【剑控享成】闲谈EPOS和FB284的前世今生

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前情提要

上期我们讲解了《使用FB38002 (Easy_SINA_Pos库)对V90PN进行控制》，通过那篇文章，大家发现FB38002的应用与FB284一样，都是基于DPRD_DAT和DPWR_DAT两个一致性读写指令操控111报文实现的，今天，我们讲解不使用官方库自己编写类似FB284的功能块控制V90伺服！

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一、SINAMICS驱动器的EPOS功能

EPOS（基本位置控制）是位置环在驱动器侧，由驱动器自身完成位置闭环控制的功能。SINAMICS驱动器里S系列（S110、S120）以及V90PN都内置了此功能，而G120系列中CU250S-2需要通过购买授权和CF卡方式获得该功能。

表1：西门子驱动器EPOS功能

基本定位器功能包括以下几个模式：

（1） 设定值直接给定/MDI

（2） 运行程序段

（3） 回参考点

（4） 点动

（5） 运行到固定挡块

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二、TIA Portal 驱动库程序

FB284属于TIA Portal提供的驱动库程序，用于基于博途编程环境的S7-1200、S7-1500、S7-300/400等SIMATIC控制器对G/S120、V90等SINAMICS驱动器的基本定位控制。目前博途驱动库主要包含以下三种类型的功能块：

表2：博途常用驱动库

上面提到了循环和非循环数据交换，在功能块里是如何实现的？实际上FB284/FB285用到了DPRD/DAT和DPWR_DAT指令，即“读取标准DP从站的一致性数据”，而FB286/287则使用了RDREC指令和WRREC指令。

图1：驱动库调用原理

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三、V90PN 通过111报文定位的实现过程

如上所述FB284库实际上就是通过一致性读写指令去对111报文的IO进行操作，下面我们自己做一个简单的FB来实现FB284基本功能，主要给大家分析如何对报文操作。

1． 111报文

因为是操作111报文，所以我们首先需要了解该报文的详细信息，111报文是带扩展功能定位运行报文，常用于EPOS的控制。111报文在通信组态时映射的IO地址如图2所示，我们实际上就是对此IO的操作，可以看到111报文是12个接受/发送字，每个控制/状态字的含义如表3所示。

图2:111报文IQ地址

表3: 111报文数据格式

2. EPOS功能、111报文及FB284对应关系

EPOS的几种运行模式就是通过对111报文的IO读写实现的，对应关系如表4/5所述。

表4: 111报文控制字详细描述

表5: 111报文状态字详细描述

3.EPOS各功能配合111报文的具体实现

（1）一致性读写

前面说过通过DPWD/DAT和DPWR_DAT指令实现，如图2所示。

图2：一致性读写指令

（2）轴使能

伺服各种运动模式运行的前提就是先使能接通电机，这里就要提到大家耳熟能详的16#047E和16#047F了。大家用西门子G120包括V20变频器都很清楚这是停止（OFF1）和正转启动控制字，再加上速度给定就可以启停运行了。同样基于SINAMICS平台的V90PN伺服也是如此，区别就是伺服轴需要激活不同的运行任务，所以STW1.6一开始是0，由后面具体任务控制。这样V90轴使能就是把16#047E/16#047F控制字里的第6位改为0，也就是16#043E/16#043F。当然驱动器断电后再上电也需要先赋值停止控制字才能转入启动，轴使能程序如图3所示。

图3：V90PN轴使能

（3）设定值和反馈值

位置设定值单位是LU,速度的设定值是1000LU/分钟，111报文的OverV控制字10进制整数16384(十六进制16#4000)对应100%的速度设定值，最大设定速度是十进制32767（对应200%）。而实际速度（反馈值）因为是双字，所以十六进制的40000000H 对应100%的速度基准值（P2000的参数值）。

实际速度值处理程序如下所示：

#Vel_act.%W0 := "111".R[8];

#Vel_act.%W1 := "111".R[7];

#TR[0] := DINT_TO_REAL(#Vel_act);

#TR[1] :=#参考转速 *(#TR[0] / 1073741824); //16#40000000H//

#当前速度 := REAL_TO_DINT(#TR[1]);

