西门子PLC中央处理单元CPU414-2西门子代理商

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西门子S7-200 SMART控制步进电机（二）

目录

一、开环运动控制方法

二、运动轴概述

三、配置运动控制向导

一、开环运动控制方法

      S7-200 SMART CPU提供三种开环运动控制的方法：

      1、脉冲宽度调制（PWM）：内置于CPU中，用于速度、位置或占空比的控制

      2、脉冲串输出（PTO）：内置于CPU中，用于指定长度脉冲或指定距离的控制

      3、运动轴：内置于CPU总，用于速度和位置的控制。本文所讲的就是通过运动轴实现步进电机的运动控制。

      SR20和ST20CPU提供了两个脉冲输出（Q0.0和Q0.1），其他CPU均提供了三个脉冲输出（Q0.0、Q0.1和Q0.3），但需要注意的是高速脉冲输出操作只能在晶体管输出的CPU上进行，不可以在继电器输出的CPU上进行，也就是说需要高速脉冲输出时不能使用CR40、CR60、SR20、SR30、SR40和SR60。（如图1所示）

图1 S7-200 SMART CPU

二、运动轴概述

      前面提高大部分的S7-200 SMARTPLC能提高3个运动轴用于步进电机和伺服电机的速度和位置控制，其功能和性能如下：

      1、提供高速控制，速度从每秒2个脉冲到每秒100,000个脉冲（2HZ到100KHZ）；

      2、提供可组态的测量系统，既可以使用工程单位（例如英寸和厘米）也可以使用脉冲数；

      3、提供可组态的反冲补偿；

      4、支持**、相对和手动位控方式；

      5、提供连续操作；

      6、提供多达32组移动曲线，每组*多可有16步；

      7、提供4种不同的参考点寻找模式，每种模式都可对起始的寻找方向和*终的接近方向进行选择。

      S7-200 SMART CPU运动控制输入/输出定义见图2。

   图2运动控制输入/输出定义

       需要注意的是，Axis0的脉冲和方向输出分别分配到Q0.0和Q0.2，Axis1的脉冲和方向输出分别分配到Q0.1和Q0.7，Axis2的脉冲和方向输出分别分配到Q0.3和Q1.0。如果Axis1组态为脉冲加方向，则P1分配到Q0.7。如果Axis1组态为双向输出或者A/B相输出，则P1被分配到Q0.3，但此时Axis2将不能使用。

三、配置运动控制向导

       STEP7-MicroWINSMART软件提高的运动控制向导工具能帮助我们很快配置好运动轴，要讲的就是配置运动控制向导的步骤。

       1、选择工具中的“运动”

