多轴定位模板 FM357-2 使用入门

1模板基本介绍

1．1 模板信息
● FM357-2 包含4个通道，可以控制4个轴；
● 实现独立的单轴定位到多轴插补连续路径控制；
● 控制步进电机和伺服电机，脉冲给定或±10V电压给定；
● 控制旋转轴或线性轴；
● 包含3种固件：L、LX、H；
● 1个CPU最多可以连接3个FM357-2模板；
● 安装位置可以在主机架、中央扩展机架、ET200M分布式IO站中。

1．2 模板接口描述

图1 FM357-2接口

1） X10 电源提供：连接外部DC24电源，给模板提供电源。
2） X8 PROFIBUS DP接口：Sub-D 9针接口用于连接 SIMODRIVE 611-U。
3） X2 驱动接口：Sub-D 50针公接口，用于连接4个轴所对应的驱动器接口。控制伺服的±10V电压输出或控制步进的脉冲输出。
4） X3-X6 测量接口：Sub-D 15针母接口用于连接4个轴所对应的编码器反馈。支持TTL增量型编码器和SSI绝对值编码器。
5） X1 外围接口：FM357-2集成了18个DI和8个DO。需要配置40针前连接器。
6） 储存卡接口：用于插入具有完整固件的储存卡。
7）启动开关：选择开关，特殊操作时有用，如安装固件、备份数据到存储卡等操作。

2软件和硬件订货号

2．1所需软件订货号：
● STEP7 V5.4 FLOATING LICENSE 6ES7810-4CC08-0YA5
● FM357-2配置软件包 不需要单独订货，随FM357-2产品CD免费提供。如遗失，可以从SIEMENS网站下载，链接   21385102。

2．2所需硬件订货号：
FM357-2 模板 6ES7 357-4AH01-0AE0
FM357-2 固件
L 固件 6ES7 357-4AH03-3AE0
LX 固件 6ES7 357-4BH03-3AE0
H 固件 6ES7 357-4CH03-3AE0
40针前连接器、驱动连接电缆、编码器连接电缆根据需要选订。

3固件说明与安装

3．1 固件说明
FM357-2 包含3种固件：L、LX、H。各自的功能不同，用户可以根据具体功能要求选择其中一种固件。固件功能区别见表1。

表1 固件L、X和H功能区别

概括来说，L固件不支持同步、插补等功能，多用于单个轴的独立控制；LX支持同步、插补功能。这两种固件使用较多。H固件使用较少，相对于LX固件，支持手持设备HPU、HT6连接到FM357-2。

3．2 固件安装步骤
3种固件安装步骤是完全一样的，包含10个步骤：
1） 关闭系统电源，插入包含固件的存储卡到FM357-2存储卡插槽中。CPU开关拔到RUN位置；
2） 设置FM357-2上的启动开关到位置A。
3） 打开系统电源，系统软件和数据从存储卡传送到FM357-2模板。传输过程中，LED状态：SF LED亮，DIAG LED闪烁4次，循环进行。

错误显示：
如果SF LED以2Hz频率闪烁，固件不能被传送。例如，部分系统软件已经被删除；
如果SF LED亮，DIAG LED快速闪烁3次，然后周期性闪烁3次，固件不能被传送。例如，存储卡上的系统软件已经损坏。

4） 当DIAG LED闪烁5次，循环进行，并且SF LED已经熄灭，数据传送已经完成。关闭系统电源。
5） 保留存储卡在FM357-2上，不要拔出。
6） 设置FM357-2上的启动开关到位置1。
7） 打开系统电源，等待FM357-2使用缺省值启动，DIAG LED以3Hz速度闪烁，时间大约1分钟。
8） 关闭系统电源。
9） 设置FM357-2上的启动开关到位置0。
10） 打开系统电源，FM357-2使用新的固件启动。
通过上面10个步骤，固件传送完成。需要注意的是，FM357-2正常工作时，存储卡必须插在FM357-2插槽上。FM357-2每次启动时都会检查存储卡中授权与FM中装载的固件版本是否一致。

