Simotion应用指南(一) 如何快速的搭建一个Simotion项目

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引言

Simotion作为西门子高端运动控制器在网上的资料比较少，大部分的资料也是英文的。自从从事C#后端开发之后，有项目的时候修改一下Simotion，调试Simotion的机会越来越少了，但是我无法忘记Simotion ST结构化语言的优雅。要是把Simotion全部的功能介绍完，估计没有个四五十篇文章下不来。我也不知道自己能不能坚持写完😂。本期就先不讲解理论，先快速的搭建一个Simotion项目，并通过仿真运行起来。(先货真价实的看见一个轴能动起来，至于什么是工艺包，什么是工艺对象，齿轮比配置等等理论之后的文章讲解。)

目录

引言

一、Simotion简介

Simotion系统概述

Simotion的应用领域

Simotion系统架构

Simotion与竞争产品的比较

二、如何快速的搭建一个Simotion项目 

1.打开SIMOTION SCOUT软件

2.添加一个Simotion站点

3.打开HardWare进行组态

4.打开NetWork进行网络配置

5.编译保存 

6. 添加一个电源模块

7.添加一个驱动模块

8.添加一个AXES 

9.修改报文 

三、仿真Simotion

1.打开仿真，项目下载

2.添加一个ST_Fault的ST空程序

3.EXECUTION SYSTEM中添加FaultTask

4.Control panel测试运行轴

四、使用点动程序的Simotion仿真

1.添加一个ST_Axis_Control的ST程序

2.添加一个ST_Global的ST程序

3.添加一个ST_Axis_Test的ST程序

4.ST程序设置可以监控

5.EXECUTION SYSTEM中添加BackgroundTask

6.监控程序

一、Simotion简介

Simotion是由西门子（Siemens）公司开发的一个高级运动控制系统，它结合了工业自动化领域的运动控制和工艺控制功能，旨在为复杂的运动控制应用提供全面的解决方案。Simotion系统集成了先进的硬件和软件技术，适用于各种需要精确控制和高性能的工业自动化应用，如机床、包装机械、印刷设备等。本文将深入探讨Simotion系统的核心特性、应用领域、技术架构以及与竞争产品的比较，以帮助读者更全面地了解这一先进的运动控制平台。

Simotion系统概述

Simotion系统是西门子公司专门为复杂运动控制应用而设计的，它融合了PLC（可编程逻辑控制器）的功能与CNC（计算机数控）系统的特点，形成了一种高度灵活、功能强大的解决方案。Simotion系统的核心特点包括：

1. 集成的运动控制和工艺控制：Simotion系统不仅能够精确控制运动轨迹、速度和加速度，还可以同时管理复杂的工艺参数，如温度、压力等，以满足多种工业应用的需求。
2. 开放的软件架构：Simotion系统基于西门子的TIA（Totally Integrated Automation）平台，支持多种编程语言和开发环境，如STEP 7、TIA Portal等，使得开发人员可以根据具体需求进行定制开发和集成。
3. 高性能的硬件平台：Simotion系统采用先进的多核处理器和专用的运动控制芯片，具备强大的实时计算能力和高速通信接口，能够处理复杂的运动算法和大规模数据交换。
4. 灵活的配置和扩展性：Simotion系统支持模块化设计，用户可以根据需要选择不同的模块（如运动控制、I/O接口、通信模块等）进行灵活组合和扩展，以满足不同规模和复杂度的应用场景。
5. 全面的诊断和监控功能：Simotion系统集成了先进的诊断工具和监控功能，能够实时检测设备状态和运行参数，帮助用户快速定位和解决问题，提高生产效率和设备可用性。

Simotion的应用领域

Simotion系统广泛应用于需要高精度和高性能运动控制的行业和应用领域，包括但不限于：

• 机床制造：用于数控机床和复合加工中心，能够实现高速、高精度的轨迹控制和加工过程优化。
• 包装和填充设备：用于食品和饮料行业的包装机械，能够精确控制包装材料的输送、填充量和封口过程。
• 印刷设备：用于印刷机械的卷取、定位和印刷控制，支持复杂的多轴同步运动和图像定位功能。
• 材料处理和装配：用于各种材料处理设备和自动装配线，如焊接机器人、涂覆设备等，能够精确控制操作过程和产品质量。
• 测试和检测设备：用于自动化测试和检测系统，能够实现精确的测量和数据采集，支持复杂的测试程序和数据分析。

