6ES7313-5BG04-0AB0詳細說明

SIMATIC S7-1500 中集成有診斷功能，無需再進行額外編程。統(tǒng)一的顯示機制可將故障信息以文本方式顯示在TIA博途、HMI、Web server和CPU 的顯示屏上。

一鍵生成診斷信息

只需簡單一擊，無需額外編程操作，既可生成系統(tǒng)診斷信息。整個系統(tǒng)中集成有包含軟硬件在內的所有診斷信息。

統(tǒng)一的顯示機制

無論是在本地還是通過Web 遠程訪問，文本信息和診斷信息的顯示都*相同，從而確保所有層級上的投資安全。

接線端子/ LED 標簽的1:1 分配

在測試、調試、診斷和操作過程中，通過對端子和標簽進行快速便捷的顯示分配，節(jié)省了大量操作時間。

通道級的顯示機制

發(fā)生故障時，可快速準確地識別受影響的通道，從而縮短了停機時間，并提高了工廠設備的可用性。

TRACE 功能

TRACE 功能適用于所有CPU，不僅增強了用戶程序和運動控制應用診斷的準確性，同時還優(yōu)化了驅動裝置的性能

內置CPU 顯示屏

可快速訪問各種文本信息和詳細的診斷信息，以提高設備的可用性同時也便于全面了解工廠的所有信息

標準前連接器

標準化的前連接器不僅簡化了電纜的接線操作，同時還節(jié)省了更多的接線時間。

集成短接片

通過集成短接片的連接，可以更為靈活便捷地建立電位組。

集成DIN 導軌

可快速便捷地安裝自動斷路器、繼電器之類的其它組件。

靈活電纜存放方式

憑借兩個預先設計的電纜定位槽裝置，即使存放粗型電纜，也可以輕松地關閉模塊前蓋板。

預接線位置

通過帶有定位功能的轉向布線系統(tǒng)，無論是初次布線還是重新連接，都非?？焖俦憬?。

集成的屏蔽夾

對模擬量信號進行適當屏蔽，可確保高質量地識別信號并有效防止外部電磁干擾。同時，使用插入式接線端子，無需借助任何工具既可實現(xiàn)快速安裝。

可擴展性

靈活的可組裝性以及向上兼容性，便于系統(tǒng)的快速擴展，從而在更大程度上確保了投資回報和投資安全性。

信息安全集成

編輯

SIMATIC S7-1500 中提供一種更為全面的安全保護機制，包括授權級別、模塊保護以及通信的完整性等各個方面。

“信息安全集成"機制除了可以確保投資安全，而且還可持續(xù)提高系統(tǒng)的可用性。

專有技術保護

加密算法可以有效防范未經授權的訪問和修改。這樣可以避免機械設備被仿造，從而確保了投資安全。

防拷貝保護

可通過綁定SIMATIC 存儲卡或CPU 的序列號，確保程序無法在其它設備中運行。

這樣程序就無法拷貝，而且只能在的存儲卡或CPU 上運行。

訪問保護

訪問保護功能提供一種全面的安全保護功能，可防止未經授權的項目計劃更改。采用為各用戶組分別設置訪問密碼，確保具有不同級別的訪問權限。此外，安全的CP 1543-1 模塊的使用，更是加強了集成防火墻的訪問保護。

操作保護

系統(tǒng)對傳輸?shù)娇刂破鞯臄?shù)據(jù)進行保護，防止對其進行未經授權的訪問?？刂破骺梢宰R別發(fā)生變更的工程組態(tài)數(shù)據(jù)或者來自陌生設備的工程組態(tài)數(shù)據(jù)。

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1 路徑插補功能簡介

　　1.1 基本概念

　　插補的概念源于數(shù)控機床。在數(shù)控機床中，刀具不能嚴格地按照要求加工的曲線(直線)運動，只能用折線軌跡逼近所要加工的曲線。機床數(shù)控系統(tǒng)依照一定方法確定刀具運動軌跡的過程，叫做插補。也可以說，已知曲線上的某些數(shù)據(jù)，按照某種算法計算已知點之間的中間點的方法，或者稱為“數(shù)據(jù)點的密化"。插補的動作過程：在每個插補周期（極短時間，一般為毫秒級）內，根據(jù)指令、進給速度計算出一個微小直線段的數(shù)據(jù)，刀具沿著微小直線段運動，經過若干個插補周期后，刀具從起點運動到終點，完成輪廓的加工。

