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工藝對象
3.1 軸 — 基本知識
S7-Technology
34 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
3.1.2 特定的操作模式
禁用了電源單元的跟蹤模式
位置和速度控制器在禁用了電源單元的跟蹤模式下處于非活動狀態。 軸既不能啟動運
動，也不能啟動動態制動。 實際位置值和速度值將更新。 如果外部功能處于活動狀態，
則還可以在禁用了電源單元的跟蹤模式下監視軸位置。 該模式僅支持真實軸。
啟用了電源單元的跟蹤模式
在啟用了電源單元的跟蹤模式下，位置控制處于非活動狀態，而速度控制處于活動狀態。
實際位置值和速度值將更新。 如果外部功能在軸上處于活動狀態，則還可以在啟用了電
源單元的跟蹤模式下監視軸位置。 該模式僅支持真實軸。
仿真模式
仿真模式用于基于跟蹤記錄測試控制器中的編程順序以及不同軸之間的相互作用，而無需
移動軸。 該模式僅支持真實軸。
在仿真模式期間，所有驅動器都必須正確連接，并且必須正常操作。 通過將實際值設置
為等于設定值來對軸進行內部模擬。 仿真模式下的跟隨誤差始終為零。
3.1.3 軸類型
可以選擇兩種不同類型的軸進行組態。 事實上，軸類型（線性或回轉，每一種還作為模
數軸）是由機械條件和用于計算軸特定的變量（例如位置或速度）的物理單位來決定的。
● 線性軸
通常在軸的行程范圍受到機械限制時組態線性軸。 在行程范圍內，位置曲線是線性
的。 運動的基本物理單位是長度單位（例如毫米）。
● 回轉軸
回轉軸通常組態用于旋轉運動范圍。 這些軸的運動范圍在機械上不受限制。 這些運
動的基本單位是旋轉單位（例如度）。 通常，還將回轉軸組態成作為模數軸操作。
可以將線性軸和回轉軸組態為模數軸。 在以模數起始值為下限、以模數起始值加模數長
度為上限的范圍內定義此類模數軸的位置（設定值和實際值）。
工藝對象
3.1 軸 — 基本知識
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運動范圍為 0 °到 360 °的旋轉軸的模數起始值為 0 °，模數長度為 360 °。
當軸位置達到其上* (360 °) 復位為 0 °。當軸位置越過下限 (0 °) 時，它將設置為模數
起始值加模數長度 (360 °)。 在模數長度內，位置曲線是線性的。
說明
如果線性軸或旋轉軸未組態為作為單向模數軸操作，則位置值將連續遞增。
表示設置值和實際位置的變量是 REAL 數據類型，精度為 23 個二進制位（尾數）。 因
此，軸的定位精度隨位置值的增加成比例地減小。 因此，為無限軸使用模數軸，或
在適當的時候將位置復位為零。
3.1.4 液*
適用于固件版本為 V3.2.x 或更高版本的集成工藝
V3.2.x 或更高固件版本的集成工藝支持對液*進行控制。 T-CPU 支持通過 +/-10 V 模
擬量信號控制液壓驅動器/液壓閥。 軸將以百分比的形式返回一個操縱運動變量，即 -
* 相當于 -10 V，+* 相當于 +10 V。
組態和編程與電軸的組態和編程類似。
液*的特性
● 在計算中包括閥控曲線，以補償控制信號和液壓驅動器之間的非線性。
● “軸"工藝可用于控制多個液壓驅動器/閥。
● 液壓驅動器中沒有層疊速度或扭矩限制功能。
● 偏移疊加的附加摩擦補償
I/O 支持在 DP(DRIVE) 上操作
● 驅動器接口 IM 174/ADI4
● 用于控制液壓驅動器的 ET 200M 或 ET 200S 的模擬輸出模塊
● 增量編碼器/矩形 TTL
● 編碼器/SSI
● 模擬編碼器/傳感器模擬
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3.1 軸 — 基本知識
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T-CPU 支持的控制變量：
通過比例方向閥的控制示例
使用 T-CPU 控制比例方向閥的示例
P
U
A
D
hydraulic
reservoir
Technology CPU
Position
controller
DP(DRIVE) Setpoint
Encoder

PT
液壓泵為調壓液壓油箱充油。 液壓泵必須由用戶程序來控制。
在本例中，4/3 比例方向閥控制油缸或液壓驅動器。 T-CPU 通過在 DP(DRIVE) 上設置模
擬輸出來控制比例方向閥的流量 (Q)。 編碼器可用于記錄油缸位置。