Simotion系统架构

Simotion系统的核心架构包括硬件和软件两个方面，它们共同构成了这一高级运动控制平台的基础。

1. 硬件架构：
   • 主控制单元（CPU）：Simotion系统的核心控制单元，通常由多核处理器组成，负责执行运动控制算法和数据处理任务。
   • 运动控制模块（Motion Control Unit）：专用的运动控制芯片或模块，负责实时控制运动轨迹、速度和加速度，保证高精度的运动控制。
   • I/O模块：用于与外部设备和传感器进行数据交换和信号处理，支持多种数字和模拟接口。
   • 通信接口：支持各种工业通信协议和网络，如PROFIBUS、PROFINET等，实现Simotion系统与其他设备和上位系统的数据交换和集成。
   • 电源模块和冷却系统：确保Simotion系统稳定运行的电源供应和散热管理。
2. 软件架构：
   • 工程开发环境：Simotion系统通常使用TIA Portal或SCOUT作为工程开发环境，集成了运动控制编程、图形化编程语言（如STL、SCL）、参数配置和在线监控等功能。
   • 运动控制软件：包括运动控制算法、插补算法、轨迹规划和同步控制等软件模块，用于实现复杂的多轴同步运动控制。
   • 诊断和监控工具：提供实时的设备状态监控、诊断报告和事件记录功能，帮助用户快速定位和解决问题。

Simotion与竞争产品的比较

Simotion系统作为一个高级运动控制平台，在市场上与其他类似产品进行竞争。以下是Simotion系统相对于竞争产品的优势和特点：

• 集成度高：Simotion系统集成了运动控制、工艺控制和诊断功能，能够满足复杂应用的多重需求，减少系统集成和维护成本。
• 灵活的软件架构：Simotion系统支持多种编程语言和开发环境，使得开发人员能够根据具体需求进行定制开发和集成，提高系统的灵活性和可扩展性。
• 高性能的硬件平台：Simotion系统采用先进的多核处理器和专用的运动控制芯片，具备出色的实时计算能力和高速数据交换能力，能够处理复杂的运动算法和大规模数据处理。
• 全面的支持和服务：作为西门子公司的产品，Simotion系统拥有全球范围内的技术支持和服务网络，能够及时响应用户需求并提供定制化的解决方案。

二、如何快速的搭建一个Simotion项目 

1.打开SIMOTION SCOUT软件

2.添加一个Simotion站点

3.打开HardWare进行组态

添加站点之后HardWare会自动打开，或右键D4x5 选择Open HW Configuration进入HardWare界面。因为我们是要进行仿真测试，所以设置127编程口的网络。

4.打开NetWork进行网络配置

添加一个pg/pc

设置 pg/pc的ip

设置  pg/pc的接口

5.编译保存 

NetWork编译保存

HardWare编译保存

6. 添加一个电源模块

7.添加一个驱动模块

8.添加一个AXES 

9.修改报文 

三、仿真Simotion

1.打开仿真，项目下载

2.添加一个ST_Fault的ST空程序

INTERFACE PROGRAM Falut; END_INTERFACE IMPLEMENTATION PROGRAM Falut //未调用故障处理任务，导致SIMOTION D4x5 CPU无法进入RUN状态。 //在EXCUTION SYSTEM中的 //SystemInterruptTasks内的所有FaultTask中调用空程序。 //必须调用，否侧CPU无法run。 ; END_PROGRAM END_IMPLEMENTATION 