（4）MDI控制

MDI指设定值直接给定，就是通过外部给定来控制驱动器，包括FB284里的运行模式1、2、3三种，如表6所示。

表6：MDI的控制

（5）回原点（主动）如表7所示

表7：主动回原

（6）直接设置参考点

实际就是直接将POS_STW2.1置1。

（7）运行程序段如表8所示

表8：运行程序段

（8）点动/速度如表9所示

表9：点动速度

（9）点动/增量如表10所示

表10：点动增量

（10）设定值实时更改

有时我们需要在当前任务还没结束时触发新的任务（就是加载新的设定值），这时只需要POS_STW1.12置1即可（FB284里的ConfigEPos.%X8就是对应该位）。

4.程序编写注意事项

要注意运行模式切换时报文相关控制位的复位，这样不会导致现有模式的状态干扰到下一模式，比如点动模式里正转和反转位（STW1.8和STW1.9）在其他模式里就要程序里将其置0。下面是编写用于EPOS运行FB的部分程序，未考虑报警等处理，只是实现基本功能演示，实际项目中我们都是用官方的FB284库，考虑更全面周到，逻辑更严谨。

IF #MODE = 2 THEN

"111".W[1].%X9 := 0;

"111".W[1].%X10 := 0;

"111".W[1].%X12 := #连续接受设定值;

"111".W[1].%X14 := 0;

"111".W[1].%X15 := 1;

"111".W[2].%X2 := 0;

"111".W[0].%X11 := 0;

"111".W[0].%X6 := #定位启动;

"111".W[2].%X5 := 0;

"111".W[1].%X8 := 1;

"111".W[0].%X8 := 0;

"111".W[0].%X9 := 0;

"111".W[2].%X9 := 0;

"111".W[2].%X1 := 0;

IF #TB[3] THEN

"111".W[0].%X6 := 0;

END_IF;

END_IF;

IF #MODE = 3 THEN

IF #正方向 AND NOT #负方向 THEN

"111".W[1].%X9 := 1;

"111".W[1].%X10 := 0;

ELSIF #负方向 AND NOT #正方向 THEN

"111".W[1].%X9 := 0;

"111".W[1].%X10 := 1;

END_IF;

IF #拒绝任务 THEN

"111".W[0].%X4 := 0;

ELSE

"111".W[0].%X4 := 1;

END_IF;

IF #暂停任务 THEN

"111".W[0].%X5 := 0;

ELSE

"111".W[0].%X5 := 1;

END_IF;

"111".W[1].%X12 := #连续接受设定值;

"111".W[0].%X11 := 0;

"111".W[2].%X2 := 0;

"111".W[1].%X14 := 1;

"111".W[1].%X15 := 1;

"111".W[0].%X6 := #定位启动;

"111".W[2].%X5 := 0;

"111".W[0].%X8 := 0;

"111".W[0].%X9 := 0;

"111".W[2].%X9 := 0;

"111".W[2].%X1 := 0;

END_IF;

IF #MODE = 4 THEN

IF #正方向 AND NOT #负方向 THEN

"111".W[2].%X9 := 0;

ELSIF #负方向 AND NOT #正方向 THEN

"111".W[2].%X9 := 1;

ELSE

"111".W[2].%X9 := 0;

END_IF;

"111".W[1].%X9 := 0;

"111".W[1].%X10 := 0;

"111".W[1].%X12 := 0;

"111".W[2].%X2 := #原点开关;

"111".W[0].%X11 := #定位启动;

"111".W[2].%X5 := 0;

"111".W[0].%X8 := 0;

"111".W[0].%X9 := 0;

"111".W[2].%X1 := 0;

图4：“自制FB284”功能块

作 者 简 介

郭老师

电气自动化专业培训师

西门子工业专家

工业自动化控制系统专家

曾担任某研究院电气所副所长，擅长系统技术架构设计与开发，精通西门子、施耐德电气、罗克韦尔等各主流品牌全集成自动化系统的设计、编程、调试，包括西门子博途自动化平台、施耐德Modicon和Somachine平台等，涉及浮法玻璃生产、除尘环保、天然气能源、卷绕机械、涂装、非标流水线等多个行业。

2014/2016/2018连续三届荣获西门子颁发的“西门子工业专家”称呼，2016和2018年连续两届应邀在西门子工业专家会议上演讲。

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