可以將液*組態成作為速度控制軸、定位軸或同步軸來操作。
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使用切換方向閥控制變速泵的示例
控制切換方向閥和變速泵的示例
P
U
Q
U
encoder encoder
user program DO user program DO
Setpoints position controller
Speed pump
PT
變速泵控制油缸運動的流量 (Q)。 T-CPU 通過在 DP(DRIVE) 上設置模擬輸出來處理變速
泵的控制。 必須在用戶程序中通過設置數字輸出來處理 4/3 切換方向閥的控制。 編碼器
可用于記錄油缸位置。
該變速泵控制僅允許通過 T-CPU 進行液壓單向控制，即作為速度控制軸、定位控制軸或
同步軸。 必須在用戶程序中通過設置 4/3 切換方向閥和激活單個閥控曲線來處理方向的
反轉。
該示例表明也可以使用單個液*（變速泵）來控制多個油缸或液壓驅動器。在這種情況
下，為共享軸的每個液壓驅動器使用一對單獨的閥控曲線。
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3.1.5 實軸和虛擬軸
本文檔中的“軸"一詞同時指代真實軸和虛擬軸。
● 真實軸
該軸的特點是具有運動控制功能以及一個驅動器和編碼器接口
● 虛擬軸
該軸類型支持生成控制變量，但它沒有閉環控制，也沒有驅動器接口和編碼器接口。
設定值和實際值始終相等。 虛擬軸通常作為輔助軸，例如，以在作為同步組中的引導
軸操作時為多個真實軸生成主設定值。
以一個位置軸為例，來說明真實軸和虛擬軸之間的區別：
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說明
液*是具有閥控曲線的真實軸。
工藝對象
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3.1.6 “軸"和“驅動器"之間的區別
“軸"工藝對象作為接口，將用戶程序和實際驅動器起來。 它可以接收、執行和監視
PLC 的用戶程序所請求的運動控制命令。
軸通過 PROFIBUS 與包含速度和電流控制的驅動器進行通信。
從軸中對驅動器進行單獨組態和調試。
到驅動器的功能接口
T-CPU 支持通過 DP(DRIVE) 接口操作數字驅動器（例如 SIMODRIVE 611 U，
MASTERDRIVES MC）、通過 IM 174/ADI4 操作模擬驅動器或通過 IM 174 操作步進驅
動器。定義的消息幀作為接口將工藝對象和驅動組件連接起來，并且必須根據所需的功能
單獨選擇和組態每個組件。
這些消息幀用于在控制系統（工藝對象）和驅動組件（例如驅動器）之間傳輸數據（例如
控制字、狀態信號或編碼器信息）。
說明
軸只能執行所連接的驅動器確實支持的功能。 驅動器文檔中介紹了所支持的功能，例如
使用 SIMODRIVE 611U 或 MASTERDRIVES MC 的操作（有關詳細信息，另請參考相應
的產品說明）。
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3.1.7 基準坐標系 — 疊加坐標系
我們根據它們的作用區分 T-CPU 中兩種不同的運動類型：
● 基本運動
● 疊加運動
T-CPU 基于基準坐標系和疊加坐標系來計算運動。 疊加運動將返回以下情況：
+ =
Base coordinate system
Superimposing coordinate system
Cumulative coordinate system
s
t
t
v
a
t
s
t
t
v
a
t
s
t
t
v
a
t
在給定時間添加所有坐標（時間/距離、時間/速度和時間/加速度）以返回累積坐標系。
基本運動命令：
● "MC_MoveAbsolute"
● "MC_MoveRelative"
● "MC_MoveAdditive"
● "MC_MoveVelocity"
● "MC_MoveToEndPos"
● "MC_GearIn"
● "MC_GearOut"
● "MC_CamIn"
● "MC_CamOut"
● "MC_Phasing"
這些命令會影響基準坐標系。
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功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 41
疊加運動命令：
● "MC_MoveSuperImposed"
