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西門子S7-200PLC的介紹及控制伺服和步進電機的詳細資料概述

S7-200 有兩個 置PTO/PWM 發(fā)生器，用以建立高速脈沖串（PTO）或脈寬調(diào)節(jié)（PWM） 信號波形。

當組態(tài)一個輸出為PTO 操作時，生成一個50%占空比脈沖串用于步進電機或伺服電機的速度和位置的開環(huán)控制。 置PTO 功能提供了脈沖串輸出，脈沖周期和數(shù)量可由用戶控制。但應用程序必須通過PLC內(nèi)置I/O 提供方向和限位控制。

為了簡化用戶應用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向導可以幫助您在幾分鐘內(nèi)全部完成PWM，PTO 或位控模塊的組態(tài)。向導可以生成位置指令，用戶可以用這些指令在其應用程序中為速度和位置提供動態(tài)控制。

2、開環(huán)位控用于步進電機或伺服電機的基本信息

借助位控向導組態(tài)PTO 輸出時，需要用戶提供一些基本信息，逐項介紹如下：

⑴ 最大速度 （MAX_SPEED）和啟動/停止速度 （SS_SPEED）

圖1是這2 個概念的示意圖。

MAX_SPEED 是允許的操作速度的最大值，它應在電機力矩能力的范圍 。 驅動負載所需的力矩由摩擦力、慣性以及加速/減速時間決定。

圖1  最大速度和啟動/停止速度示意

SS_SPEED：該數(shù)值應滿足電機在低速時驅動負載的能力，如果SS_SPEED 的數(shù)值過 低，電機和負載在運動的開始和結束時可能會搖擺或顫動。如果SS_SPEED 的數(shù)值過高，電機會在啟動時丟失脈沖，并且負載在試圖停止時會使電機超速。通常，SS_SPEED 值是MAX_SPEED 值的5%至15%。

⑵加速和減速時間

加速時間ACCEL_TIME：電機從 SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的時間。 減速時間DECEL_TIME：電機從MAX_SPEED速度減速到SS_SPEED速度所需要的時間。

圖2 加速和減速時間

加速時間和減速時間的缺省設置都是1000 毫秒。通常，電機可在小于1000 毫秒的時間工作。參見圖2。這2 個值設定時要以毫秒為單位。

注意：電機的加速和失速時間要 過測試來確定。開始時，您應輸入一個較大的值。逐漸減少這個時間值直至電機開始失速，從而優(yōu)化您應用中的這些設置。

⑶移動包絡

一個包絡是一個預先定義的移動描述，它包括一個或多個速度，影響著從起點到終點的移動。一個包絡由多段組成，每段包含一個達到目標速度的加速/減速過程和以目標速度勻速運行的一串固定數(shù)量的脈沖。 位控向導提供移動包絡定義界面，在這里，您可以為您的應用程序定義每一個移動包絡。PTO 支持最大100 個包絡。

定義一個包絡，包括如下幾點：①選擇操作模式；②為包絡的各步定義指標。③為包絡定義一個符號名。

⑴選擇包絡的操作模式：PTO 支持相對位置和單一速度的 續(xù)轉動，如圖3所示，相對位置模式指的是運動的終點位置是從起點側開始計算的脈沖數(shù)量。單速續(xù)轉動則不需要提供終點位置，PTO 一直持續(xù)輸出脈沖，直至有其他命令發(fā)出，例如到達原點要求停發(fā)脈沖。

圖3   一個包絡的操作模式

⑵包絡中的步

一個步是工件運動的一個固定距離，包括加速和減速時間 的距離。PTO 每一包絡最大允許29 個步。

每一步包括目標速度和結束位置或脈沖數(shù)目等幾個指標。圖4 所示為一步、兩步、三步和四步包絡。注意一步包絡只有一個常速段，兩步包絡有兩個常速段，依次類推。步的數(shù)目與包絡中常速段的數(shù)目*。

圖4   包絡的步數(shù)示意

7.2.5    使用位控向導編程

STEP7 V4.0 軟件的位控向導能自動處理PTO 脈沖的單段管線和多段管線、脈寬調(diào)

制、SM 位置配置和創(chuàng)建包絡表。

本節(jié)將給出一個在YL-335A 上實現(xiàn)的簡單工作任務例子，闡述使用位控向導編程的方法和步驟。表1 是YL-335A 上實現(xiàn)步進電機運行所需的運動包絡。

表1                步進電機運行的運動包絡

1、使用位控向導編程的步驟如下：

1）為S7--200 PLC選擇選項組態(tài) 置PTO/PWM操作。

在STEP7 V4.0軟件命令菜單中選擇 工具→位置控制向導并選擇配置S7-200PLC內(nèi)

