西门子 S7-1200 G2 + SINAMICS S200C 飞锯切割应用
一、项目背景与应用概述
在管材、型材、薄膜或纸张等连续生产线上，材料以恒定速度持续输送，而切割装置需要在"飞行"状态下完成精准定长切断——这就是典型的飞锯（Flying Saw） 应用场景。传统方案多由 S7-1500T 或高端运动控制器承担，而随着 S7-1200 G2 的发布，其新增的运动控制功能（同步轴、测量输入、凸轮输出）已经足以胜任中等复杂度的飞锯任务。本文以西门子官方应用示例 LFlyingSawBasic_S71200G2_V3_1_0 为基础，介绍如何使用 S7-1200 G2 + SINAMICS S200C 伺服驱动器，在 TIA Portal V21 环境下实现飞锯切割。方案支持定尺切割 与按标记切割 两种模式，并具备对称同步、间隙创建（拉切）、返回优化等高级功能。
二、系统架构与硬件组态
2.1 硬件清单
| 组件 | 型号/说明 | 数量 |
|---|---|---|
| PLC | S7-1200 G2 (如 CPU 1212FC DC/DC/DC，固件 ≥ V4.1) | 1 |
| 输送驱动 | SINAMICS S200C (引导轴/Leading Axis) | 1 |
| 飞锯驱动 | SINAMICS S200C (跟随轴/Saw Axis) | 1 |
| HMI | MTP1200 Unified Comfort / Basic | 1 |
| 软件 | STEP 7 Professional V21, WinCC Unified Comfort | - |
2.2 网络与同步组态
飞锯控制对实时性要求极高，必须采用 PROFINET IRT（等时同步实时） 通讯。
1. 网络视图连接：在 TIA Portal 网络视图中，将 CPU 与两台 S200C 伺服驱动器通过 PROFINET 连接。
2. 拓扑视图连接：切换到拓扑视图，完成物理端口映射，确保 IRT 通讯的确定性。
3. 同步域设置：
- 将 CPU 设为同步主站（Sync Master）；
- 将 S200C 伺服驱动器设为同步从站（Sync Slave）；
- 修改 IRT 同步时钟为 4 ms，确保运动控制周期与总线周期同步。
关键提示：IRT 是飞锯功能的基础。如果同步域配置不正确，工艺对象的同步轴功能将无法正常工作。
三、驱动器参数与工艺对象配置
3.1 输送定位伺服（引导轴）设置
输送轴负责持续牵引卷材，是飞锯的引导轴（Leading Axis） 。
斜坡函数发生器：设置为"位于 PLC 内"。这意味着速度曲线由 PLC 的运动控制工艺对象生成，而非驱动器内部，便于与飞锯轴协调。
回零配置：DI0 激活等效零脉冲，选择 [210] DI0 X130.1 ，用于上电后建立位置参考。
报文选择：选择 西门子报文 105（SIEMENS telegram 105，用于基本定位器）。
在 TIA Portal 中新增工艺对象：
1. 添加 "定位轴"（Positioning Axis）；
2. 在"驱动装置"设置页面，关联 S200C 的 105 报文；
3. 根据机械减速比和丝杠导程，配置编码器参数与负载齿轮。
3.2 飞锯伺服（跟随轴）设置
飞锯轴是跟随轴（Synchronous Axis） ，其运动必须与引导轴同步。
斜坡函数发生器：同样设为"位于 PLC 内"。
回零配置：飞锯轴通常不需要在材料上找零，DI0 设为 [0] 无等效零脉冲 。
报文选择：选择 105 报文。
在 TIA Portal 中新增工艺对象：
1. 添加 "同步轴"（Synchronous Axis）；
2. 在"驱动装置"设置页面，关联飞锯驱动器的 105 报文；
3. 后续将通过程序块实现与引导轴的同步关系。
3.3 测量输入配置（标记切割必备）
如果需要在材料上的特定标记处切割（如印刷标记或色标），必须配置测量输入（Measuring Input） 。 有两种新增方式：
方式一：在定位轴工艺对象下直接新增"测量输入"；
方式二：单独新增工艺对象"测量输入"，在基本参数中指定关联的轴或外部编码器。
如果是新增工艺对象，需要在基本参数页面设置 指定的轴或外部编码器。
