基本定位器配置与调试指南

基本定位器（EPOS）用于线性轴和回转轴（模数轴）的绝对式或相对式定位，这些轴需带有电动机编码器（间接测量系统）或负载机械编码器（直接测量系统）。EPOS可以用于伺服和矢量两种控制模式。STARTER提供了直观的图形来指导基本定位器的配置、调试和诊断。通过STARTER的控制面板可以进行基本定位和转速闭环控制。

在STARTER的调试向导中激活基本定位器（r0108.4=1）后，即可自动激活位置控制（r0108.3=1），同时所需的BICO互联也自动进行。

基本定位功能主要包括下列子功能：

1）限幅。

2）点动。

3）回参考点。

4）程序段。

5）设定值直接给定（MDI）。

1.限幅功能

该功能可以为速度、加速度和减速度、加加速度设置限幅，或设置软限位和硬限位开关。

（1）最大速度

轴的最大速度由参数p2571确定。设置的速度不允许大于r1084和r1087中的最大转速。如果在回参考点时的倍率（p2646）设定，或在运动程序段中的速度设定超过该限幅，轴速度会被限制在该最大速度内。参数p2571（最大速度）可以确定最大运行速度，单位为1000LU/min。最大速度的更改也会影响正在执行的运行任务的速度。该限制针对定位运行的以下方式：

1）点动JOG。

2）运动程序段执行。

3）用于定位/设置的设定值直接给定/MDI。

4）主动回参考点。

（2）最大加速度/减速度

参数p2572和p2573可以确定最大加速度和最大减速度。这两个参数的单位都是1000LU/s²。这两个值和以下运行方式相关：

1）点动JOG。

2）运动程序段执行。

3）用于定位/设置的设定值直接给定/MDI。

4）主动回参考点。

在出现响应为OFF1/OFF2/OFF3的故障时，这些参数失效。

在“运动程序段执行”运行方式中，可以按照最大加速度和减速度的整数百分比（1%，2%...100%）设置加速度或减速度。在“用于定位和调整的设定值直接给定/MDI”运行方式中，可以给定加速度或减速度倍率（赋值十六进制4000=100%）。

（3）加加速度限幅

没有加加速度限制时，驱动的加速度和减速度会出现剧烈变化。图8-78中展示了没有加加速度限制时的运动属性。此时加速度和减速度设定值立即生效。驱动开始加速，达到设定速度，然后便进入恒速阶段。

通过加加速度限制可以实现加速度和减速度的平缓变化。如图8-79所示，这样可以获得一个比较“平滑”的加速过程。在理想情况下，加速度或减速度应呈线性。

图8-78 没有激活加加速度限制

图8-79 激活加加速度限幅

在参数p2574（加加速度限制）中，可以共同为加速和减速过程设置一个最大斜率r_k，单位为LU/s³。分辨率为1000LU/s³。为了永久激活加加速度限制，应将参数p2575（激活加加速度限制）设为1。此时，在“运动程序段执行”运行方式下，不能通过指令“JERK”激活或取消该限制。而是应将参数p2575设为零来激活或取消限制。状态信号r2684.6（加加速度限制生效）可以显示该限制是否激活。在以下运行方式中，加加速度限制生效：

1）JOG。

2）运动程序段执行。

3）用于定位和设置的设定值直接给定/MDI。

4）主动回参考点。

5）由报警引起的停止响应。

在出现响应为OFF1/OFF2/OFF3的信息时，加加速度限制失效。

（4）软限位开关

在满足了以下条件时，模拟量互联输入p2578（负向软限位开关）和p2579（正向软限位开关）会限制位置设定值：

1）软限位开关激活（p2582=1）。

2）参考点已设置（r2684.11=1）。

3）模态补偿没有激活（p2577=0）。

在出厂设置中，模拟量互联输入已经和模拟量输出p2580（负向软限位开关）或p2581（正向软限位开关）相连。

（5）硬限位开关

轴的运动范围既可以采用软件方法，即软限位开关加以限制，也可以采用硬件方法加以限制。硬件上可以使用硬限位开关（STOP Cam）。当二进制互联输入p2568（激活硬限位开关）给出1信号后，硬限位开关的功能激活。