● "MC_GearInSuperImposed"
● "MC_GearOutSuperImposed"
● "MC_CamInSuperImposed"
● "MC_CamOutSuperImposed"
● "MC_PhasingSuperImposed"
這些命令會影響疊加坐標系。
根據輸入參數 Mode 的值，“MC_Home"命令可能對兩種坐標系都有影響。
在軸上以系統變量來指示坐標系的矢量。
軸上基準坐標系的值：
● basicmotion.positionbasicmotion.velocitybasicmotion.acceleration
軸上疊加坐標系的值：
● superimposedmotion.positionsuperimposedmotion.velocity
● superimposedmotion.acceleration
累積坐標：
● positioningstate.commandposition：位置設定值（總和）
● motionstatedata.commandvelocity：速度設定值（總和）
● motionstatedata.commandacceleration：加速度設定值（總和）
在任何給定的時間，軸上只能有一個基本運動和一個疊加運動處于活動狀態。 也可能在
沒有基本運動處于活動狀態的情況下疊加運動處于活動狀態。
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3.1.8 回原點
位置控制軸的位置輸入和顯示均參考軸坐標系。 軸坐標系必須與軸的實際物理位置同
步。
說明
注意事項：
? 編碼器必須僅進行一次調整。
? 當 CPU 轉到 STOP 時，帶增量的軸的回原點位置被保持，并在電源關后丟失。
? 當使用增量測量系統對已回原點的軸進行操作時，該軸必須在初始化后再次回原點
(Restart)。
? 使用相對位置定義（例如“MC_MoveRelative"）的運動命令在已回原點狀態或未回原點
狀態下都可以執行。
? 未回原點軸上，使用定位的運動命令：
– 如果從 S7T Config 中的軸 (Axis) > 回原點 (Homing) 對話框中“主動回原點"(Active
homing) 選項卡的下拉列表中選擇了“否"(no)，則可以執行
– 如果從 S7T Config 中的軸 (Axis) > 回原點 (Homing) 對話框中“主動回原點"(Active
homing) 選項卡的下拉列表中選擇了“是"(yes)，則不可執行
使用 MC_Home 工藝功能同步增量編碼器。 在主動回原點中，將在所定義的軸機械位置
設置參考點坐標或參考點坐標減去參考點偏移。
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回原點模式
● 主動回原點
在主動回原點模式下，“MC_Home"工藝功能執行所需要的參考點逼近。 該操作將取
消所有活動運動。 在 S7T Config 中可用的回原點模式：
– 參考凸輪和編碼器零標記
– 僅編碼器零標記
– 僅外部零標記
● 被動回原點
在被動回原點模式下，“MC_Home"工藝功能不執行參考點逼近。 活動的運動命令不
會受到影響。 必須通過外部功能或在用戶程序中實現所需要的“參考點逼近"。
在 S7T Config 中可用于組態的回原點模式：
– 參考凸輪和編碼器零標記
– 僅編碼器零標記
– 僅外部零標記
– 默認設置
● 直接回原點
設置軸位置時不考慮參考凸輪或零標記。 軸必須處于停止狀態才能將參考點準確分配
到機械位置。
● 校正位置值
從當前軸位置中減去偏移值。 當前運動和回原點操作不受影響。
● 校正內部軸坐標系
從基準坐標系或疊加坐標系的當前位置中減去偏移值。 當前運動和回原點操作不受影
響。
說明
設備屬性
參考凸輪可以連接到 CPU 的集成輸入，也可以連接到 DP(DRIVE) 上的從站，以使用
參考凸輪和編碼器零標記回原點。
在使用“僅外部零標記"的回原點模式下，外部零標記必須連接到同時還注冊了編碼器的
輸入設備上，例如，驅動器或 IM 174/ADI4。
有關設備條件和附加參數設置的詳細信息，請參見產品光盤和手冊上有關
SIMODRIVE 611 U、MASTERDRIVE-MC、SINAMICS S120 或 IM 174/ADI4 的補充
信息。
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3.1.9 編碼器調整
