西門子6ES7 952-1KL00-0AA0 PLC維修
西門子6ES7 952-1KL00-0AA0 銷售
代理
8.4 優化位置控制器
S7-Technology
912 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
增大 Kv 系數時，請注意趨勢曲線的以下屬性：
● 曲線顯示出較短的穩定時間。
● 趨勢沒有顯示任何反向的實際值。
● 激活設定值時不會出現超調。
● 趨勢曲線顯示整體上穩定的響應（趨勢曲線中沒有振蕩）。
裝載、測試和診斷
8.4 優化位置控制器
S7-Technology
功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 913
8.4.5 調節平衡濾波器
調節增益系數 Kv 之后，繼續調節平衡濾波器的時間常數 vTc（velocity Time constant，
速度時間常數）。
位置控制的方框圖
active
Symmetry filter
Interpolator
Position controller
Bias control
Velocity controller Velocity
Setpoint setpoint
Actual position
Drive
Kv
KPC
vTc
nist
xist nist
0
設定值更改要求快速精確地穩定控制器。 因此，T-CPU 使用預先控制和位置控制器來控
制設定值偏差。 平衡濾波器補償預先控制功能的運行時間延遲。
● 預先控制
用于對設定值更改進行高速響應的微分功能。 預先控制功能可以立即穩定大部分的設
定值更改。
● 位置控制器
位置控制器因其比例作用而運行地較慢，但是明顯具有更高的精度。 其任務是精確調
整預先控制功能尚未解決的剩余控制誤差。 在調節好的控制回路中的誤差，跟設定值
變化相比較而言是很小的。
● 平衡濾波器
平衡濾波器補償由預先控制回路引起的運行時間延遲。
裝載、測試和診斷
8.4 優化位置控制器
S7-Technology
914 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
平衡濾波器功能
Symmetry filter
Inter
polator
rive
Position controller
ias control
Velocity elocity controller
Setpoint setpoint
ctual position
D
V
active B
A
0
Kv
KPC
vTc
nist
xist nist
預先控制功能對更改設定值有微分作用，這意味著生成的值將以相當大的速度傳送到驅動
器。 驅動器中的速度控制器將通過預先控制功能校正部分設定值更改輸出；驅動器將移
動。 實際值更改將反饋到位置控制器。
現在，位置控制器必須校正已定義的位置設定值和預先控制生成的實際值偏差之間的剩余
誤差。 因此，位置控制器需要校正時刻的設定值。
平衡濾波器必須補償由預先控制回路引起的運行時間延遲。 這就需要將設定值延遲傳送
到位置控制器。
裝載、測試和診斷
8.4 優化位置控制器
S7-Technology
功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 915
調節平衡濾波器
使用上述用戶程序和 TraceTool 來調節平衡濾波器。 與前面所做的更改不同，更改要記
錄的信號的設置：
記錄 值
信號 1 _project."axis name".servodata.
controllerdifference
信號 2 _project."axis name"..servodata.
followingerror
必須激活平衡濾波器和預先控制才能調節平衡濾波器。
● 激活平衡濾波器
將組態數據元素
TypeOis.NumberOfDataSets.DataSet_x.ControllerStruct.PV_Controller.balanceFi
lterMode 的值更改為原始值 Mode_1 或 Mode_2。
此外，也可以通過工藝功能“MC_WriteParameter"的參數編號 2035 復位平衡濾波
器。 為 Mode_1 選擇值 90，或者為 Mode_2 選擇值 91。
● 啟用速度預先控制
在軸 (Axis) > 控制 (Control) 對話框的“靜態控制器數據"(Static controller data) 上，激
活“預先控制"(Pre-control) 復選框。
平衡濾波器調節的目標是校正預先控制需要的時間段。
● 設置時間常數 vTc
在用戶程序中通過工藝功能“MC_WriteParameter"的參數編號 2063 或在組態數據元素
TypeOis.NumberOfDataSets.DataSet_x.DynamicData.velocityTimeConstant 中
設置時間常數 vTc（velocity Time constant，速度時間常數）。
您也可以在軸 (Axis) > 控制 (Control) 對話框的“動態控制器數據"(Dynamic controller
data) 選項卡中，設置時間常數 vTc（velocity Time constant，速度時間常數）。 如
果在該對話框中選中了“專家"(Expert) 復選框，該選項卡便可見。 在該選項卡中，編
輯參數“替換時間速度控制回路"(Substitution time speed control loop) 的值。
裝載、測試和診斷
8.4 優化位置控制器
S7-Technology