一旦给出使能，便会检查二进制互联输入p2569（负向硬限位开关）和p2570（正向硬限位开关）是否激活。如果p2569或p2570给出的是0信号，即低电平信号，则表示这些输入已经激活。在硬限位开关（p2569或p2570）激活后，当前运动以OFF3停止，r2684.13（负向硬限位开关激活）或r2684.14（正向硬限位开关激活）置位。在激活硬限位开关时只允许执行离开硬限位开关的动作，当两个硬限位开关都响应时不允许任何运动。

轴反向离开硬限位开关且经过限位开关0/1上升沿变化后，相应的状态位（r2684.13或r2684.14）随即复位。

2.点动功能（JOG）

通过参数p2591可以在增量式点动（位置模式）和速度式点动之间切换。

通过点动信号p2589和p2590可以设定运行距离（p2587、p2588）和速度（p2585、p2586）。只有在p2591（增量式点动）给出1信号时，运行距离才生效。p2591=0时，轴会按设定的速度移动。

3.回参考点

在给机械系统上电后，必须建立机械零点的绝对位置基准以进行定位。这一过程被称为回参考点（回零）。

可以采用以下回参考点模式：

（1）设置参考点（所有编码器类型）

（2）增量编码器

1）主动回参考点p2597=0：

■减速挡块和编码器零脉冲（p2607=1）；

■编码器零脉冲（p0495=0或p0494=0）；

■外部零脉冲（p0495≠0或p0494≠0）。

2）被动回参考点：p2597=1。

（3）绝对值编码器

1）绝对值编码器校准。

2）被动回参考点：p2597=1

在所有的上述模式中，都有一个模拟量互联输入p2598，用于给定参考点坐标，以便可以通过上级控制系统修改或设定坐标值。在默认设置中，通过设置参数p2599来修改坐标，并且该参数已经连接到模拟量互联输入p2598上。

（1）设置参考点

如果没有任何运动指令生效，且位置实际值为有效值（p2658=1），则可以由二进制互联输入p2596给出的0/1上升沿设置参考点。

在暂停时也可设置参考点。

此时，驱动的当前实际位置变为参考点，它的坐标是模拟量互联输入p2598给定的坐标。设定值（r2665）会相应地做出更改。

（2）绝对值编码器校准

在调试期间必须校准绝对值编码器。在机械系统断电后，编码器的位置信息被保存。设置p2507=2后，可以借助p2599中的参考点坐标确定偏移值（p2525）。在计算位置实际值（r2521）时会使用该偏移。参数p2507会给出3，报告编码器已校准；另外，位r2684.11（参考点已设置）也置为1。为永久采用数据，应保存编码器校准的偏移值（p2525），即执行“CopyRAMtoROM”。

（3）增量编码器回参考点

在使用增量编码器回参考点时，驱动会运行到它的参考点。整个的回参考点循环由驱动自行控制和监控。使用增量编码器时，必须在给机械系统上电后建立机械零点的绝对位置基准。在没有回参考点时，上电后位置实际值x₀会被设为x₀=0。回参考点后，驱动可以多次运行到参考点。开始方向为正（p2604=0）的回参考点过程如图8-80所示。

图8-80 带减速挡块的回参考点

如果二进制互联输入p2595（开始回参考点）给出信号，并同时选择了回参考点模式（p2597状态为0），便触发轴运行到减速挡块（p2607=1）。p2595上的信号必须在整个回参考点过程中保持置位，否则会中断该过程。回参考点开始后，状态信号r2684.11（参考点已设置）被复位。