在"硬件接口"页面，测量传感输入选择 "使用 PROFIdrive 报文进行测量"（驱动装置或外部编码器），测量输入编号设为 1。该配置对应驱动器端子 X130 上的高速测量输入，可捕获标记位置的精确位置值。
如果是使用高速计数HSC的高速测量输入，也是相同设置方式。需要注意的是HSC模块属性部分也要做相应的设置，参考LFlyingSawBasic_S71200G2_V3_1_0_Manual_zh.pdf的 2.3 章节。
测量输入类型涉及具体的可使用的测量方法见下表
| 测量输入类型 | 可能的测量输入 | 可能的测量类型 |
| 使用定时器 DI 进行测量("STANDARD") | 使用定时器 DI：
|
“MC_MeasuringInput” （测量一次）
“MC_MeasuringInputCyclic” （周期性测量） |
| 通过 SINAMICS （中央测量探头）进行测量("STANDARD") | 使用驱动器控制的报文 39x：
|
|
| 使用 PROFIdrive 报文进行测量("PROFIDRIVE") | 使用驱动轴的 PROFIdrive 报文：
|
“MC_MeasuringInput”（测量一次） |
| 监视测量输入 ("MONITORING") | 通过受监视的测量输入进行测量输入，测量输入已配置为“使用定时器 DI 进行测量”或“通过 SINAMICS（中央测量探头）进行测量”。 | “MC_MeasuringInput” （测量一次）
“MC_MeasuringInputCyclic” （周期性测量） 测量作业通过测量输入在测量输入处启动。 互连测量输入的测量作业（使用测量输入来监视测量输入）将被拒绝并出现错误。互连测量输入支持带测量输入的测量输入的测量类型。 |
3.4 凸轮轨迹与凸轮输出
飞锯的同步运动本质上是引导轴位置与跟随轴位置之间的凸轮关系 。在 TIA Portal 中：
1. 新增 "凸轮轨迹"（Cam Track）；
2. 新增 "凸轮输出"（Cam Output）；
3. 在程序中通过 MC_CamIn 等指令激活凸轮，实现锯轴与卷材的速度同步。
四、程序功能详解（LFlyingSawBasic）
西门子官方提供了完整的应用示例程序，核心功能封装在几个功能块（FB）中。用户只需根据切割模式调用相应块，无需从零编写复杂的同步算法。
4.1 程序块结构
| 功能块 | 用途 |
|---|---|
LFSB_BasicControlSaw |
轴的基本使能、回零、点动、故障复位 |
LFSB_FlyingSawLength |
定尺切割 模式（按固定长度切割） |
LFSB_FlyingSawMeasInput |
按测量输入信号切割 模式（按标记切割） |
LFSB_SimExtEncoder |
外部编码器仿真（调试用） |
LFSB_SimMeasuringInput |
测量输入仿真（调试用） |
FB4（LFSB_FlyingSawLength）与FB5 （FlyingSawMeasInput ）的核心架构差异
| 维度 | FB4 - FlyingSawLength | FB5 - FlyingSawMeasInput |
| 定位方式 | 固定切割长度cutLength | 硬件测量输入捕获材料实际位置 |
| 首次切割 | MC_GEARINPOS （绝对位置同步） | MC_GEARIN （相对齿轮同步） |
| 后续自动切割 | MC_GEARINPOS | MC_GEARINPOS |
| 退同步方式 | MC_GEAROUT （显式脱齿） | 隐式切换（通过极低传动比MC_GEARIN覆盖） |
| 切割长度获取 | 从cutLength 输入读取 | 从MC_MEASURINGINPUT.MeasuredValue1 获取 |
| Home 偏移计算 | 根据lastCutPosInfo - cutLength 计算 | 根据measuredValue + distanceMeasInput 计算 |
| 主静止检测 | 有（决定首次切割路径） | 无此分支 |
4.2 定尺切割模式（LFSB_FlyingSawLength）
这是最常用的模式，适用于"每 500mm 切断一次"这类固定长度需求。