　　路徑運動初來自于機器人和CNC領域，用機器人編程語言或G-Code編程。它是指在多維空間中，通過一組軸的協(xié)作動作，各軸之間無主從之分，它們按照設定的動態(tài)響應特性，實現(xiàn)路徑對象從起點到終點的的路徑軌跡運動。

　　路徑插補產生路徑的運行軌跡，計算插補周期內的路徑插補點，并通過機械運動系統(tǒng)轉換獲得對應插補周期內插補點的各路徑軸設定值。

　　隸屬于機械運動系統(tǒng)的單獨軸在S7 technology中被為路徑軸，路徑軸通過路徑對象執(zhí)行路徑運動。參考圖1 路徑軸與路徑對象。

　　圖1 路徑軸與路徑對象

　　1.2 S7-Technology 路徑功能特點

　　S7-Technology 路徑插補功能概述：

　　> 從S7-Technology V4.2開始

　　> 允許進行3軸插補操作

　　> 路徑插補可以通過直線、圓弧、多項式表示實現(xiàn)

　　> Move Path命令可以組成連續(xù)運動

　　> 支持多種機械運動學模型

　　> 可以與外部位置值同步，實現(xiàn)傳送帶跟蹤功能

　　S7-Technology 路徑插補的技術特點：

　　> 所有的路徑軸都相互同步移動

　　> 所有的路徑軸都同時到達目標位置

　　> 路徑軌跡的移動，將會始終是以一個固定的合成速度進行 (如果動態(tài)

　　特性限制沒有被超越)

　　> 速度性能的軸，決定了整個軌跡的動態(tài)特性

　　路徑差補可以執(zhí)行多3軸之間的2D或者3D的線性、圓弧或者多項式插補，路徑差補工藝對象(TO) ，適用于機械運動學控制范疇，一個共同的系統(tǒng)中，可以存在多個機械運動學控制結構。同步于路徑軸的“同步軸"，仍然可以實現(xiàn)同步控制，例如，旋轉，凸輪開關，測量功能。通過圖形化編輯器，可以簡便地設置機械運動學控制系統(tǒng)的參數(shù)；通過動態(tài)特性輪廓窗口，可以輕松定義路徑的動態(tài)特性；通過軌跡點表格，可以輕松定義路徑差補，計劃目的地路徑。另外還可以定義保護防撞區(qū)域和實現(xiàn)傳送帶位置的跟蹤。

　　1.3 機械運動系統(tǒng)的選擇

　　T-CPU 所實現(xiàn)運動學，等同于人們過去所熟悉機械運動學?？梢詫⑺鼈兎譃槿缦聝煞N不同的類型。參考圖2 在 T-CPU 中集成的機械運動學。

　　圖2 在 T-CPU 中集成的機械運動學

　　不同的機械運動系統(tǒng)可以實現(xiàn)TCP (Tool Center Point，工具中心點或機械運動端點)相同的路徑運動功能。盡管在某些情況下，不同的機械運動系統(tǒng)可實現(xiàn)相同的路徑運動，但是，如果機械運動系統(tǒng)選擇不合理，將有可能無法完成的路徑功能。所以，必須根據(jù)實際的工藝需求選擇合適的機械運動系統(tǒng)，并在工廠布局中考慮該機構的的合理安裝位置。參考圖3 不同機械系統(tǒng)的轉化。

　　圖3 不同機械系統(tǒng)的轉化

　　2 路徑插補的實現(xiàn)方法

　　2.1 運動學模型簡介

　　常用的運動學模型請參考圖 4 運動學模型。

　　圖 4 運動學模型

　　下面介紹一些常用的運動學模型。直角坐標機器人 (英文名：Cartesian coordinate robot)，大型的直角坐標機器人也稱桁架機器人或龍門式機器人，由多個運動自由度建成空間直角關系的、多用途的操作機器。工作的行為方式主要是通過完成沿著X、Y、Z軸上的線性運動。因末端操作工具的不同，直角坐標機器人可以非常方便的用作各種自動化設備，完成如焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂等一系列工作。參考圖5 直角坐標機器人。