在整个回参考点期间，软限位开关监控失效，只检查最大运动范围。必要时，可在该过程结束后重新激活监控。

只有在搜索减速挡块（步骤1）期间，设置的速度倍率才起作用。这样可以确保始终以相同的速度越过“挡块末端”和“零脉冲”位置。

p2607=0即没有减速挡块，表示在整个运动范围或模态范围内轴只有一个零脉冲。一旦在这种类型的轴上开始回参考点，会立即开始和参考零脉冲同步，参见步骤2。

1）步骤1：运行到减速挡块。

如果没有减速挡块（p2607=0），进入步骤2。

在开始回参考点后，驱动以最大加速度（p2572）加速到减速挡块搜索速度（p2605）。搜索方向由二进制互联输入p2604的信号确定。

到达减速挡块后，二进制互联输入p2612（减速挡块）会向驱动发出信号，接着驱动便以最大减速度（p2573）减速停止。

如果在回参考点期间发现二进制互联输入p2613（负反向挡块）或p2614（正反向挡块）上的信号激活，则反转搜索方向。

如果从正向逼近“负反向挡块”，或从负向逼近“正反向挡块”，驱动会输出故障信息F07499（EPOS：从错误的运行方向逼近反向挡块）。此时必须检查反向挡块的互联端子，即BI：p2613和BI：p2614，或检查逼近反向挡块的运行方向。

反向挡块为低电平有效。如果这两个反向挡块都激活，即p2613=“0”且p2614=“0”，则驱动保持静止。一旦发现减速挡块，便立即和参考零脉冲同步，参见步骤2。(www.xing528.com)

如果轴从起始位置出发，朝着减速挡块运行了一段由参数p2606（到减速挡块的最大距离）确定的位移后，没有找到减速挡块，则轴停止运行，并输出故障信息F07458“没有发现减速挡块”。

如果在回参考点开始时轴已经位于挡块上，则立即开始和参考零脉冲同步，参见步骤2。

2）步骤2：与参考零脉冲同步（编码器零脉冲或外部零脉冲）。

编码器零脉冲带减速挡块（p2607=1）：

在步骤2中，轴朝二进制互联输入p2604（回参考点开始方向）设置的相反方向，加速到p2608（零脉冲搜索速度）中设定的速度。然后在距离p2609（到零脉冲的最大距离）范围内搜索零脉冲。一旦轴离开减速挡块（p2612=0），并进入赋值的公差带（p2609-p2610），则开始搜索零脉冲，此时状态位r2684.0=1（回参考点激活）。如果零脉冲位置已知（编码器赋值），则轴的实际位置会和零脉冲同步。轴开始回参考点，参见步骤3。挡块末端和零脉冲之间的距离由参数r2680显示。

存在编码器零脉冲（p0495=0或p0494=0），无减速挡块（p2607=0）：

一旦检测到二进制互联输入p2595上发出的信号，便立即和参考零脉冲同步。轴沿着p2604给定的方向加速到参数p2608中设定的速度。然后和第一个零脉冲同步。接着开始运行到参考点，参见步骤3。

存在外部零脉冲（p0494≠0或p0495≠0），无减速挡块（p2607=0）：

一旦检测到二进制互联输入p2595上发出的信号，便立即和外部零脉冲同步。轴沿着p2604给定的方向加速到参数p2608中设定的速度。驱动和第一个外部零脉冲（p0494或p0495）同步。接着驱动以相同的速度继续运行，开始回参考点，参见步骤3。

3）步骤3：运行到参考点。

如果轴成功和参考零脉冲同步，便开始运行到参考点，参见步骤2。一旦发现参考零脉冲，轴便加速到参数p2611中设置的参考点搜索速度。并运行一段参考点偏移（p2600），即零脉冲和参考点之间的距离。轴到达参考点后，位置实际值和设定值会变为模拟量互联输入p2598（参考点坐标）给定的值；在默认设置中，模拟量互联输入p2598已经连接到设置参数p2599上。轴随后回到参考点，状态信号r2684.11（参考点已设置）置位。

（4）被动回参考点

被动回参考点用于补偿实际值采集的不精确性。可借此提升轴的定位精度。被动回参考点模式也称重新回参考点、位置监控，它由二进制互联输入p2597上发出的1信号选中；可以在每种运行方式下使用，被当前生效的运行方式覆盖（JOG、运动程序段执行、用于定位/设置的设定值直接给定）。不管是在增量式测量系统还是绝对式测量系统上，都可以选择被动回参考点。

在被动回参考点中进行增量式定位时，可以选择是否要为运动位移设置补偿值（p2603）。被动回参考点由二进制互联输入p2595上发出的0/1上升沿激活。p2595上的信号必须在整个回参考点过程中保持置位，否则会中断该过程。