4.2.1 工作原理
- 程序根据设定的切割长度（
cutLength）和同步长度，自动计算飞锯轴的加速曲线； - 采用对称同步（Symmetric Synchronization）：飞锯轴以匀加速方式追上卷材，同步曲线始终对称，无需速度过冲；
- 当锯轴与卷材达到同步（位置、速度一致）时，输出
cutPossible = TRUE，此时切割装置（如锯片）下切； - 切割完成后，锯轴自动减速并返回起始位置（StartPos），等待下一次切割。
4.2.2 输入/ 输出接口
| 接口 | 差异说明 |
| cutLength : LReal | 核心差异 — 用户设定的固定切割长度（默认1000.0mm），取代了FB5 中的测量输入 |
| 无测量输入 TO | 不需要 measuringInExtEnc / measuringInLeadingAxis / enableMeasInput / distanceMeasInput 等测量相关接口 |
| masterSelectExtEnc | 主信号源选择（同FB5 ） |
| enableAuto / stopAutoCycleEnd / cutNow / cutDone | 标准控制接口（同FB5 ） |
| startPos | 起始位置（同FB5 ） |
| createGap / releaseMoveBack | 可选辅助功能（同FB5 ） |
4.2.3 五段式状态机详解
第1 组：初始化步骤（INIT_STEPS: 0→10→20→30→40→50 ）
- Step 0 → 等待 enableAuto 上升沿
- Step 10 → MC_RESET 复位锯轴
- Step 20 → MC_GEARIN（极小传动比1:1e9挂齿轮，清除残余同步指令）
- Step 30 → MC_HALT 急停
- Step 40 → MC_MOVEABSOLUTE 移动到 startPos
- Step 50 → 就绪
第2 组：首次切割及手动切割步骤（FIRST_AND_CUTNOW_STEPS: 200→250 ）
触发条件：
- 初始化完成（Step 50）
- cutNowManActiv 上升沿（手动切割请求）
- cutNowAutoActiv 上升沿（自动模式下的立即切割请求）
Step 200 / 201 — 选择路径分支（根据主轴是否静止）：
| 条件 | 路径 |
| 主轴静止中 (statMasterStandstill = TRUE) | → Step 204 |
| 主轴运动中 (statMasterStandstill = FALSE) | → Step 205 |
当主轴静止或运动时，计算不同的预置位（Home）位置。
Step 200—Action: MC_GEAROUT
在执行任何新同步前，先用 MC_GEAROUT 显式退出之前的齿轮同步（SyncProfileReference := 5），确保锯轴处于自由状态。
Step 204 — 静止路径（standstill path ）：
- 执行 MC_HOME 将主轴当前位置设为 startPos（Mode默认=0，设定位移）
- 完成后 → Step 210
Step 205 — 运动路径（moving path ）：
- 通过 SCL 网络 预先计算Home位置（statCalcHomePosMaster）：
这个计算确保当主轴正在运动时，Home位置被适当地提前，使得切割能够准确发生在目标位置。
- 执行 MC_HOME 将主轴设到该提前位置
- 同时设置 statGearInPosStep := TRUE（标记后续使用GEARINPOS路径）
- 完成后 → Step 211
Step 210 — MC_GEARIN 同步（静止路径）：
- 执行 MC_GEARIN，使用配置的传动比和 cutNowFirstCut 动态参数
- 挂齿轮后 → Step 220
Step 211 — MC_GEARINPOS 同步（运动路径）← FB4 特有：
- 执行 MC_GEARINPOS （绝对位置齿轮同步），使用计算的 MasterSyncPos / SlaveSyncPos
