西門子6ES7221-1BH22-0XA8原裝正品

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S7-200 PLC 脈沖輸出MAP 庫文件的使用

1 概述

S7--200提供了三種方式的開環運動控制：
• 脈寬調制（PWM）--內置于S7--200，用于速度、位置或占空比控制。
• 脈沖串輸出（PTO）--內置于S7--200，用于速度和位置控制。
• EM253位控模塊--用于速度和位置控制的附加模塊。

S7—200的內置脈沖串輸出提供了兩個數字輸出通道（Q0.0和Q0.1），該數字輸出可以通過位控向導組態為PWM或PTO的輸出。

當組態一個輸出為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控制。內置PTO功能僅提供了脈沖串輸出。您的應用程序必須通過PLC內置I/O或擴展模塊提供方向和限位控制。

PTO按照給定的脈沖個數和周期輸出一串方波（占空比50％），如圖1。PTO可以產生單段脈沖串或者多段脈沖串（使用脈沖包絡）。可以脈沖數和周期（以微秒或毫秒為增加量）:
• 脈沖個數： 1到4,294,967,295
• 周期： 10μs(100K)到65535μs或者2ms到65535ms。

圖1

200系列的PLC的脈沖輸出頻率除 CPU224XP 以外均為20kHz。CPU224XP可達100kHz。如表1所示：

表1

2 MAP庫的應用

2.1 MAP庫的基本描述
現在，200系列 PLC 本體 PTO 提供了應用庫MAP SERV Q0.0 和 MAP SERV Q0.1，分別用于 Q0.0 和 Q0.1 的脈沖串輸出。如圖2所示：

圖2

注： 這兩個庫可同時應用于同一項目。

各個塊的功能如表2所示：

表2

總體描述
該功能塊可驅動線性軸。
為了很好的應用該庫，需要在運動軌跡上添加三個限位開關，如圖3：
• 一個參考點接近開關（home），用于定義位置 C_Pos 的零點。
• 兩個邊界限位開關，一個是正向限位開關(Fwd_Limit)，一個是反向限位開關(Rev_Limit)。
• 位置? C_Pos 的計數值格式為 DINT ，所以其計數范圍為(-2.147.483.648 to +2.147.483.647). ?
• 如果一個限位開關被運動物件觸碰，則該運動物件會減速停止，因此，限位開關的安置位置應當留出足夠的裕量?ΔSmin 以避免物件滑出軌道盡頭。

圖3

2.2 輸入輸出點定義
應用MAP庫時，一些輸入輸出點的功能被預先定義，如表3所示：

表3

2.3 MAP庫的背景數據塊
為了可以使用該庫，必須為該庫分配 68 BYTE（每個庫）的全局變量，如圖4所示：

圖4

下表是使用該庫時所用到的重要的一些變量（以相對地址表示），如表4：

表4

2.4 功能塊介紹
下面逐一介紹該庫中所應用到的程序塊。這些程序塊全部基于PLC-200 的內置PTO輸出，完成運動控制的功能。此外，脈沖數將通過的高速計數器 HSC 計量。通過 HSC 中斷計算并觸發減速的起始點。

2.4.1 Q0_x_CTRL
該塊用于傳遞全局參數，每個掃描周期都需要被調用。功能塊如圖5，功能描述見表5。

圖5

表5

Velocity_SS 是脈沖頻率，是加速過程的起點和減速過程的終點。
Velocity_Max 是大小脈沖頻率，受限于電機最頻率和PLC的大輸出頻率。
在程序中若輸入超出（Velocity_SS，Velocity_Max）范圍的脈沖頻率，將會被Velocity_SS 或 Velocity_Max 所取代。
accel_dec_time 是由 Velocity_SS 加速到 Velocity_Max 所用的時間（或由Velocity_Max 減速到 Velocity_SS 所用的時間，兩者相等），范圍被規定為 0.02 ~ 32.0 秒，但不要小于0.5秒。

警告：超出 accel_dec_time 范圍的值還是可以被寫入塊中，但是會導致定位過程出錯！

2.4.2 Scale_EU_Pulse
該塊用于將一個位置量轉化為一個脈沖量，因此它可用于將一段位移轉化為脈沖數，或將一個速度轉化為脈沖頻率。功能塊如圖6，功能描述見表6。

圖6

表6

下面是該功能塊的計算公式：

2.4.3 Scale_ Pulse_EU
該塊用于將一個脈沖量轉化為一個位置量，因此它可用于將一段脈沖數轉化為位移，或將一個脈沖頻率轉化為速度。功能塊如圖7，功能描述見表7。

圖7

表7

下面是該功能塊的計算公式：

2.4.4 Q0_x_Home
功能塊如圖8，功能描述見表8。

圖8

表8

該功能塊用于尋找參考點，在尋找過程的起始，電機首先以 Start_Dir 的方向，Homing_Fast_Spd 的速度開始尋找；在碰到limit switch (“Fwd_Limit" or “Rev_Limit")后，減速至停止，然后開始相反方向的尋找；當碰到參考點開關(input I0.0; with
Q0_1_Home: I0.1)的上升沿時，開始減速到 “Homing_Slow_Spd"。如果此時的方向與 “Final_Dir" 相同，則在碰到參考點開關下降沿時停止運動，并且將計數器HC0的計數值設為 “Position" 中所定義的值。

如果當前方向與 “Final_Dir" 不同，則必然要改變運動方向，這樣就可以保證參考點始終在參考點開關的同一側（具體是那一側取決于 “Final_Dir"）。