & Support28SW1.4模拟量输入正BS1.4模拟量输入负RF1.1.4.1,RF1.2.4.2驱动使能继电器输出36BS3AO轴 3 的模拟量设定值参考点37SW4AO轴

7、 4 的模拟量设定值 (10 V)38PULSE1_NDO轴 1 的脉冲输出负39DIR1_NDO轴 1 的方向输出负40PULSE2DO轴 2 的脉冲输出正41DIR2DO轴 2 的方向输出正42PULSE3_NDO轴 3 的脉冲输出负43DIR3_NDO轴 3 的方向输出负44PULSE4DO轴 4 的脉冲输出正45DIR4DO轴 4 的方向输出正46-47RF1.2K轴 1驱动使能,继电器触点 248RF2.2K轴 2驱动使能,继电器触点 249RF3.2K轴 3驱动使能,继电器触点 250RF4.2K轴 4驱动使能,继电器触点 2图 2 IM174 与 611A 的连接2.1.2 步进

8、电机的接口当连接步进电机接口的驱动时用到下列的端子：表 4 步进电机接口用到的端子IA&DT Service & Support28PULSE1.4, PULSE_n1.4脉冲输出DIR1.4, DIR_N1.4方向输出ENABLE1.4, ENABLE_N1.4驱动使能信号输出图 3 IM174 与 FM STEPDRIVE 的连接2.2 编接口 X3, X4, X5, X6X3, X4, X5, X6 分别对应轴 1 到轴 4，可以连接 SSI 和 TTL 的编。IA&DT Service & Support28端子号标识类型功能TTLSSI1未定义-2-CLSOSSI 时钟正3-CLS_

9、NOSSI 时钟负表 5 编接口 X3, X4, X5, X62.3 数字量输入 X11B1 到 B4 是回零时参考外部零点，分别对应轴 1 到轴 4。M1 到 M2 是测量输入点。R1到 R4 是驱动就绪的信号，它与轴使能输出信号关系如图 4。图 4 轴使能信号和驱动就绪信号方式见 4.1 节报文定义。这些点都是复用端子，可作为普通数字量输入点。IA&DT Service & Support28端子号标识类型功能21-22B1DI轴 1 的外部零点23B2DI轴 2 的外部零点24B3DI轴 3 的外部零点25B4DI轴 4 的外部零点26M1DI测量输入点 14P5EXTVO5 VDC 供

10、电5P24EXTVO24 VDC 供电6P5EXTVO5 VDC 供电7MEXTVO电源地8-9MEXTVO电源地10N-I参考零脉冲正 (Ua0)11N_N-I参考零脉冲负 (/Ua0)12B_N-IB 通道负 (/Ua2)13B-IB 通道正(Ua2)14A_N-IA 通道负 (Ua1)-DATA_NISSI 数据负15A-IA 通道正 (Ua1)-DATAISSI 数据正表 6 数字量输入 X11B1 到 B4 以及 M1,M2 的接线如图：图 5 B1 到 B4 以及 M1,M2 的接线2.5 数字量输出 X11一共有 8 个数字量输出。RDY 继电器输出是为了指示 IM174 的状态

11、，在下列情况下会断开：上电后初始化IA&DT Service & Support2827M2DI测量输入点 228-29-30-31R1DI轴 1驱动准备好 信号32R2DI轴 2驱动准备好 信号33R3DI轴 3驱动准备好 信号34R4DI轴 4驱动准备好 信号35-36-37-38-39-402MVI供电电压参考点掉电或硬件故障 (NMI) 与 DP 主站无周期性通讯 PLL 错误同步错误过温在下列情况下会闭合：模块状态 就绪与 DP 主站周期性通讯表 7 数字量输出 X112.6 LED 显示通过 LED 的显示可以对 IM174 的状态进行。IA&DT Service & Suppor