- 同步后 → Step 220
Step 220 — 执行切割 & 创建间隙：
- 等待 cutDone 信号，同时触发 MC_MOVESUPERIMPOSED（如果 createGap 使能）
- 切割到达 → Step 230
Step 230 — MC_HALT （减速停止）：
- 过程中同时触发 RBO 计算 （如果RBO_Mode > 0）
- 停止完成 → Step 240
Step 240 — MC_MOVEABSOLUTE （返回起始位置）：
- 使用RBO优化后的 velBackToStart / accBackToStart / jerkBackToStart
- 返回完成 → Step 250
Step 250 — 计算偏移并Home （核心差异）：
这是FB4与FB5最关键的差异点。FB4需要根据首次切割的实际位置来修正后续切割的偏移。
两种情况：
| 条件 | 操作 |
| statGearInPosStep = FALSE（此前使用了GEARIN ，相对同步） | 计算偏移量：shift = (lastCutCmdPosSaw - lastCutCmdPosMaster) - cutLength → 对主轴执行 MC_HOME 将该偏移量写入 |
| statGearInPosStep = TRUE（此前使用了GEARINPOS ，绝对同步） | 直接对主轴执行 MC_HOME 将位置设为 -cutLength（即切割长度负值），Mode=1 （相对偏移） |
这个步骤确保了：无论同步过程中积累了多少误差，经过 Home 偏移后，下一次切割的起始参考点被精确修正。
Step 260 → 270 （手动模式）：
- 仅手动切割时进入，等待 cutNowManActiv 清除后回到 Step 0
第3 组：自动切割步骤（AUTO_CUTTING_STEPS: 400→410→414→415→420→430→440 ）
Step 400 → MC_GEARINPOS （自动切割绝对位置同步）：
- 执行 MC_GEARINPOS，使用标准配置的同步参数
- 同步完成后 → Step 410
Step 410 → 等待切割完成：
- 等待 cutDone 信号 + Create Gap完成
- 完成后 → Step 414
Step 414 → 设置 statCutDoneAuto 标志（用于统计）：
- 完成后 → Step 415
Step 415 → MC_HALT （减速停止）：
- 同时触发RBO计算优化返回参数
- 停止完成 → Step 420
Step 420 → MC_MOVEABSOLUTE （返回起始位置）：
- 返回完成 → Step 430
Step 430 → MC_HOME （偏移更新）：
- 执行 MC_HOME Mode=1 将主轴位置偏移 -cutLength（负的切割长度）
- 这是每次自动切割循环的收尾，将主轴参考坐标向前移动一个切割长度，为下一刀做准备
- 偏移完成 → Step 440
Step 440 → 回到 Step 400 ，开始下一个自动切割循环
第4 组：停止步骤（STOP_STEPS: 610→620→630 ）
- Step 610 → 极小传动比MC_GEARIN覆盖
- Step 620 → MC_HALT停止
- Step 630 → 清除 statStateAuto，回到 Step 0
4.2.4 切割长度管理
FB4的切割长度管理相对简单，因为不涉及测量输入：
| 机制 | 说明 |
| statCutLength | 从 cutLength 输入复制，在以下时机更新：
- RBO 关闭时：回到起始位置后更新 - RBO 开启时：切割完成后立即更新 |
| statCutLengthNeg | = cutLength * -1.0，用于Home 偏移计算 |
| cutCounter | 每次 cutPossible 下降沿递增 |
| cutLengthAutoCut | 累加每次切割长度（cutLengthNeg * -1 → cutLength ） |
| cutLengthAutoTotal | RETAIN 保持的总切割长度 |
4.2.5 RBO （返回优化）