916 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
時間常數 vTc 設置不夠長的示例
設定值輸出地太早，因而不能進行位置控制。 因為設定值導致了所返回的實際值，因此
設定值與實際值的偏差太高。 因此，控制變量中位置控制器輸出的值太高；速度控制器
將過度響應，并將增大以下誤差。
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8.4 優化位置控制器
S7-Technology
功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 917
時間常數 vTc 的理想設置的示例
調節平衡濾波器以優化性能。 位置控制器將及時接收帶有實際值的設定值。 位置控制器
只需校正預先控制尚未校正的微小偏差。
當您調節完平衡濾波器后，便成功完成了位置控制器的調節。
說明
注意事項：
? 如果在沒有超調的情況下組態恒定速度階段，則跟隨誤差不能采用零值。
? 因為位置控制周期包括在速度控制回路的等效時間常數 (vTc) 的計算中，該時間常數
的zui大值等于 16 個位置控制器時鐘。 死區時間元件的zui大緩沖長度為 16。
? 完成『準備調節』一章描述的更改后，請勿忘記恢復原始值。
? 請確保還同時更改了離線項目中 Kv 系數的調節值和時間常數 vTc 的調節值
裝載、測試和診斷
8.4 優化位置控制器
S7-Technology
918 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
8.4.6 計算位置控制環的等效時間常量
位置控制回路的等效時間常數在以下情況下才有效：
● 通過在“MC_Power"工藝功能中設置 StopMode = 0 緊急斷開
● 通過在“"MC_MoveVelocity"工藝功能中設置 PositionControl = FALSE ，從位置控制模
式轉換為速度控制模式。
注意
如果位置控制回路的等效時間常數尚未調節充分，則軸在前面所述情況下可能會執行
不必要的補償運動。
要確定位置控制回路 pTc 的等效時間常數：
帶預控制的比例作用控制器 vTc <> 0 pTc = vTc + Tservo/2
vTc = 0 pTc = 0
不帶預控制的比例作用控制器 pTc = 1/Kv
在這種情況下，速度控制回路 (vTc, speed control circuit) 所用的等效時間常數可以按照
『調節平衡濾波器』一節中的描述確定。
裝載、測試和診斷
8.4 優化位置控制器
S7-Technology
功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 919
在軸 (Axis) > 控制 (Control) 對話框的“動態控制器數據"(Dynamic controller data) 選項卡
中，輸入計算出的位置控制回路的等效時間常數。 僅當設置了專家模式時，才可選擇該
選項卡。
也可以在 S7T Config 專家列表中的組態數據元素
TypeOis.NumberOfDataSets.DataSet_x.DynamicData.velocityTimeConstant 中設置
位置控制回路的等效時間。
說明
使用緊急斷開命令驗證計算出的位置控制回路的等效時間常數值。 要執行緊急斷開命
令：
1. 通過設置輸入參數 StopMode = 0 在工藝功能“MC_Power"上啟用軸。
2. 通過設置輸入參數 PositionControl = TRUE 移動具有工藝功能“MC_MoveVelocity"的
軸。
3. 在“MC_Power"工藝功能的 Enable 輸入參數中生成下降沿。
在 S7T Config 的 TraceTool 中，設置以下系統變量：
? motionstatedata.commandvelocity（軸速度設定值）
? motionstatedata.actualvelocity（實際軸速度）
? positioningstate.commandposition（軸位置設定值）
? positioningstate.actualposition（實際軸位置）
? stopemergencycommand（緊急關閉/停止命令的執行狀態）
使用系統變量 stopemergencycommand 限制要分析的記錄周期。
如果在已記錄的系統變量中產生階躍響應或超調，則更改位置控制回路的等效時間常數的
值。
裝載、測試和診斷
8.5 使用斷點進行測試
S7-Technology
920 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
8.5 使用斷點進行測試
8.5.1 通過斷點測試
可在 STEP 7 的程序編輯器中通過斷點測試用戶程序。更多信息，請參閱 STEP 7 文檔。
在下圖所示的 T-CPU 中，由于安全考慮事項而有各種特性：
((( )))
FRCE
RUN
STOP
FRCE
RUN
STOP
FRCE
RUN
STOP
Breakpoint reached
Test > Execute next command
RUN state
Test > Continue
The controller switches to
HOLD; the drives on
DP(DRIVE) are shut down.
The controller switches to
HOLD; the drives on
DP(DRIVE) remain
shut down.