置PTO/PWM操作，如圖5所示。

圖5 位控向導啟動界面

2）單擊“下一步”選擇“QO.0”，再單擊“下一步”選擇“線性脈沖輸出 PTO）”。

圖5   選擇PTO或PWM界面

3）單擊“下一步”后，在對應的編輯框中輸入MAX_SPEED 和SS_SPEED 速度值。輸入最高電機速度“90000”，把電機啟動/停止速度設定為“600”。這時，如果單擊MIN_SPEED值對應的灰色框，可以發(fā)現(xiàn)，MIN_SPEED值改為600，注意：MIN_SPEED值由計算得出。用戶不能在此域中輸入其他數(shù)值。

為了簡化用戶應用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向導可以幫助您在幾分鐘內(nèi)全部完成PWM，PTO 或位控模塊的組態(tài)。向導可以生成位置指令，用戶可以用這些指令在其應用程序中為速度和位置提供動態(tài)控制。

2、開環(huán)位控用于步進電機或伺服電機的基本信息

借助位控向導組態(tài)PTO 輸出時，需要用戶提供一些基本信息，逐項介紹如下：

⑴ 最大速度 （MAX_SPEED）和啟動/停止速度 （SS_SPEED）

圖1是這2 個概念的示意圖。

MAX_SPEED 是允許的操作速度的最大值，它應在電機力矩能力的范圍 。 驅動負載所需的力矩由摩擦力、慣性以及加速/減速時間決定。

圖1  最大速度和啟動/停止速度示意

SS_SPEED：該數(shù)值應滿足電機在低速時驅動負載的能力，如果SS_SPEED 的數(shù)值過 低，電機和負載在運動的開始和結束時可能會搖擺或顫動。如果SS_SPEED 的數(shù)值過高，電機會在啟動時丟失脈沖，并且負載在試圖停止時會使電機超速。通常，SS_SPEED 值是MAX_SPEED 值的5%至15%。

⑵加速和減速時間

加速時間ACCEL_TIME：電機從 SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的時間。 減速時間DECEL_TIME：電機從MAX_SPEED速度減速到SS_SPEED速度所需要的時間。

圖2 加速和減速時間

加速時間和減速時間的缺省設置都是1000 毫秒。通常，電機可在小于1000 毫秒的時間工作。參見圖2。這2 個值設定時要以毫秒為單位。

注意：電機的加速和失速時間要 過測試來確定。開始時，您應輸入一個較大的值。逐漸減少這個時間值直至電機開始失速，從而優(yōu)化您應用中的這些設置。

⑶移動包絡

一個包絡是一個預先定義的移動描述，它包括一個或多個速度，影響著從起點到終點的移動。一個包絡由多段組成，每段包含一個達到目標速度的加速/減速過程和以目標速度勻速運行的一串固定數(shù)量的脈沖。 位控向導提供移動包絡定義界面，在這里，您可以為您的應用程序定義每一個移動包絡。PTO 支持最大100 個包絡。

定義一個包絡，包括如下幾點：①選擇操作模式；②為包絡的各步定義指標。③為包絡定義一個符號名。

⑴選擇包絡的操作模式：PTO 支持相對位置和單一速度的 續(xù)轉動，如圖3所示，相對位置模式指的是運動的終點位置是從起點側開始計算的脈沖數(shù)量。單速續(xù)轉動則不需要提供終點位置，PTO 一直持續(xù)輸出脈沖，直至有其他命令發(fā)出，例如到達原點要求停發(fā)脈沖。

圖3   一個包絡的操作模式

⑵包絡中的步

一個步是工件運動的一個固定距離，包括加速和減速時間 的距離。PTO 每一包絡最大允許29 個步。

每一步包括目標速度和結束位置或脈沖數(shù)目等幾個指標。圖4 所示為一步、兩步、三步和四步包絡。注意一步包絡只有一個常速段，兩步包絡有兩個常速段，依次類推。步的數(shù)目與包絡中常速段的數(shù)目*。

圖4   包絡的步數(shù)示意

7.2.5    使用位控向導編程

STEP7 V4.0 軟件的位控向導能自動處理PTO 脈沖的單段管線和多段管線、脈寬調(diào)

制、SM 位置配置和創(chuàng)建包絡表。

本節(jié)將給出一個在YL-335A 上實現(xiàn)的簡單工作任務例子，闡述使用位控向導編程的方法和步驟。表1 是YL-335A 上實現(xiàn)步進電機運行所需的運動包絡。