3.EXECUTION SYSTEM中添加FaultTask

添加之后再次下载。

4.Control panel测试运行轴

点动测试 

四、使用点动程序的Simotion仿真

刚才我们已经通过Control panel进行了点动，现在我们开始通过程序进行点动测试。

1.添加一个ST_Axis_Control的ST程序

INTERFACE USEPACKAGE cam_ext; FUNCTION_BLOCK FB_JOG; FUNCTION_BLOCK FB_Axis_Enable; END_INTERFACE IMPLEMENTATION FUNCTION_BLOCK FB_JOG VAR_INPUT axisName : posaxis; jogForward : BOOL; jogBackward : BOOL; speedsetpoint : LREAL; Axis_AutoAccel : LREAL:=3000; Axis_AutoDecel : LREAL:=3000; mymovingmode : EnumMovingMode; END_VAR VAR myDINT : DINT; forwardton : TON; backwardton : TON; END_VAR VAR_OUTPUT ActualSpeed : REAL; ActualPosition : REAL; END_VAR IF axisname.control=ACTIVE THEN forwardton(in:=jogForward AND NOT jogBackward, pt:=t#3000ms); backwardton(in:=NOT jogForward AND jogBackward, pt:=t#3000ms); END_IF; ActualSpeed:=LREAL_TO_REAL(axisName.motionStateData.actualVelocity); ActualPosition:=LREAL_TO_REAL(axisName.positioningState.actualPosition); IF forwardton.q THEN myDINT :=_move( axis:= axisName, direction:= POSITIVE, velocitytype:= DIRECT, velocity:= speedsetpoint, positiveacceltype:=Direct , positiveaccel:=Axis_AutoAccel, negativeacceltype:=Direct , negativeaccel:=Axis_AutoDecel, velocityprofile:=SMOOTH, mergemode:=IMMEDIATELY, nextcommand:=IMMEDIATELY, movingmode:=mymovingmode ); END_IF; IF backwardton.q THEN myDINT :=_move( axis:= axisName, direction:= NEGATIVE, velocitytype:= DIRECT, velocity:= speedsetpoint, positiveacceltype:=Direct , positiveaccel:=Axis_AutoAccel, negativeacceltype:=Direct , negativeaccel:=Axis_AutoDecel, velocityprofile:=SMOOTH, mergemode:=IMMEDIATELY, nextcommand:=IMMEDIATELY, movingmode:=mymovingmode ); END_IF; IF forwardton.q = FALSE AND backwardton.q = FALSE THEN myDINT :=_stop( axis:=axisName, stopmode:=STOP_WITHOUT_ABORT, stopspecification:=ALL_AXIS_MOTION, positiveacceltype:=Direct , positiveaccel:=Axis_AutoAccel, negativeacceltype:=Direct , negativeaccel:=Axis_AutoDecel, velocityprofile:=SMOOTH, mergemode:=IMMEDIATELY, nextcommand:=IMMEDIATELY, movingmode:=CURRENT_MODE ); END_IF; END_FUNCTION_BLOCK FUNCTION_BLOCK FB_Axis_Enable VAR_INPUT axisName : driveaxis; axis_enable : BOOL; END_VAR VAR myDINT : DINT; END_VAR VAR_OUTPUT axis_enabled : BOOL; END_VAR IF axis_enable THEN myDINT :=_enableAxis(axis :=axisName); ELSE myDINT :=_disableAxis(axis :=axisName); END_IF; //axis_enabled:=axisName.control=active; //这里可以这样写，其实 ":= " 是赋值的意思，符号右侧可以是值或者是一个表达式，不管是什么必须与右侧的类型相同。下面是使用if写的，通俗易懂点。 IF axisName.control=inactive THEN axis_enabled:=FALSE; ELSE axis_enabled:=TRUE; END_IF; END_FUNCTION_BLOCK END_IMPLEMENTATION 

2.添加一个ST_Global的ST程序

INTERFACE USES ST_Axis_Control; VAR_GLOBAL myfbaxisen : FB_Axis_Enable; myfbaxisjog : FB_JOG; END_VAR END_INTERFACE IMPLEMENTATION END_IMPLEMENTATION 

3.添加一个ST_Axis_Test的ST程序

INTERFACE USES ST_Global; PROGRAM Axis_Test; END_INTERFACE IMPLEMENTATION PROGRAM Axis_Test VAR axisen : BOOL; END_VAR myfbaxisen( axisName := Axis_1 ,axis_enable := TRUE ,axis_enabled => axisen); myfbaxisjog( axisName := Axis_1 ,jogForward := TRUE ,jogBackward := FALSE ,speedsetpoint := 10 ,Axis_AutoAccel := 3000 ,Axis_AutoDecel := 3000 ,mymovingmode := POSITION_CONTROLLED); END_PROGRAM END_IMPLEMENTATION 

4.ST程序设置可以监控

5.EXECUTION SYSTEM中添加BackgroundTask

添加之后下载至仿真cpu中

6.监控程序

此时我们可以看到轴已经运行起来。