4配置软件包的安装

FM357-2 配置软件包可以从SIEMENS网站下载，目前版本是5.03.03。打开下载链接地址会发现，相关的软件有多个（图2）。

图2 FM357-2配置软件下载

BFCT.EXE         基本功能块，编写用户程序时需要。必须安装。
S7FM357.EXE   参数化工具，硬件组态，配置FM357-2参数需要。必须安装。
UPD_FM.EXE   模板固件更新工具，升级模板固件时需要。
NC_VAR.EXE   NC_VAR变量加载工具。用于加载需要读写的变量到相应DB块中。
OP_EX.EXE      例子程序，建议安装。
DOC_D_E.EXE 用户手册，德文、英文版。
RSETUP.EXE    构架安装工具。

安装方法：
1） 安装上述组件中的一个
下载相应的EXE文件，首先解压缩，然后点击解压完文件夹中的SETUP.EXE进行安装。
2） 所有组件都安装
下载所用组件（将图2中所见EXE文件下载并解压缩到同一文件夹），然后运行该文件夹下的SETUP.EXE文件，这样就可以出现FM357-2组件安装选择的窗口，此时就可以根据需要选择需要安装的组件（图3）。

图3 FM357-2组件安装选择

5 STEP7项目组态和设置

5．1 硬件组态
1）在STEP7新项目中插入新的S7-300站。
2）当开硬件配置窗口，插入机架、CPU等。
3）插入FM357-2模板。之前如果已经安装参数化工具 S7FM357.EXE。就可以在硬件列表找到 “SIMAITC 300”“FM-300”“4-axis motion controls”“FM357-2 4Axiscontrol”（图4）。

图4 插入FM357-2模板

4）存盘编译后，下载硬件组态到CPU314。

5．2 FM357-2模板参数配置

5．2．1 进入机器数据编辑界面

1）双击FM357-2模板，打开模板属性对话框，选择Parameterize标签。点击 Parameterize按钮（图5）。

图5 FM357-2 属性窗口

2）如果PG与PLC通信连接已经建立，点击Parameterize按钮后，直接进入FM357-2在线窗口（图6）。如果通信连接失败，则系统提示不能建立连接，只能工作在离线模式。

图6 FM357-2参数化在线

3）进入机器数据编辑界面。选中Machine Data，点击MD Block（图7）。

图7 打开MD Block

5．2．2 编辑机器数据
注意：MD参数包含很多内容，同FM357-2具体功能有关。MD参数详细描述，请查阅FM357-2模板手册。

1）轴配置。点击Axis Configuration。以X轴为例，“SM w/o encoder”表示驱动设备是不带编码器的步进电机（图8）。

图8 轴参数配置

2）通道配置。FM357-2可以配置4个通道，这里只使用通道1（图9）。

图9 通道参数配置

3）配置电机转1圈对应的脉冲数、电子齿轮比、工件轴转1圈对应的位移。设置电子齿轮比为1:1，实际表示输出1000脉冲对应10mm位移（图10）。

图10 步进电机参数配置

4）点击Finish，装载并激活MD参数更新，由于是在线编辑，直接更新FM357-2模板中MD参数（图11）。

图11 装载并激活MD参数

5）为了便于以后离线修改和项目备份，可以通过“File”“Save as” 将MD参数保存为文件，文件格式为“.MCP”（图12）。

图12 项目备份

6 编写用户程序
FM357-2 相关的功能块比较多，对于初次使用FM357-2模板的用户，不容易区分和掌握各个功能块的作用和用法。如果自己编写程序，比较费时间且容易出错。这里介绍一种简单的方法：直接拷贝例程中的程序。