状态位r2684.1（被动回参考点激活）和二进制互联输入p2509（激活测头赋值）相连，它激活了测头赋值。通过二进制互联输入p2510（测头选择）和p2511（测头脉冲沿赋值）可以设置，此时需要使用的测头（1或2）以及使用的测量脉冲沿（0/1或1/0）。

测头脉冲通过参数r2523为模拟量互联输入p2660提供测量值。测量值的有效性经过r2526.2反馈给二进制互联输入p2661（测量值有效的反馈）。接着会出现以下动作：

1）驱动还没有回参考点时，状态位r2684.11置为1。

2）驱动已经回参考点，此时状态位r2684.11不会因被动回参考点的开始而复位。

3）驱动已经回参考点，而位置差值小于小窗口（p2601），则保留旧的位置实际值。

4）驱动已经回参考点，而位置差值大于大窗口（p2602），则输出报警A07489“参考点补偿超出窗口2”，状态位r2684.3（压力标记超出窗口2）置位。此时不会执行位置实际值的补偿。

5）驱动已经回参考点，而位置差值大于小窗口（p2601）而小于大窗口（p2602），则补偿位置实际值。

说明

被动回参考点会被主动运行方式叠加，其不是一种主动运行方式。和主动回参考点相比，它不会影响加工过程。在默认设置中，被动回参考点会使用测头赋值，它由选择测头（p2510）和选择脉冲沿赋值（p2511）激活；默认设置中始终为测头1，脉冲沿赋值为0/1上升沿。

4.运动程序段

驱动系统中最多可以保存64个不同的运动任务。最大数量可以由参数p2615设置。在以下情况下，程序段切换时所有描述一个运动任务的参数都生效：

1）通过二进制互联输入p2625～p2630（程序段选择，位0...5）以二进制代码选择了运动程序段编号，并通过p2531（激活运动任务）上的信号激活。

2）在运动任务后切换了程序段。

3）触发了外部程序段切换p2632。

运动程序段由具有固定结构的参数组设置。

4）运动程序段编号（p2616[0...63]）：每个运动程序段必须具有一个指定的编号，也就是STARTER中的“No.”。该编号决定了程序段的执行顺序。编号为“-1”的程序段被省略，以便为其它程序段留出位置。

5）任务（p2621[0...63]）：

1：POSITIONING：该任务用于相对或绝对定位（p2623），p2627为位置设定值。

2：FIXEDSTOP：该任务可以激活转矩降低的固定停止点运行，用于夹紧物件。

3：ENDLESS_POS：该任务可使驱动正向加速到设定值一直运行，直到限位/停步命令/任务改变。

4：ENDLESS_NEG：该任务可使驱动反向加速到设定值一直运行，直到限位/停步命令/任务改变。

5：WAITING：等待命令，等待时间由p2622设定（单位ms），并修正到p0115[5]的整数倍。

6：GOTO：跳转到P2622指定的块号。

7：SET_O：该任务可通过P2622最多置位两个二进制信号（r2683.10，r2683.11）。

8：RESET_O：该任务可通过P2622最多复位两个二进制信号（r2683.10，r2683.11）。

9：JERK：该任务可以激活或取消急动限制。

暂停和拒绝执行任务：

暂停由p2640给出的0信号激活。暂停激活后，驱动以设置的减速度（p2620或p2645）减速停机。

当前的运动任务可以由p2641上给出的0信号拒绝。拒绝后，驱动以最大减速度（p2573）减速停机。

只有在运行方式“运动程序段”和“设定值直接给定/MDI”中，“暂停”和“拒绝执行任务”功能才生效。

6）运动参数：

■目标位置和运动距离（p2617[0...63]）；

■速度（p2618[0...63]）；

■加速度倍率（p2619[0...63]）；

■减速度倍率（p2620[0...63]）。

7）任务模式（p2623[0...63]）：运动任务的执行模式可以由参数p2623设置。在STARTER中编写运动程序段时，该模式会自动写入。值=0000ccccbbbbaaaa。