“MC_Home"(Mode = 5) 和“"( MC_ExternalEncoder= Mode6MC_ExternalEncoder) 工藝
功能用于在軸和外部編碼器的計算中激活編碼器偏移。
將使用編碼器的軸的實際位置設置為所需的值。 這使編碼器的相位移動了
一個偏移值。 該偏移值將*存儲并保持激活狀態，直到下一次調整編碼器。 該功
能必須在控制器調試階段執行一次。
如果 T-CPU 從 STOP 轉到 RUN 且工藝對象無效，則刪除該偏移。 例如，如果 T-CPU
在沒有 MMC 或緊湊型閃存卡的情況下啟動，便是這種情況。
調整編碼器的步驟：
1. 禁用軟件限位開關，因為這些開關處于活動狀態時您無法調整編碼器。
2. 將軸移動到相應的參考位置，然后調整編碼器（“MC_Home"或
“MC_ExternalEncoder"工藝功能）。
3. 重新啟用軟件限位開關（如果需要）
請注意，編碼器調整的結果僅會使編碼器值發生偏移。 編碼器調整的偏移和絕
對編碼器值將決定電源關或重新啟動（“MC_Reset"、Restart = TRUE）后的位置。 在操
作期間，當前的實際位置還受軸的模數設置以及定位或位置校正命令的影響。
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工藝對象
3.1 軸 — 基本知識
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3.1.10 數據記錄轉換
引言
例如，您可以創建多個軸數據記錄來更改控制器參數，或在系統操作時從電機編碼器模式
切換到機床編碼器模式。
下列軸支持多數據記錄：
● 速度控制軸
● 定位軸
● 同步軸
說明
虛擬軸僅有一個數據記錄。
組態
在 S7T Config 的軸組態中創建數據記錄。使用軸向導對數據記錄進行編程。 調用
“MC_ChangeDataset"工藝功能以在 RUN 狀態下更改數據記錄。
工藝對象
3.2 “速度控制軸"工藝對象
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3.2 “速度控制軸"工藝對象
3.2.1 “速度控制軸"工藝對象
如果您只想在位置不相關時預設、控制和監視軸的速度，則使用“速度控制軸"
工藝對象。
速度控制軸支持的操作模式： 工藝對象 — 速度控制軸速度控制軸 — 工藝對象
● 速度控制（可使用工藝功能“MC_Power"設置）
● 跟隨模式（可使用工藝功能“MC_Power"設置）
● 仿真模式（可使用工藝功能“MC_Power"設置）
支持與速度控制軸一起使用的功能：
● 預設的速度
● 扭矩減小的運動
工藝功能
該工藝對象支持的工藝功能：
MC_Power MC_Reset MC_Stop
MC_Halt MC_MoveVelocity MC_ReadSysParameter
MC_WriteParameter MC_SetTorqueLimit MC_ChangeDataset
工藝對象
3.3 “定位軸"工藝對象
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功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 47
3.3 “定位軸"工藝對象
3.3.1 “定位軸"工藝對象
使用該工藝對象將軸移動到定義的位置并控制和監視該位置。
定位軸具有速度控制軸的所有功能。
定位軸支持的操作模式： 工藝對象 — 定位軸定位軸 — 工藝對象
● 速度控制（可使用工藝功能“MC_MoveVelocity"設置）
● 位置控制（可使用工藝功能“MC_Power"設置）
● 跟隨模式（可使用工藝功能“MC_Power"設置）
● 仿真模式（可使用工藝功能“MC_Power"設置）
支持與定位軸一起使用的功能：
● 以預設的速度運行
● 扭矩減小的運動
● 定位
● 移至固定終點擋塊
● 回原點
工藝功能
該工藝對象支持的工藝功能：
MC_Power MC_Reset MC_Home
MC_Stop MC_Halt MC_MoveAbsolute
MC_MoveRelative MC_MoveAdditive MC_MoveSuperImposed
MC_MoveVelocity MC_MoveToEndPos MC_ReadSysParameter
MC_WriteParameter MC_SetTorqueLimit MC_ChangeDataset
工藝對象
3.3 “定位軸"工藝對象