块在切割完成后使用 LFSB_RBOCalc FB计算优化的返回运动参数（速度、加速度、加加速度）。
-
- RBO=0 （关闭） ：新的 cutLength
在锯回到起始位置后才生效（避免中途改变长度导致问题） - RBO>0 （开启） ：新的 cutLength
在切割完成后（halt时）立即生效，RBO使用该长度计算最优返回路径
- RBO=0 （关闭） ：新的 cutLength
RBO根据：
- 主轴的实际位置、速度、加速度
- 锯轴的实际位置
- 切割长度和同步长度
计算出最优的返回动态参数，使锯轴能以最短时间、最小冲击回到起始位置。若RBO计算出错，自动回退到配置中设定的固定动态参数。
4.2.6 Create Gap （创建间隙）
当 createGap 输入为TRUE时，在切割期间（CUTNOW_STEP_220 或 AUTO_CUTTING_STEP_410），使用 MC_MOVESUPERIMPOSED 使锯轴叠加速度差运动，在材料上制造一个间隙（如用于后续的切断分离）。
4.2.7 错误处理
与FB5 基本相同 ，但不包含与测量输入相关的错误（如16#9102/16#9103测量输入连接缺失）：
| 错误代码 | 说明 |
| 16#9100 | 外部编码器连接缺失 |
| 16#9101 | 引导轴连接缺失 |
| 16#9110 | 锯轴技术对象报错 |
| 16#9000 | 警告：同步位置错过 |
| 16#9001 | 警告：达到最大切割位置 |
| 16#9010/9011 | RBO 相关警告 |
4.2.8 完整控制闭环流程
4.3 按测量输入信号切割（LFSB_FlyingSawMeasInput）
当材料上的切割位置不固定（如根据印刷标记），或需要在"标记后偏移 20mm"处切割时，使用该模式。
4.3.1 工作原理
- 测量输入检测卷材上的标记，产生一个探针信号；
- 程序根据标记位置、测量输入与锯的相对距离（
distanceMeasInput），计算锯轴需要追赶的目标位置； - 锯轴启动并与卷材同步，确保在标记处（或偏移处）完成切割。
4.3.2 输入/ 输出接口
| 接口 | 说明 |
| extEncoder | 外部编码器技术对象（TO_ExternalEncoder ），用于追踪材料位置 |
| leadingAxis | 引导轴（TO_PositioningAxis ），替代主编码器 |
| flyingSawAxis | 飞锯轴（TO_SynchronousAxis ），执行同步切割的锯片轴 |
| measuringInExtEnc | 外部编码器上的测量输入 |
| measuringInLeadingAxis | 引导轴上的测量输入 |
| masterSelectExtEnc | 主信号源选择：FALSE=引导轴，TRUE= 外部编码器 |
| enableAuto | 启用自动切割模式 |
| stopAutoCycleEnd | 在循环结束时停止自动切割 |
| cutNow | 立即切割（当锯在起始位置时触发） |
| cutDone | 切割完成反馈信号（来自锯片或工具的反馈） |
| distanceMeasInput | 测量传感器到锯片0 位的距离（负值） |
| startPos | 自动切割起始位置 |
| releaseMoveBack | 释放返回（用于对角线锯等特殊类型） |
| createGap | 触发创建间隙（可选功能） |
4.3.3 核心控制逻辑 — 四段式状态机（Sequence ）
整个控制逻辑由 4 组状态机步骤 驱动的顺序控制组成：
第1 组：初始化步骤（INIT_STEPS: 0→10→20→30→40→50 ）
这是整个流程的"冷启动"序列，在以下情况下触发：
- 锯轴第一次上电（StatusWord.X0=1）
- 锯轴处于静止且无错误状态
- 报错后重新激活
INIT_STEP_0 (0) → 等待 enableAuto 上升沿
INIT_STEP_10 (10) → 对所有轴执行 MC_RESET 复位
INIT_STEP_20 (20) → 执行 MC_GEARIN （以极小传动比1:1e9挂齿轮，用于清除之前的GearInPos指令）