6．1 拷贝修改程序块

1）在STEP7中打开新项目，选择“Sample Projects”标签，选择并打开项目zEn16_01_FM357-2_BF_EX（图13）。

图13 打开FM357-2 Sample Project

2）将例程中所用程序块、符号表通过拷贝粘贴到用户自己建的项目中，包括UDT。
3）打开OB100，修改“FMLADDR”变量值。缺省值为256，但实际组态FM357-2模板地址为288-303（图4）。所以需要修改为实际的模板地址（图14）。

图14 OB100调用FC1

4）打开OB1，调用FC101（图15）。
说明：例程中包含7个例子Example1-Exapmple7分别对应功能FC100-FC106。但是OB1中并没有对这7个FC都调用，默认只调用FC100（Example1），当用户需要测试别的例子时，需要在OB1中调用相应的FC。因本文档演示点动运行，所以需要调用FC101（Example2 轴点动运行）。关于Example1-Exapmple7实现功能描述，参考手册6.8节。

图15 OB1调用FC101

6．2下载所有程序块（图16）。

图16 下载程序块

7 调试运行

7．1 CPU运行
将CPU314模式开关拨到“RUN”位置，使CPU运行。如果上述FM357-2固件安装、硬件配置和程序编写都正确，FM357-2将进入运行状态。
FM357-2 正常运行时LED的状态：
● SF 灭
● BAF 灭
● DC5V 亮
● DIAG 3Hz 闪烁

7．2 通过FM357-2参数化工具调试

1）重新打开FM357-2在线参数窗口，参见5．2．1。
2）通过菜单命令“Test”“Start-up”，进入Start-up界面。
3）激活X轴点动模式（图17）。

图17 激活点动模式

步骤1：选中X轴；
步骤2：点击“TEST”按钮，激活测试模式；
步骤3：选择“Jogging”模式；
步骤4：激活“Pulse enable”和“Enable controller”。

4）启动点动操作
点击“R+”正转按钮后，按下键盘空格键。X轴将进入点动模式。通过X轴的“Actual position”和“Speed”显示框，可以监控X轴当前的位置和速度；通过“Traverse Plus”指示灯知道轴当前是正方向运行（图18）。

图18 启动点动模式

7．3 通过用户程序调试
说明：FC101来自FM357-2标准例程，这里不对FC101程序代码作详细解释。

1）通过程序控制运行，先要不激活Start-up的测试功能。点击“TEST”确认关闭测试功能。操作完成后“TEST”左侧的指示灯熄灭（图19）。

图19 不激活测试功能

2）为了便于监控和调试，建立变量表，并在线（图20）。
控制位：
DB115.DBX0.1=1 控制使能
DB115.DBX0.3=1 正向点动使能
状态位：
DB115.DBX0.5=1 执行没有错误，当前正方向运行

图20 监控变量表

3）同样，进入Start-up可以监控当前位置和速度。只是不能在Start-up中控制轴的运行，因为当前由用户程序控制（图21）。

图21 监控位置和速度

8 错误诊断
FM357-2错误类型也很多，并且不是每一种错误都会导致模板SF指示灯亮，通常可以通过Error analysis工具来读取具体的错误原因。
现在通过模拟一个错误来描述错误原因的读取步骤。模拟的错误是将CPU314模式开关拨到“STOP”位置，即停止CPU运行。

1）通过菜单命令“Test”“Start-up”，进入Start-up界面。从图上可以看到FM已经有错误显示 “3000: Emergency stop”（图22）。

图22 start-up界面

2）通过菜单命令“Test” “Error analysis”，进入Error analysis界面（图23）。从图中可以看到，这里有2个错误。除了“3000: Emergency stop”，还有“2000: Sign-of-life monitoring: CPU not alive”。通过这2个错误描述可以发现与实际模拟错误是一致的。由于CPU没有运行，所以在监控时间内，CPU没有输出确认信号，导致FM357-2急停。

图23 Error analysis

3）查看手册12.3节Error List，可以得到每个错误号的具体描述。

关键词
定位模板，FM357-2，多轴

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