■aaaa：标识。

000x→显示/隐藏程序段（x=0：显示，x=1：隐藏）隐藏的程序段无法通过二进制互联输入p2625～p2630以二进制编码选取，若尝试此操作则会触发报警。

■bbbb：继续条件。

0000，END：p2631上的0/1上升沿。

0001，CONTINUE_WITH_STOP：继续执行程序段前，首先精确逼近程序段中设定的位置：驱动减速停止并执行定位窗口监控。

0010，CONTINUE_ON-THE-FLY：一旦达到当前程序段中的制动动作点，会立即切换到下一个程序段中；在需要换向时，首先在定位窗口中停止，然后才切换程序段。

0011，CONTINUE_EXTERNAL：和“CONTINUE_ON-THE-FLY”类似，但在到达制动动作点前，可以通过一个0/1上升沿立即切换程序段。p2632=1时，该0/1上升沿可以由二进制互联输入p2633触发；p2632=0时，可以由测头输入p2661触发，该测头输入和功能模块“位置控制”的参数r2526.2相连。由测头采集的位置可以用作相对定位中精确的输出位置。如果没有触发外部程序段切换，则程序段在制动动作点上切换。

0100，CONTINUE_EXTERNAL_WAIT：在整个运动阶段，都可以通过控制信号“外部程序段切换”立即切换到下一个任务。如果没有触发“外部程序段切换”，则轴停止在设定的目标位置上，直到给出信号。和CONTINUE_EXTERNAL不同的是，此时轴会在目标位置上等待信号，而在CONTINUE_EXTERNAL中，如果没有触发“外部程序段切换”，程序段会立即在制动动作点上切换。

0101，CONTINUE_EXTERNAL_ALARM：和“CONTINUE_EXTERNAL_WAIT”类似，但如果在驱动停止前还没有触发“外部程序段切换”，则输出报警A07463“运动程序段x中没有请求外部切换”。该报警可以转变为一个带停止响应的故障，以便在没有给出控制信号时中断程序段执行。

■cccc：定位模式。

它确定了POSITIONING任务（p2621=1）中驱动逼近设定位置的方式。

0000，ABSOLUTE：逼近p2617中设定的位置。

0001，RELATIVE：轴移动p2617中设定的距离。

0010，ABS_POS：只用于带模态补偿的回转轴。正向逼近p2617中设定的位置。

0011，ABS_NEG：只用于带模态补偿的回转轴。负向逼近p2617中设定的位置。

8）任务参数（不同指令，不同含义）：（p2622[0...63]）。

5.设定值直接给定（MDI）

使用“设定值直接给定”功能，可以通过直接给定设定值（例如：通过PLC过程数据）进行绝对、相对定位或在位置环中调整。

此外，还可以在运行期间控制运动参数，即迅速传输设定值，并可以在“定位模式”和“速度模式”之间迅速切换。即使轴没有回参考点，也可以在“速度模式”和“相对定位”模式中进行“设定值直接给定”（MDI），此时借助“被动回参考点”可以迅速同步并重新回零，参见“被动回参考点”部分。

p2647=1时，MDI功能激活。此时分两种模式执行，即定位（p2653=0）和速度（p2653=1）。

在定位模式中，p2648=1时，轴按照参数（位置、速度、加速度/减速度）实现绝对定位；p2648=0时，轴按照参数p2642设定的距离实现相对定位。

在速度模式中，轴按照参数设定的速度、加速度和减速度运行。

这两个模式之间可以实现快速切换。

连续传输激活时（p2649=1），MDI参数的修改会立即生效。否则只有在二进制互联输入p2650上发出上升沿后，数值的修改才生效。

6.暂停和拒绝执行任务

暂停由p2640给出的0信号激活。暂停激活后，驱动以设置的减速度（p2620或p2645）减速停机。

当前的运动任务可以由p2641上给出的0信号拒绝。拒绝后驱动以最大减速度（p2573）减速停机。

关于基本定位的更多信息可参考下载中心文档：

S120的基本定位功能

http：//www.ad.siemens.com.cn/download/docMessage.aspx？ID=1300

S120通过111报文来实现BasicPosition功能

http：//www.ad.siemens.com.cn/download/docMessage.aspx？ID=4063

SINAMICS 120驱动功能手册

http：//www.ad.siemens.com.cn/download/docMessage.aspx？ID=7112