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48 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
3.3.2 位置控制
3.3.2.1 位置控制
下圖顯示了具有位置控制的定位軸的方框圖。
當位置控制處于活動狀態時，控制器、監視和補償都處于活動狀態。 監視功能在某些模
式下被禁用，例如，用于扭矩或壓力限制的位置相關的監視功能。
可啟用/禁用所有補償功能。
當位置控制未激活時，編碼器系統、實際值計算和監視功能在實際值一側處于活動狀態。
不考慮補償功能。
servomonitoring.controlstate 系統變量指示位置控制器是否處于活動狀態。
工藝對象
3.3 “定位軸"工藝對象
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功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 49
控制回路結構
S7T Config 提供了一個具有預控制功能或不具有預控制功能的比例控制器和一個 PID 調
節器。
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如果在軸運動時模式從速度控制更改為位置控制模式，需要位置調節器的等效時間來設置
設定值。 在 dynamicData.positionTimeConstant（電氣軸）或
dynamicQFData.positionTimeConstant（液壓功能）中進行組態期間設置該等效時間。
控制器錯誤的量化
使用 commandValueQuantizationFilter 組態數據元素量化控制器錯誤。
工藝對象
3.3 “定位軸"工藝對象
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50 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
具有預控制的控制器
說明
具有預控制功能的控制器的使用方法如下：
? 帶有電氣軸預控制功能的比例控制器
? 用于提高數字耦合驅動器的控制質量（更高的 kv 值）的 DSC（僅對于具有預控制的
比例作用控制器）
? 液*上的 PID 控制器。 可以選擇將實際值直接設置在微分作用元素中
工藝對象
3.3 “定位軸"工藝對象
S7-Technology
功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 51
平衡濾波器
平衡濾波器用于在將設定值與實際值比較并乘以位置控制增益之前通過處理轉換時間的值
來延遲設定值，然后在過程期間再次設置。
預控制處于活動狀態時，可以在平衡濾波器中為形成位置設定值和實際位置的系統偏差之
前的過程響應留出余量。
● PT1 過濾器作為具有組態數據元素設置 balanceFilterMode = MODE_1 的平衡濾波器
使用。 其時間常量在電氣軸的 dynamicData.velocityTimeConstant 中和液*的
dynamicQFdata.qOutputTimeConstant 中設置。
● 在平衡濾波器中設置組態日期 balanceFilterMode = MODE_2（V3.1 和更高版本）
時，應考慮下列參數：
– 速度控制回路的等效時間
– 系統為驅動器確定的死區時間
– 可由用戶在附加增量中輸入的死區時間
● 在具有組態數據元素 balanceFilterMode = MODE_2（V3.1 或更高版本）的平衡濾波
器中，要考慮速度控制回路的等效時間；包括系統根據驅動器確定的死區時間，加上
可由用戶輸入的附加死區時間。
● 速度控制回路的等效時間包括在通過 DSC 所做的設置中。
建議您為平衡濾波器使用設置 balanceFilterMode = MODE_2。
工藝對象
3.3 “定位軸"工藝對象
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52 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
3.3.2.2 設定值疊加
設定值疊加使您可以在設定值通道中設置附加設定值。
可以通過在該通道設置函數發生器的附加信號來調節控制器。
說明
使用設定值疊加操作的軸無法直接切換回常規位置控制模式。 必須首先將設定值疊加復
位為零。
疊加對定位軸的位置有影響。 這種疊加還適用于跟隨模式下的活動位置控制和插補器。