The Technology CPU
goes into STOP
裝載、測試和診斷
8.6 使用監視表進行測試
S7-Technology
功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 921
已達到的斷點
達到斷點后，PLC 通常更改為“HOLD"；“RUN"LED 以 0.5 Hz 頻率閃爍，“STOP"LED 則
*亮起。 在“HOLD"模式下，PLC 及其集成工藝的輸出將關閉。
菜單命令測試 (Test) > 執行下一條語句 (Execute next statement)
達到斷點后，您可以通過選擇測試 (Test) > 執行下一條語句 (Execute next statement) 命
令繼續測試您的用戶程序。
測試 (Test) > 恢復運行 (Resume) 命令
當您執行測試 (Test) > 恢復運行 (Resume) 命令時，T-CPU 將更改為“STOP"。 “重啟
"T-CPU 以恢復“RUN"模式。
8.6 使用監視表進行測試
8.6.1 使用監視表監視系統變量
在 S7T Config 中使用監視表監視或控制工藝對象的系統變量。 S7T Config 中的監視表的
功能堪比 STEP 7 的變量表。
您可以在監視表中對不同變量（多個工藝對象的系統變量、多個程序的用戶變量）進行編
組，并監視該組。
說明
在監視表中監視變量需要有在線連接。
如何創建監視表：
1. 打開瀏覽器，然后選擇“MONITOR"元素。
2. 選擇插入 (Insert) > 監視表 (Watch table) 命令。
3. 輸入監視表的名稱。
4. 單擊“確定"(OK) 進行確認。
裝載、測試和診斷
8.6 使用監視表進行測試
S7-Technology
922 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
要向監視表添加變量：
1. 在瀏覽器中，選擇包含要添加到監視表（變量表顯示在符號瀏覽器中）的變量的元
素。
2. 在符號瀏覽器中，選擇包含要添加到監視表的變量的行。
3. 從右鍵快捷菜單中選擇“移動到監視表"(Move to watch table)。
4. 根據需要重復步驟 1 到 3。
要在監視表中監視變量：
1. 建立到 T-CPU 的在線連接。
2. 打開監視表。
3. 監視“狀態值"(Status value) 列中變量的當前值。
要在監視表中控制變量：
1. 建立到 T-CPU 的在線連接。
2. 在“控制值"(Control value) 列中輸入要控制的值。 將選中單元格中的復選框。
3. 單擊“立即控制"(Control immediay) ，將要控制的值傳送到 T-CPU。 如果您不想將
該值傳送到 T-CPU，請取消選中該復選框。
裝載、測試和診斷
8.7 將 TraceTool 用于測試
S7-Technology
功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 923
8.7 將 TraceTool 用于測試
8.7.1 總覽 — TraceTool
您可以使用 S7T Config 的 TraceTool 跟蹤和保存信號圖以及變量的值。 例如，記錄的數
據可以用于分析機床的移動順序以及在用戶程序中進行故障診斷。 為了獲得較好的診斷
結果，您可以使用功能發生器將定義的設定值分配給變量，同時記錄其它變量的值。 可
以在圖中顯示和編輯記錄的測量結果。
有關 TraceTool 用戶界面和操作的信息，請參考 S7T Config 在線幫助。
8.7.2 跟蹤 CPU 用戶程序的值
工藝數據組件“Trace"是跟蹤工具和應用程序之間的接口。 可將 2 個數據類型為 DINT 的
值、2 個數據類型為 DWORD 的值以及 4 個數據類型為 REAL 的值從應用程序中寫入跟
蹤 DB 的各個變量中，以便進行跟蹤。 用戶程序不能覆蓋 ErrorID 變量。
集成工藝在工藝 DB 更新周期內讀取 DB 數據。 可以使用目標系統 (Target system) > 設
置系統時鐘 (Set system clocks) 命令在 S7T Config 中設置工藝 DB 更新周期。
不管 CPU 中的保持性設置如何，數據時鐘都是非保持性的。
S7_TraceDINT[0..1] 變量
S7_TraceDINT 變量包含具有兩個數據類型為 DINT 的元素的 ARRAY。
當在 S7T Config 的 TraceTool 中的工藝 (Technology) > userdata1 > user1 和 user2 中
選擇信號時，可以選擇這些值來進行跟蹤。
S7_TraceDWORD[0..1] 變量
S7_TraceDWORD 變量包含具有兩個數據類型為 DWORD 的元素的 ARRAY。 如果您要
使用 S7T 跟蹤工具跟蹤位信息（例如，狀態字或錯誤字），則可以使用這些變量。 您可
以使用跟蹤工具選擇以常規 SIMATIC 編號表示的位。
當在 S7T Config 的 TraceTool 中的工藝 (Technology) > userdata1 > user3 和 user4 中
選擇信號時，可以選擇這些值來進行跟蹤。
S7_TraceREAL[0..3] 變量
S7_TraceREAL 變量包含具有四個數據類型為 REAL 的元素的 ARRAY。
當在 S7T Config 的 TraceTool 中的工藝 (Technology) > userdata1 > user5, user6, user7
和 user8 中選擇信號時，可以選擇這些值來進行跟蹤。
裝載、測試和診斷
