ST代码中如何正确配置SV630速度模式的脉冲/模拟量输入与运行使能逻辑？

Question

在ST（Structured Text）编程中配置汇川SV630伺服驱动器的速度模式时，常见问题为：**脉冲/模拟量指令源与运行使能逻辑未严格同步，导致上电后无响应或启停异常**。具体表现为：即使PLC输出AO模拟电压（如0–10V）或发送脉冲（PUL/DIR），伺服仍报Err20（指令超限）或Err15（使能未就绪）；或RUN信号置位后电机不转，实测发现DI端子INP（脉冲输入使能）、SRV-ON（伺服使能）、EMG（急停）等硬件信号未在ST中与软件使能（如MC_Power）联动校验。此外，SV630需通过Modbus RTU或CANopen写入Pr0.017（速度指令源）、Pr0.018（使能方式）等参数，但ST代码常遗漏参数预设及状态反馈（如StatusWord.10=Ready、.12=Enabled）的循环监测，造成“伪使能”。如何在ST中实现指令源切换安全互锁、使能软硬双校验及故障自恢复逻辑，是工程落地的关键难点。

Answer 1

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一、现象层：典型故障表征与硬件信号映射对齐

Err15（使能未就绪）与Err20（指令超限）在SV630中并非孤立报错，而是状态链断裂的终端体现。需首先建立PLC侧ST变量与驱动器DI/DO物理端子的严格映射：

• DI_INP → 脉冲输入使能（Pr0.018=1时强制有效）
• DI_SRVON → 伺服使能（硬线SRV-ON，必须与MC_Power.Q同步）
• DI_EMG → 急停常闭回路（低电平有效，ST中取反后参与AND逻辑）
• DO_ALM_RST → 报警复位输出（需脉冲宽度≥100ms）

二、机理层：SV630状态机与ST控制周期的时序冲突分析

SV630内部状态迁移依赖连续3个控制周期内StatusWord满足条件（IEC 61800-7）。若ST中仅单次读取StatusWord.12（Enabled），而未做边沿保持与持续校验，则MC_Power可能返回TRUE但驱动器实际处于“Ready→Operation Enable”过渡态，造成伪使能。关键约束如下：

状态位	含义	使能必要条件
StatusWord.10	Ready to Switch On	EMG=1, SRVON=1, INP=1（模拟量模式下可忽略INP）
StatusWord.12	Operation Enabled	前一周期已为Ready，且SpeedRef≥Pr0.020（最小指令值）

三、架构层：ST中实现“软硬双校验+指令源安全互锁”的模块化设计

采用分层状态机（HSM）解耦配置、使能、运行三阶段，核心结构如下：

TYPE T_SV630_Controller :
STRUCT
  // 配置阶段：Modbus写入Pr0.017/Pr0.018后等待响应
  ConfigState : (IDLE, WRITING, WAIT_ACK, CONFIG_DONE);
  // 使能阶段：硬件信号AND + 状态字循环验证
  EnableState : (DISABLED, ENABLING, ENABLED, FAULT_RECOVER);
  // 运行阶段：指令源切换需满足"先禁用、再切源、后重使能"
  RunMode : (STOP, SPEED_ANALOG, SPEED_PULSE);
END_STRUCT
END_TYPE

四、实现层：关键ST代码片段与安全互锁逻辑

以下为使能校验核心逻辑（含100ms去抖与3周期确认）：

// 硬件使能信号预处理（带滤波）
bSRVON_Filtered := R_TRIG(CLK:= bDI_SRVON, Q=> , QN=> );
bSRVON_Valid := bSRVON_Filtered.Q AND NOT bDI_EMG; // EMG为常闭，低有效

// StatusWord状态字循环监测（使用移位寄存器）
stStatusShift := SHL(IN:= stStatusShift, N:= 1); // 左移1位
stStatusShift[0] := WORD_TO_BOOL(StatusWord AND 16#0400); // .10 = Ready
stStatusShift[1] := WORD_TO_BOOL(StatusWord AND 16#1000); // .12 = Enabled

// 3周期连续为1才判定真使能
bEnabled_3Cycle := (stStatusShift[0] AND stStatusShift[1] AND stStatusShift[2]);

// 软硬双校验最终使能输出
bDrive_Enabled := bSRVON_Valid AND bEnabled_3Cycle AND bConfig_Done;

五、诊断层：故障自恢复的闭环反馈机制

当检测到Err15或Err20时，触发分级响应流程：

graph TD
  A[Alarm Detected] --> B{Err15?}
  B -->|Yes| C[检查DI_SRVON/DI_EMG电平]
  B -->|No| D{Err20?}
  D -->|Yes| E[读取ActualSpeed与SpeedRef差值]
  C --> F[执行MC_Power(Enable:=FALSE)]
  E --> G[判断是否超Pr0.021设定值]
  F --> H[延时200ms后重发MC_Power(Enable:=TRUE)]
  G --> H
  H --> I[循环监测StatusWord.12连续3次]

六、工程层：参数预设与通信健壮性增强策略

针对Modbus RTU写入Pr0.017失败问题，ST中需嵌入：

• 写操作超时计数器（>500ms未收到响应则重试，上限3次）
• 参数写入后立即读回校验（Compare Value）
• 将Pr0.017/Pr0.018固化为全局常量，避免ST中硬编码
• CANopen场景下启用SDO abort code解析（如0x06010002=Object does not exist）

七、验证层：上电启动时序的黄金10秒测试清单

在ST中植入启动自检程序，强制执行以下步骤并记录各阶段耗时：

1. PLC上电 → 检测DI_EMG上升沿（急停释放）
2. 启动Modbus配置序列（写Pr0.017=2表示模拟量速度模式）
3. 等待StatusWord.10连续3周期为1
4. 置位MC_Power.Enable
5. 检测StatusWord.12连续3周期为1
6. 输出AO=1V（对应10%额定转速）
7. 读取ActualSpeed确认非零
8. 触发DI_INP（脉冲模式下）或保持AO输出（模拟量模式）
9. 执行MC_MoveVelocity指令
10. 监控ErrCode寄存器连续10秒无变化

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