INIT_STEP_30 (30) → 执行 MC_HALT （急停锯轴）
INIT_STEP_40 (40) → 执行 MC_MOVEABSOLUTE （将锯轴移动到 startPos 起始位置）
INIT_STEP_50 (50) → 就绪，进入自动切割循环
第2 组：手动切割步骤（CUTNOW_STEPS: 200→210→220→230→240→250→260→270 ）
用于手动切割或自动模式下的立即切割（ CutNow ） ，采用 MC_GEARIN （相对齿轮同步） ：
CUTNOW_STEP_200 (200) → 对主执行 MC_HOME （重新设定位移到 startPos），同时中止测量输入
CUTNOW_STEP_210 (210) → 执行 MC_GEARIN （按照配置的传动比将锯轴与主同步）
CUTNOW_STEP_220 (220) → 等待 cutDone 信号和Create Gap完成。触发 MC_MOVESUPERIMPOSED （如果 createGap 使能，则锯轴叠加运动以产生材料间隙）
CUTNOW_STEP_230 (230) → 执行 MC_HALT （切割完成后减速停止锯轴，使用配置的减速度和加加速度）
CUTNOW_STEP_240 (240) → 执行 MC_MOVEABSOLUTE （将锯轴移动回 startPos，使用RBO优化后的动态参数）
CUTNOW_STEP_250 (250) → 如果 cutPossible 变为 False（锯已脱离同步区）且是自动模式→转入 AUTO_CUTTING_STEP
CUTNOW_STEP_260 (260) → 如为手动模式，等待锯回到起始位置
CUTNOW_STEP_270 (270) → 手动模式结束，回到 INIT_STEP_0
第3 组：自动切割步骤（AUTO_CUTTING_STEPS: 400→410→420→430→434→435→440→450 ）
用于自动循环切割，采用 MC_GEARINPOS （绝对位置齿轮同步） ：
AUTO_CUTTING_STEP_400 (400) → 激活 MC_MEASURINGINPUT（测量输入，通过硬件捕获材料的精确位置脉冲）。测量触发条件取决于 measuringRangeMode：
- Mode 0：当主轴位置 ≥ calcMeasuringRangeStartPos（使用渐退长度FadeOut）
- Mode 1：只要 enableMeasInput = TRUE 立即触发
AUTO_CUTTING_STEP_410 (410) → 测量完成后，对主轴执行 MC_HOME（将主轴位置偏移到 measuredValue + distanceMeasInput，这样切割位置被精确映射到锯轴上）
AUTO_CUTTING_STEP_420 (420) → 执行 MC_GEARINPOS（绝对位置齿轮同步）。关键参数：
- MasterSyncPosition 和 SlaveSyncPosition 根据同步配置文件计算
- 使用配置的传动比（gearingRatioMaster / gearingRatioSlave）
- 通过 syncLengthCutAuto 定义同步长度
AUTO_CUTTING_STEP_430 (430) → 等待 cutDone 信号和同步结束，触发 Create Gap（可选）
AUTO_CUTTING_STEP_434 (434) → 设置 statCutDoneAuto 标志，用于切割长度统计
AUTO_CUTTING_STEP_435 (435) → 执行 MC_HALT（减速停止锯轴，同时计算RBO返回优化参数）
AUTO_CUTTING_STEP_440 (440) → 执行 MC_MOVEABSOLUTE（使用RBO优化的动态参数返回 startPos）
AUTO_CUTTING_STEP_450 (450) → 回到 AUTO_CUTTING_STEP_400，开始下一个切割循环
第4 组：停止步骤（STOP_STEPS: 600→610→620→630 ）