12、t28端子号标识类型功能11L+VI24V 供电2Q0DO数字量输出 13-4Q1DO数字量输出 25-6Q2DO数字量输出 37-8Q3DO数字量输出 49-10RDY1K就绪 信号继电器输出 111RDY2K就绪信号继电器输出 212-13D1DO信号继电器输出 5 或轴 1 的方向信号14-15D2DO信号继电器输出 6 或轴 2 的方向信号16-17D3DO信号继电器输出 7 或轴 3 的方向信号18-19D4DO信号继电器输出 8 或轴 4 的方向信号201MVI24V 电源负表 8LED 显示2.7 DP 地址的设置DP 接口的地址可以通过 DIP 开关进行设置，如下表。设置后需要

13、重新上电才有效。表 9 DP 地址的设置3 IM174 的设置3.1 使用 IM174 时的注意事项和软硬件要求注意事项使用 IM174 时，有以下几点需要注意：IM174 不是 PROFIDrive 协议下的标准的 DP 从站。例如，IM174 不支持非周期的通讯。因此，IM174 只用于可支持此模块的 DP 主站。IM174 只能用于等时同步的 PROFIBUS DP 网络，最小的 DP 周期是 1.5ms。TCPU 软硬件要求IM 174: 从订货号 6ES7 174-0AA00-0AA0 开始CPU 315T-2DP 订货号 6ES7 315-6TG10-0AB0 V2.4/3.2 和

14、更高版本IA&DT Service & Support28开关号意义1PROFIBUS address: 26 = 642PROFIBUS address: 25 = 323PROFIBUS address: 24 = 164PROFIBUS address: 23 = 85PROFIBUS address: 22 = 46PROFIBUS address: 21 = 27PROFIBUS address: 20 = 1标识颜色描述ON绿色供电电压。 显示供电电压正常。EXCH绿色。灯亮时表示与主站正在进行周期性数据通讯。TEMP红色过温。灯亮时表示模块超过了一定的温度。这种情况 下，驱动按设

15、定的延时关机时间停机。 见参数设置章节中的延时关机设置。RDY红色准备好。灯亮时表示有故障。CPU 317T-2DP 订货号 6ES7 317-6TJ10-0AB0 V2.4/3.2 和更高版本SIMATIC STEP 7, 版本 5.3, SP3 或更高S7-Technology, 版本 3.0 SP1 或更高3 .1.3 SIMOTION 软硬件要求IM 174 从订货号 6ES7 174-0AA00-0AA0 开始SIMATIC STEP 7 版本 5.3 SP3 或更高SIMOTION P ， C 或 D: SIMOTION V4.0 或更高3.2 IM174 的组态步骤以SIMOTI

16、ON C 的项目为例描述 IM174 的组态配置过程。组态SIMOTION C，建立一条 DP 网络。在硬件组态目录下（PROFIBUS DP Function modules IM 174）将 IM174 拖到已建立的 DP 总线上。图 6 硬件组态3 设置 DP 总线的等时同步属性IA&DT Service & Support28图 7 DP 总线等时同步设置双击 IM174 模块，设置 DP 地址与拨码开关的设置一致。选择通讯的报文，只有一种默认报文可以选择。图 8 报文选择6 设置 IM174 的等时模式。IA&DT Service & Support28图 9 等时同步属性设置7 设

17、置驱动的属性。根据实际的情况对 4 个驱动接口进行设置。Drive Type：设置模拟量接口的驱动或步进电机接口Unipolar：不选择此复选框时，模拟量输出-10 V 到 +10 V，驱动可以两个方向运行。如果选择了此复选框，模拟量输出 0 V 到 +10 V，方向由数字量输出决定：轴 1 到轴 4分别对应 X11 的端子 13，15，17，19。TCPU 和 SIMOTION 不支持此模式。3）ArvRdy：当连接驱动的“准备好上电”信号时，不选择此复选框。此时需要用IM174 的使能型号启动变频器。选择此功能时，连接驱动的“准备好”信号，此时驱动器已使能可直接跟随设定值。4）Max.fr