8.7 將 TraceTool 用于測試
S7-Technology
924 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
8.7.3 跟蹤控制器數據
跟蹤工具對于監視動態控制器數據非常有用。 下面列出了一些有用的跟蹤值，有助于您
優化控制器。 通過選擇項目名稱 (Project name) > 工藝 (Technology) > TO > 軸名稱
(Axis name)，可以在“跟蹤"的信號選擇中查看跟蹤值：
sensordata
裝載、測試和診斷
8.7 將 TraceTool 用于測試
S7-Technology
功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 925
sensormonitoring
servodata
裝載、測試和診斷
8.7 將 TraceTool 用于測試
S7-Technology
926 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
servomonitoring
servosettings
裝載、測試和診斷
8.8 使用控制面板進行測試
S7-Technology
功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 927
8.8 使用控制面板進行測試
8.8.1 引言 — 控制面板
控制面板用于控制和監視各個軸和驅動器。 您可以使用它移動驅動器或軸。 這使調試工
程師可以：
● 在啟動程序驅動的協調軸運動之前，單獨測試每個設備組件
● 仿真錯誤條件，以測試是否可以從控制面板*操作各個軸，或者測試這部分是否已
引發問題
● 將軸快速移動到另一個位置，而與程序“退回軸"無關
● 來回移動軸以實現優化目的（控制器優化）
● 執行主動回原點
● 在相對/模式下定位
● 設置和復位軸使能信號
● 觸發軸復位
● 通過添加值編碼器偏移量（“回原點"(Homing) 對話框）調整值編碼器
說明
當控制面板處于活動狀態且 S7T Config 具有控制優先級時，您只能編輯立即生效的組
態數據。
必須先返回控制優先級，您才能編輯任何要求重啟的組態數據。 重新啟動后必須重新
請求控制優先級
警告
只能在調試階段和出于測試目的而使用軸控制面板。
裝載、測試和診斷
8.8 使用控制面板進行測試
S7-Technology
928 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
8.8.2 啟動軸控制面板
驗證是否滿足以下條件：
● 軸已組態。
● S7T Config 處于在線模式。
● 工藝已下載到目標系統。
要啟動軸控制面板：
1. 在瀏覽器中，打開“軸"(AXES) 文件夾。
2. 選擇需要的軸。
3. 選擇編輯 (Edit) > 打開對象 (Open Object)。
4. 選擇軸 (Axis) > 控制面板 (Control Panel) 命令。
“控制面板"(Control panel) 選項卡打開，以詳細視圖顯示。控制面板現在處于監視模式。
裝載、測試和診斷
8.8 使用控制面板進行測試
S7-Technology
功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 929
8.8.3 軸控制面板的布局
軸控制面板由若干區域組成：
軸控制面板（CP 處于控制模式）
● 選擇區域
您可以通過按下相應按鈕來隱藏或顯示其它區域。
可以在監視模式下選擇軸。 可以選擇該工藝的所有已組態的軸。
● 控制區域（通過按 按鈕顯示和隱藏）。
在該區域中，您可以在選定軸上采用控制優先級，或將運動命令傳送到軸。
在監視模式下，僅“跟蹤編輯器"(Trace Editor) 按鈕處于活動狀態。
● 監視區域（使用 按鈕顯示和隱藏）
可以在該區域中監視選定軸的值：
– 在監視模式下：
例如，您可以測試在用戶程序中啟動的軸運動。
– 在控制模式下：
您可以測試由輸出到軸的命令啟動的運動。
裝載、測試和診斷
8.8 使用控制面板進行測試
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930 功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06
8.8.4 使用控制面板監視軸值
在監視模式和控制模式下，您可以在該區域中監視選定軸的值：
● 在監視模式下（例如，在剛剛啟動控制面板后）：
例如，您可以測試由程序啟動的運動。
● 在控制模式下（采用控制優先級后）：
您可以測試由輸出到軸的命令啟動的運動。
控制面板的監視區域
該視圖由選定軸（速度控制軸、定位軸或同步軸）的工藝確定：
● 速度設定值和實際值
● 位置設定值和實際值
● 剩余距離
● 跟隨誤差
● 可以從下拉列表框中選擇的其它兩個系統變量。
軸的運動狀態（例如“軸處于停止狀態"或“軸正在加速"）可以顯示在帶有彩色背景的文本
框中。
有顏色的“LED"會通知您：
裝載、測試和診斷
8.8 使用控制面板進行測試
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功能手冊, 03/2008, A5E01078448-06 931
● 軸的報警和啟用狀態：
– 活動的工藝報警（紅色）
有關更多信息，請選擇詳細視圖上的“報警"(Alarms) 選項卡。
– 活動（綠色）
該“LED"指示跟隨模式是否已取消。 僅能在此狀態下執行軸命令。
– 軸返回原點（綠色）。
● 驅動器的監視功能和使能信號：
–