STOP_STEP_610 (610) → enableAuto 被清除或 stopAutoCycleEnd 被激活时触发，执行 MC_GEARIN（以极小传动比挂齿轮，清除GearInPos）
STOP_STEP_620 (620) → 执行 MC_HALT 停止锯轴，同时中止测量输入
STOP_STEP_630 (630) → 等待 statStateAuto 变为 FALSE，然后状态机回到 0（空闲）
4.3.4 主信号源选择与切换（Master Selection & Switchover ）
块通过 masterSelectExtEnc 选择主轴信号源：
- 引导轴（leadingAxis ）模式 ：从引导轴读取 Position、ActualPosition、ActualVelocity、ActualAcceleration、Velocity、Acceleration
- 外部编码器（extEncoder ）模式 ：从编码器读取 StatusExtrapolation.ExtrapolatedPosition、ActualPosition、ActualVelocity、ActualAcceleration、FilteredVelocity，并通过 Filter_PT1 低通滤波器计算滤波加速度
主信号切换时，使用 **MC_HOME（Mode=1）**将新主轴的当前位置同步到旧主轴的坐标系中，确保切换平滑无跳变。
4.3.5 切割长度统计与计数
- cutCounter — 每次 cutPossible 下降沿递增，记录总切割次数
- cutLenghtAutoCut — 累加每次自动切割的长度（measuredValue + |distanceMeasInput|）
- cutLengthAutoTotal — 使用 RETAIN保持的累计切割总长度（断电不掉失）
- lastCutAccuracy — 记录每次切割的电气精度（主位置 - 锯位置）
4.3.6 RBO （返回优化）功能
当 RBO_Mode > 0 时，块在切割完成后使用 LFSB_RBOCalc FB计算优化的返回运动参数（速度、加速度、加加速度）。RBO根据：
- 主轴的实际位置、速度、加速度
- 锯轴的实际位置
- 切割长度和同步长度
计算出最优的返回动态参数，使锯轴能以最短时间、最小冲击回到起始位置。若RBO计算出错，自动回退到配置中设定的固定动态参数。
4.3.7 FadeOut （渐退距离）功能
渐隐测量输入信号（Fade-out）：
实际生产中，某些标记不需要触发切割（如拼接标记）。程序支持渐隐功能：
- 手动渐隐：设置
enableMeasInput = FALSE，跳过下一个标记； - 按长度渐隐：设置
measuringRangeFadeOutLength，在指定长度内忽略所有标记信号。
当 measuringRangeMode = 0 时，使用渐退距离功能：
- 计算 calcMeasuringRangeStartPos（初始切割用FadeOut长度 + 主轴当前位置；自动切割用FadeOut长度 + distanceMeasInput）
- 在测量触发前，主轴必须越过该起始位置
- 一旦测量触发，记录触发时的主轴位置（measuredPosAtFadeOutEnd）
- 后续循环计算剩余渐退距离，直到测量值低于该位置
此功能确保在某些情况下（如材料加速阶段）测量不在不稳定的区域触发。
4.3.8 Create Gap （创建间隙）功能
当 createGap 输入为TRUE时，在切割期间（CUTNOW_STEP_220 或 AUTO_CUTTING_STEP_430），使用 MC_MOVESUPERIMPOSED 使锯轴叠加速度差运动，在材料上制造一个间隙（如用于后续的切断分离）。
4.3.9 错误处理
块有完善的错误诊断系统（Part5 - Error Handling）：
| 错误代码 | 说明 |
| 16#9100 | 外部编码器连接缺失 |
| 16#9101 | 引导轴连接缺失 |
| 16#9102/9103 | 测量输入连接缺失 |
| 16#9110 | 锯轴技术对象报错 |
| 16#9000 | 警告：同步位置错过 |
| 16#9001 | 警告：达到最大切割位置（此时锁定切割，posLockCut=TRUE ） |