表1                步進電機運行的運動包絡

1、使用位控向導編程的步驟如下：

1）為S7--200 PLC選擇選項組態(tài) 置PTO/PWM操作。

在STEP7 V4.0軟件命令菜單中選擇 工具→位置控制向導并選擇配置S7-200PLC內(nèi)

置PTO/PWM操作，如圖5所示。

圖5 位控向導啟動界面

2）單擊“下一步”選擇“QO.0”，再單擊“下一步”選擇“線性脈沖輸出 PTO）”。

圖5   選擇PTO或PWM界面

3）單擊“下一步”后，在對應的編輯框中輸入MAX_SPEED 和SS_SPEED 速度值。輸入最高電機速度“90000”，把電機啟動/停止速度設定為“600”。這時，如果單擊MIN_SPEED值對應的灰色框，可以發(fā)現(xiàn)，MIN_SPEED值改為600，注意：MIN_SPEED值由計算得出。用戶不能在此域中輸入其他數(shù)值。

為了簡化用戶應用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向導可以幫助您在幾分鐘內(nèi)全部完成PWM，PTO 或位控模塊的組態(tài)。向導可以生成位置指令，用戶可以用這些指令在其應用程序中為速度和位置提供動態(tài)控制。

2、開環(huán)位控用于步進電機或伺服電機的基本信息

借助位控向導組態(tài)PTO 輸出時，需要用戶提供一些基本信息，逐項介紹如下：

⑴ 最大速度 （MAX_SPEED）和啟動/停止速度 （SS_SPEED）

圖1是這2 個概念的示意圖。

MAX_SPEED 是允許的操作速度的最大值，它應在電機力矩能力的范圍 。 驅動負載所需的力矩由摩擦力、慣性以及加速/減速時間決定。

圖1  最大速度和啟動/停止速度示意

SS_SPEED：該數(shù)值應滿足電機在低速時驅動負載的能力，如果SS_SPEED 的數(shù)值過 低，電機和負載在運動的開始和結束時可能會搖擺或顫動。如果SS_SPEED 的數(shù)值過高，電機會在啟動時丟失脈沖，并且負載在試圖停止時會使電機超速。通常，SS_SPEED 值是MAX_SPEED 值的5%至15%。

⑵加速和減速時間

加速時間ACCEL_TIME：電機從 SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的時間。 減速時間DECEL_TIME：電機從MAX_SPEED速度減速到SS_SPEED速度所需要的時間。

圖2 加速和減速時間

加速時間和減速時間的缺省設置都是1000 毫秒。通常，電機可在小于1000 毫秒的時間工作。參見圖2。這2 個值設定時要以毫秒為單位。

注意：電機的加速和失速時間要 過測試來確定。開始時，您應輸入一個較大的值。逐漸減少這個時間值直至電機開始失速，從而優(yōu)化您應用中的這些設置。

⑶移動包絡

一個包絡是一個預先定義的移動描述，它包括一個或多個速度，影響著從起點到終點的移動。一個包絡由多段組成，每段包含一個達到目標速度的加速/減速過程和以目標速度勻速運行的一串固定數(shù)量的脈沖。 位控向導提供移動包絡定義界面，在這里，您可以為您的應用程序定義每一個移動包絡。PTO 支持最大100 個包絡。

定義一個包絡，包括如下幾點：①選擇操作模式；②為包絡的各步定義指標。③為包絡定義一個符號名。

⑴選擇包絡的操作模式：PTO 支持相對位置和單一速度的 續(xù)轉動，如圖3所示，相對位置模式指的是運動的終點位置是從起點側開始計算的脈沖數(shù)量。單速續(xù)轉動則不需要提供終點位置，PTO 一直持續(xù)輸出脈沖，直至有其他命令發(fā)出，例如到達原點要求停發(fā)脈沖。

圖3   一個包絡的操作模式

⑵包絡中的步

一個步是工件運動的一個固定距離，包括加速和減速時間 的距離。PTO 每一包絡最大允許29 個步。

每一步包括目標速度和結束位置或脈沖數(shù)目等幾個指標。圖4 所示為一步、兩步、三步和四步包絡。注意一步包絡只有一個常速段，兩步包絡有兩個常速段，依次類推。步的數(shù)目與包絡中常速段的數(shù)目*。

圖4   包絡的步數(shù)示意

7.2.5    使用位控向導編程

STEP7 V4.0 軟件的位控向導能自動處理PTO 脈沖的單段管線和多段管線、脈寬調(diào)

制、SM 位置配置和創(chuàng)建包絡表。

本節(jié)將給出一個在YL-335A 上實現(xiàn)的簡單工作任務例子，闡述使用位控向導編程的方法和步驟。表1 是YL-335A 上實現(xiàn)步進電機運行所需的運動包絡。