　　圖5 直角坐標機器人

　　SCARA 機器人（Selective Compliance Assembly Robot Arm）是一種圓柱坐標型的特殊工業(yè)機器人。有3個旋轉關節(jié)，其軸線相互平行，在平面內進行定位，另一個關節(jié)是移動關節(jié)，用于完成機械末端在垂直平面的運動。SCARA機器人在x,y方向上具有良好的順從性、靈活性，而在Z軸方向具有良好的剛度，此特性特別適合于裝配工作。SCARA機器人廣泛應用于塑料工業(yè)、汽車工業(yè)、電子產品工業(yè)、藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領域。它的主要職能是搬取零件和裝配工作。 參考圖6 SCARA 機器人。

　　圖6 SCARA 機器人

　　鉸鏈型機械臂：有很高的自由度，可以多至5~6軸，適合于幾乎任何軌跡或角度的工作，可以自由編程，完成全自動化的工作, 提高生產效率；可以代替很多不適合人力完成、有害身體健康的復雜工作，比如，汽車外殼點焊。參考圖 7 鉸鏈型機械臂。

　　圖7鉸鏈型機械臂

　　Delta 3D機器人：外形酷似一只蜘蛛，這種*的幾何結構賦予了它們質量輕，強度大，輕便靈活，節(jié)省空間，高速，敏捷；適用于高速分揀。參考圖8 Delta 3D機器人。

　　圖8 Delta 3D機器人

　　2.2 路徑插補實現(xiàn)方法

　　首先需要做軸的定義，選擇“Path interploation"。參考圖 9 路徑軸的定義。

　　圖9 路徑軸的定義

　　然后雙擊“Insert path object"插入路徑對象。路徑對象是路徑插補及與路徑插補相關的其他任務的客體，路徑對象也包括機械運動系統(tǒng)轉換。參考圖10 插入路徑對象。

　　圖10 插入路徑對象

　　路徑對象生成后，需要執(zhí)行軸的關聯(lián)。路徑軸與其他路徑軸一起，通過路徑對象執(zhí)行路徑運動。參考圖11 路徑軸的關聯(lián)。在該圖中，路徑軸Axis_1、Axis_2、 Axis_3同屬于路徑對象Path_object_1。

　　圖11 路徑軸的關聯(lián)

　　路徑軸關聯(lián)后，需要選擇對應的機械模型，通過組態(tài)，T-CPU自動完成目標坐標系與機器坐標系的轉換。參考圖12 機械模型的選擇。工藝組態(tài)完成后，會自動生成各個軸以及路徑對象的工藝DB，參考圖13 工藝DB。然后就可以調用相應的功能塊進行程序的編寫工作。

　　圖12機械模型的選擇

　　圖13 工藝DB

　　2.3 坐標系的轉換

　　坐標系是描述路徑及任何位置信息的必要條件。在路徑插補功能中，涉及三個坐標系的轉換。分別是基礎坐標系、機器坐標系和目標坐標系。基礎坐標系描述了機械運動系統(tǒng)在空間的安裝視圖，參考圖14的紅色標示；機器坐標系描述了路徑軸的位置視圖，參考圖14的黑色標示；目標坐標系描述了路徑運動的物體或工件的本地視圖，參考圖14的藍色視圖。目標坐標系能與運動的傳送帶軸同步運動。路徑對象的運動命令的位置信息在目標坐標系中或在基礎坐標系中。

　　圖14 三種坐標系

　　在T-CPU 的路徑對象中，可以通過 Offset (偏移量)來設定基本坐標系的位置，該偏移量的計算是從運動學對象的零點起始，直到基本坐標系(BCS)的原點為止。如圖15 坐標系轉換示例，X軸偏移值Offset X = 250+50 = 300，Y軸偏移值 Offset Y= -550+50 = -500，Z軸偏移值 Offset Z = -1100+50+200 = -850。計算完成坐標系偏移值后，需要在組態(tài)中填入這些偏移值，參考圖16 偏移量設定。

　　圖15 坐標系轉換示例

　　圖16 偏移量設定

　　在坐標系轉換中，不僅要考慮到坐標系本身的偏移，還要考慮具體的機械結構和機械臂的初始位置。以SCARA系統(tǒng)為例，有兩個臂長L1, L2，需要在組態(tài)中填寫這兩個長度。參考圖17 SCARA 臂長設定。在初始位置，機械臂相對于零點位置和機械臂之間可能有角度上的偏移，參考圖18 機械臂角度偏移，需要在組態(tài)中去設置這個偏移角度，參考圖19 機械臂角度偏移設置。

　　圖17 SCARA 臂長設定

　　圖18 機械臂角度偏移

　　圖19 機械臂角度偏移設置