18、eqHz：步进电机接口的最大频率。如果已知电机的最大速度，最大频率可用下面的公式计算：Max. frequency Hz = nmax rpm / 60 * resolution on the stepper motor其中nmax是电机的最大转速，resolution on the stepper motor是电机一圈的步数。5) Norm. frequency Hz 步进电机接口的额定频率额定频率可用下面的公式计算：Stand. frequency Hz = n rpm / 60 * resolution on the stepper motor其中 n 是电机的额定转速，resoluti

19、on on the stepper motor 是电机一圈的步数。IA&DT Service & Support28图 10 驱动和编设置8 设置编的属性。对于模拟量接口的驱动，有以下编的选择：Encoder type not availableEncoder type TTL Encoder type SSI对于步进电机接口，有以下编的选择：Encoder type not available Encoder type TTL Encoder type SSIEncoder type stepper下面对这些选项进行解释：IA&DT Service & Support281）Encoder

20、type not available没有编时选择此选项。2）Encoder type TTL选择 TTL 编，需要设置下列参数：Resolution设置编一圈的脉冲数。bits for fine resolution可以设置成 0 15，设置编实际值G1_XIST1 和G1_XIST2 中编增量值的倍频数，此参数等效成倍频数为 20 = 1 到 215 = 32768。TTL编频。此值最小要设置成 2，即 4 倍3）Encoder type SSI根据编的数据对下列参数进行设置：Parity如果编传到 IM174 的数据中包含奇偶校验位时选择此复选框。编MsgLength传输的有用数据长度。E

21、ncoding编码方式选择。二进制或者码格式。Transmisrate设置数据传输的速率： 187.5 kbit/s375 kbit/s750 kbit/s所有 SSI 编的速率要设置一致。bits for fine resolution可以设置成 0 15，设置编实际值G1_XIST1 和G1_XIST2 中编增量值的倍频数，此参数等效成倍频数为 20 = 1 到 215 = 32768。4）Encoder type stepper对于步进电机接口的驱动，如果没有编接到 IM174，那么编类型可以选择stepper 。在这种模式下，IM174 发出的脉冲设定值被当做增量编实际值从 IM174

22、 传送IA&DT Service & Support28到控制器。同时，在控制器中轴的设置时，编的类型选择 TTL/HTL 增量编每圈的脉冲数设为电机每圈的步数。，编Motor monitoring选择了此功能后，步进电机的步数必须在预设的参考距离内被连续。bits for fine resolution可以设置成 0 15。设置编实际值G1_XIST1 和G1_XIST2 中编增量值的倍频数，此参数等效成倍频数为 20 = 1 到 215 = 32768。9 对 IM174 进行其他设置。Shutdown r停机时间设置， 可以设置 0 到 65535ms，当检测到错误时，所有连接到 IM1

23、74 的驱动根据此时间设置到 0。最大设定值当前设定值停机时间设置Shutdown delay time可以在发生过温故障时设置一个延时时间，延时后执行停机。在温度超过 90 度时执行此延时。当温度低于 85 度时此延时被复位。Tolerable sign-of-life errors可以设置成 0 到 15，指定 sign-of-life 发生错误的次数，超过此次数时停机。611U conformant mode在这种模式下，轴的回零信号源不再通过 PRIFIDrive 标准报文（STD3，G1_STW）指定，而是通过 IM174 PROFIBUS 报文的数字量输出指定。IA&DT Serv

24、ice & Support28位值回零的信号源80轴 1: 编1 (X3) 的零脉冲1轴 1: 外部零点1的上跳沿(X11, Pin 22)90轴 2: 编1 (X4) 的零脉冲1轴 2: 外部零点2的上跳沿(X11, Pin 23)100轴 3: 编1 (X5) 的零脉冲1轴 3: 外部零点3的上跳沿(X11, Pin 24)表 10 回零信号源的选择当选择这种模式时，根据数字量输出的位的状态决定使用编零脉冲还是外部回零点做回零。如表 10。4 IM174 的应用以下以SIMOTION C 作为控制器举例说明 IM174 的应用。4.1 IM174 报文的定义IM174 通过报文与控制器通讯