表1                步進電機運行的運動包絡

1、使用位控向導編程的步驟如下：

1）為S7--200 PLC選擇選項組態(tài) 置PTO/PWM操作。

在STEP7 V4.0軟件命令菜單中選擇 工具→位置控制向導并選擇配置S7-200PLC內(nèi)

置PTO/PWM操作，如圖5所示。

圖5 位控向導啟動界面

2）單擊“下一步”選擇“QO.0”，再單擊“下一步”選擇“線性脈沖輸出 PTO）”。

圖5   選擇PTO或PWM界面

3）單擊“下一步”后，在對應的編輯框中輸入MAX_SPEED 和SS_SPEED 速度值。輸入最高電機速度“90000”，把電機啟動/停止速度設定為“600”。這時，如果單擊MIN_SPEED值對應的灰色框，可以發(fā)現(xiàn)，MIN_SPEED值改為600，注意：MIN_SPEED值由計算得出。用戶不能在此域中輸入其他數(shù)值。

西門子PLC,S7-200系列功能強大，性能可靠，但做數(shù)學運算時不能象高級語言那樣做變量類型自動轉換，經(jīng)常要手工做BTI、ITD之類轉換，計算完成后又要DTI等耗時操作，使代碼行數(shù)增加，程序可讀性不好。
　　
　　西門子PLC,S7-200系列功能強大，性能可靠，但做數(shù)學運算時不能象高級語言那樣做變量類型自動轉換，經(jīng)常要手工做BTI、ITD之類轉換，計算完成后又要DTI等耗時操作，使代碼行數(shù)增加，程序可讀性不好，也降低了程序運行效率，我們提供一種可以避免使用這些指令小技巧，使你的代碼看起來更簡潔，也大大縮短了程序掃描周期。
　　
　　就是計算機編程中做算法設計時典型以空間換時間思想。比如一個字變量，計算中經(jīng)常要向雙字變量轉換，則我們定義符號時讓該變量占據(jù)雙字內(nèi)存空間，將不用字清零，則可同時以字型或雙字型訪問該變量而不需要進行專門轉換。
　　
　　西門子PLC,S7-200系列內(nèi)存格式與我們常用PC機正好相反，它是高字前，低字后。我們可以將字變量放后兩個字節(jié)，程序初始化時將前兩個字節(jié)清零（程序其它方不使用這兩個字節(jié)）。
　　
　　如我們定義符號時將字變量定義VW2，同時保持VW0值為零。則程序中可以用VW2以字型訪問該變量，同時也可以VD0以雙字型訪問，避免了類型轉換。
　　
　　避免使用時混淆，以明確符號定義來區(qū)分字類型和雙字類型。此強烈推薦類匈牙利命名法：以前綴指示變量類型，用首字母大寫有意義英文單詞組合作變量名。本人習慣下綴：
　　
　　b----字節(jié)型變量（byte）
　　
　　w----字型變量（word）
　　
　　d----雙字變量（double）
　　
　　r----實型變量（real）
　　
　　f----位變量（flag）
　　
　　btn---自復位按鈕式輸入（button）
　　
　　sw----切換開關或自鎖按鈕輸入（switch）
　　
　　sig---傳感器、編碼等電平信號輸入（signal）
　　
　　rly---輸出繼電器位（relay）
　　
　　當然，這個個人習慣來，沒有定則，主利于自己區(qū)分。
　　
　　有一個字類型變量名為VarName，為使用前面轉換技巧，我們可以這樣定義：
　　
　　wVarName----VW2
　　
　　dVarName----VD0
　　
　　程序初始化時將VW0清零是不需要記憶變量，直接將dVarName清零也可）數(shù)據(jù)塊中將VW0設置為零。則以后需要以字類型訪問變量時就用wVarName，需要以雙字類型訪問變量時就用dVarName。*不需要類型轉換。
　　
　　本方法可以極大減少程序語句數(shù)，使程序更簡潔、可讀性更好，不需要做耗時類型轉換，程序運行效率也到提高。且數(shù)學運算量越大，效率提高越明顯。
　　
　　缺點是要多占用兩字節(jié)內(nèi)存，以后程序中不能使用VW0。但西門子S7-200系列RAM空間很大，一般是用不完，以西門子PLC,CPU226為例，有多達10KRAM，本人從來沒有超過1K。這些RAM都是花錢買來，不用白不用，不用也是浪費了。
　　
　　同理，有字節(jié)型變量經(jīng)常需要與字類型變量相互轉換，讓字節(jié)變量占用一個字內(nèi)存寬度浪費一個字節(jié)，避免類型轉換。

6ES7 214-2BD23-0XB8