| 16#9010 | RBO 动态输入无效 |
| 16#9011 | RBO 优化不可行 |
错误通过 32 个元素的错误数组 （statErrorFlag[1..32]、statErrorID[1..32]）管理，每个子功能对应一个索引。
4.3.10 整体控制闭环流程
4.4 高级功能
对称同步（Symmetric Sync）
程序自动优化同步曲线，使得加速段与减速段对称。同步长度越短，加速度越大；用户需根据机械刚性合理设置。
创建间隙 / 拉切（Create Gap）
某些应用需要在切断后让材料产生一段间隙（如便于后续分拣），或在切割过程中提高锯速以"拉断"材料。
- 触发
createGap = TRUE； - 锯轴在同步期间或切割完成后额外加速，产生相对位移；
- 完成后自动返回起始位置。
注意：间隙创建会改变速度曲线，需确保机械系统能承受相应的加速度，避免损坏。
返回优化（RBO - Return Back Optimization）
切割完成后，锯轴不必完全回到起始位置等待，而是根据下一次切割点动态规划返回路径，减少空行程，提高产能。
立即切割（Cut Now）
在自动模式下，操作员可通过 cutNow 信号强制触发一次即时切割，不受定长或标记限制，用于首件试切或人工干预。
五、外部编码器与机载 I/O
如果引导轴不是由伺服电机驱动（如由变频器驱动的输送辊），则需要通过外部编码器 获取卷材的实际位置。 S7-1200 G2 支持通过板载高速计数器（HSC） 连接增量编码器：
- 将编码器 A/B 相信号接入 CPU 的数字量输入（如 %I0.0 / %I0.1）；
- 在 CPU 属性中激活 HSC，设为 A/B 计数器四倍频模式；
- 输入滤波器设为 0.1 μs，确保高速信号不丢失；
- 在工艺对象"外部编码器"中关联 HSC，设置每转增量（如 4096）；
- 测量输入信号接入 %I0.2，作为 HSC 的 Capture（捕获）输入。
程序中通过 LFSB_ExtEncoderHSC 功能块读取外部编码器值，并实时传送给飞锯功能块，实现实轴主值 与外部编码器主值 的动态切换。
六、调试与操作
6.1 仿真测试
官方示例提供了完整的仿真功能块：
LFSB_SimAxis：模拟引导轴持续运转；LFSB_SimExtEncoder：模拟编码器脉冲；LFSB_SimMeasuringInput：模拟标记信号。
建议 ：在无真实机械的条件下，先通过仿真测试定尺切割和标记切割逻辑，验证 HMI 交互和参数计算是否正确。
6.2 HMI 界面
示例项目包含 Unified Comfort HMI 画面，可监控：
- 当前切割长度、同步状态；
- 锯轴位置、速度；
- 切割计数器；
- 故障代码与诊断信息。
6.3 常见故障排查
| 现象 | 可能原因 |
|---|---|
| 锯轴无法同步 | 检查 IRT 同步状态；确认同步轴工艺对象已正确关联引导轴 |
| 切割长度不准 | 检查编码器分辨率；确认测量输入的 Capture 滤波时间 |
| 锯轴返回过冲 | 减小返回速度或加大减速时间；检查机械限位 |
| 标记切割偏移 | 校准 distanceMeasInput；检查测量输入的硬件延迟补偿 |
七、总结
通过 S7-1200 G2 + SINAMICS S200C 的组合，配合 TIA Portal V21 的运动控制功能，我们可以构建一套经济高效的飞锯控制系统：
- 硬件层面：利用 PROFINET IRT 实现微秒级同步，CPU 作为同步主站统一调度；
- 工艺对象层面：定位轴 + 同步轴 + 测量输入 + 凸轮轨迹，覆盖了飞锯所需的全部运动控制要素；
- 程序层面：借助
LFlyingSawBasic官方示例，工程师无需深入复杂的同步算法，只需配置长度、位置等参数即可实现定尺/标记切割、间隙创建、返回优化等功能。
对于预算有限但又需要飞锯/飞剪功能的 OEM 客户或产线改造而言，这套方案在性能与成本之间取得了极佳的平衡。
参考文档 ：
- 《SIMATIC S7-1200 G2 飞锯应用实例》（Entry-ID: 109977573）
- S7-1200 G2 可编程控制器系统手册