25、。IM174 的报文包括 4 个轴和 1 个数字量输入输出的报文。共 5 组报文。图 11 IM174 的报文其中每个轴使用标准报文 3。标准报文 3 的定义如下：图 12 标准报文 3 的定义在控制器中可以用报文数字量输入输出。包括一个字的输入和一个字的输出。数字量输入输出的报文定义如下：IA&DT Service & Support28110轴 4: 编1 (X6) 的零脉冲1轴 4: 外部零点4的上跳沿(X11, Pin 25)图 13数字量输入输出的定义4.2 轴的组态在 SOUNT 中一个轴，在驱动配置中选择 IM174，选择轴号（轴 1 到轴 4），报文选择标准报文 3。设置轴的最

26、大速度。IA&DT Service & Support28图 14 驱动配置在编设置中选择对应的编以及编的类型。设置脉冲数和细分数与组态一致。图 15 编的配置IA&DT Service & Support28图 16 编的设置4.3 回零的设置SIMOTION 中可以用_homing 或_mc_home 命令对轴进行回零操作。如果使用主动回零或回零，在此之前要对轴的回零进行设置。4.2.1 用编的零脉冲回零图 17 用编的零脉冲回零IA&DT Service & Support28当执行回零命令后，IM174 在下次检测到编零点时将编的值传送到控制器。配置 IM174 时，可以选择 611U

27、 兼容模式或非 611U 兼容模式。如果是 611U 兼容模式，则还需要设置报文中相应的数字量输出（见 611U conformant mode 的设置）。例如 IM174 的轴1 如果选择编的零脉冲回零方式，需要通过 SIMOTION C 的 IO 变量设置数字量输出报文中的位 8（对应轴 1 的编X3）为 0。Simotion C 控制器中轴的 homing 的设置：图 18 用编4.2.2 用外部回零点做回零的零脉冲回时 SIMOTION C 中的设置图 19 外部回零点做回零IA&DT Service & Support28轴 1 到轴 4 的外部回零点分别对应 B1 到 B4，当执行

28、回零命令后，IM174 在下次检测到外部零点时将编的值传送到控制器。IM174 要设置成 611U 兼容模式，且设置相应的回零信号源为外部零点（见 611U conformant mode 的设置）。不管是正向回零还是反向回零，都只检测上跳沿。Simotion C 控制器中轴的 homing 的设置：图 20 外部回零点做回零时 SIMOTION C 中的设置零脉冲和外部开关信号回零4.2.3用编图 21 用编零脉冲和外部开关信号回零IA&DT Service & Support28直到碰到编零点。配置 IM174 时，可以选择当检测到外部开关信号后，控制器611U 兼容模式或非 611U 兼

29、容模式。如果是 611U 兼容模式，则还需要设置报文中相应的回零信号源为编零点（见 611U conformant mode 的设置）。例如轴 1 如果用编的零脉冲回零方式，需要通过 SIMOTION C 的 IO 变量设置数字量输出报文中的位 8（对应轴 1的编X3）为 0。Simotion C 控制器中轴的 homing 的设置：图 22 用编零脉冲和外部开关信号回零时 SIMOTION C 中的设置4.2 测量输入功能用 IM174 的 X11 的 26，27 端子（M1 和 M2）可以实现测量输入功能，注意不能同时使能测量输入和回零的功能。接线方式如图 5。在 SCOUT 中已经存在的轴下一个Measuring input 对象。然后对其进行设置，IM174 的 M1 和 M2 只能用做 local 方式。Measuring input number 中填入 1 或 2 来选择 M1 和 M2。IA&DT Service & Suppor