      2、选择需要组态的轴

      不同的运动轴对应的脉冲和方向控制输出口固定且不可更改，需要根据输出口接线进行选择。

        3、为所选择的轴命名

        4、设置测量系统的参数

       a选择工程单位或者是脉冲数

       b选择电机一次选择所需的脉冲数（与电机驱动器上拨码的细分设定所对应）

       c选择测量的基本单位（为了更好观察效果，这里选择了度作为测量单位）

       d输入电机一次旋转产生多少‘度’的运动（这里输入360.0） 

       5、设置方向控制

       a设置有几路脉冲输出（单相：1路；双相：2路；正交：2路）

       b设置脉冲输出极性和方向控制

       6、分配输入点（没有输入可以默认不启用）

       a正限位使能；

       b正限位输入点；

       c指定相应输入点有效时的响应方式；

       d指定输入信号有效电平（低电平有效或者高电平有效）。

       a负限位使能；

       b负限位输入点；

       c指定相应输入点有效时的响应方式；

       a使能参考点；

       b参考点输入点；

       c指定输入信号有效电平（低电平有效或者高电平有效）。

       a使能零脉冲：

       b零脉冲输入点。

       a使能停止点；

       b停止输入点；

       c指定相应输入点有效时的响应方式；

       d指定输入信号的触发方式，可以选择电平触发或者边沿触发。

       e指定输入信号有效电平（低电平有效或者高电平有效）。

       7、定义用于禁用或启用电机驱动器/放大器的输出

       a使能输出点

       b每个轴的输出点都是固定的，Axis0对应Q0.4，Axis1对应Q0.5，Axis2对应Q0.6，用户无法对其进行修改。

       8、定义电机的速度

       a定义电机运动的*大速度“MAX_SPEED”；

       b根据定义的*大速度，在运动曲线中可以指定的*小速度；

       c定义电机运动的启动/停止速度“SS_SPEED” 。

       9、定义点动参数

       a定义点动速度“JOG_SPEED”（电机的点动速度是点动命令有效时能够得到的*大速度）；

       b定义点动增量“JOG_INCREMENT”（点动增量是瞬间的点动命令能够将电机旋转的角度）。

       10、加/减速时间设置（一般默认即可）

       a设置从启动/停止速度“SS_SPEED”到*大速度“MAX_SPEED"的加速度时间“ACCEL_TIME”；

       b设置从*大速度“MAX_SPEED”到启动/停止速度“SS_SPEED”的减速度时间“DECEL_TIME”。

       11、定义急停时间

       a指定应用补偿的时间量

       12、定义反冲补偿

       反冲补偿为当方向发生变化时，为消除系统中因机械磨损而产生的误差，电机必须运动的距离。反冲补偿总是正值。（缺省=0）

       13、使能参考点

       若需要从一个**位置处开始运动或以**位置作为参考，必须建立一个参考点（RP）或零点位置，该点将位置测量固定到物理系统的一个已知点上。

       14、设置寻找参考点位置参数

       a定义快速寻找速度“RP_FAST”（快速寻找速度是模块执行RP寻找命令的初始速度，通常RP_FAST是MAX_SPEED的2/3左右）；

       b定义慢速寻找速度“RP_SLOW”（慢速寻找速度是接近RP的*终速度，通常使用一个较慢的速度去接近RP以免错过，RP_SLOW的典型值为SS_SPEED）；

       c定义初始寻找方向“RP_SEEK_DIR”（初始寻找方向是RP寻找操作的初始方向。通常，这个方向是从工作区到RP附近。限位开关在确定RP的寻找区域时扮演重要角色。当执行RP寻找操作时，遇到限位开关会引起方向反转，使寻找能够继续下去，默认方向=反向）；

       d定义*终参考点接近方向“RP_APPR_DIR”，（*终参考点接近方向是为了减小反冲和提供更高的精度，应该按照从RP移动到工作区所使用的方向来接近参考点，默认方向=正向）。

       15、设置参考点偏移量

       参考点偏移量“RP_OFFSET是”在物理的测量系统中RP到零位置之间的距离，缺省=0。

       16、设置参考点搜索顺序

       S7-200 SMART 提供4中寻找参考点顺序模式，每种模式定义如下：

       RP寻找模式1：RP位于RPS输入有效区接近工作区的一边开始有效的位置上；

       RP寻找模式2：RP位于RPS输入有效区的中央；

       RP寻找模式3：RP位于RPS输入有效区之外，需要指定在RPS失效之后应接收多少个ZP（零脉冲）输入；

       RP寻找模式4：RP通常位于RPS输入的有效区内，需要指定在RPS激活后应接收多少个ZP（零脉冲）输入。

       17、从驱动器中读取**位置

       18、新建运动曲线并命名

       通过点击“添加（Add）”按钮添加移动曲线并命名。

       注意：S7-200 SMART支持*多32组移动曲线。运动控制向导提供移动曲线定义，在这里，可以为程序定义每一个移动曲线。运动控制向导中可以为每个移动曲线定义一个符号名，其做法是在定义曲线时输入一个符号名即可。

       19、定义运动曲线

       a选择移动曲线的操作模式（支持四种操作模式：**位置、相对位置、单速连续旋转、两速连续转动，当选择**位置或相对位置运行模式时，S7-200SMART每组移动曲线支持*多16步）；

       b指定单速连续旋转的目标速度

       c指定曲线的旋转方向

       d选择是否是否RPS输入发出停止信号

       20、为配置分配存储区

       通过点击“建议”按钮分配存储区，程序中其他部分不能占用该向导分配的存储区。

       21、完成组态

       当完成对运动控制向导的组态时，只需点击生成（Generate），运动控制向导会执行以下任务：

        a.将组态和曲线表插入到 S7-200 SMART CPU 的数据块（AXISx_DATA）中；

        b.为运动控制参数生成一个全局符号表（AXISx_SYM）；

        c.在项目的程序块中增加运动控制指令子程序，可在应用中使用这些指令；

       要修改任何组态或曲线信息，可以运行运动控制向导。

       注意：由于运动控制向导修改了程序块、数据块和系统块，要确保这三种块都下载到 S7-200 SMART CPU 中。否则，CPU可能会无法得到操作所需的所有程序组件。

       22、查看输入输出点分配

       *后点击“生成”按钮即完成了运动控制向导的配置。

       在下一篇文章中，将会讲解运动控制面板的使用方法及运动控制向导为运动轴创建的指令的使用方法。

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西门子PLC程序设计的步骤有哪些

PLC程序一般有以下几个设计步骤

  1.程序设计前的准备工作

  程序设计前的准备工作大致可分为3个方面。

  1)了解控制系统概况，形成签体概念。这步工作主要是道过系统设计方案和软件规格说明书了镇控制系统的全部功能、控制握错，控制方式，I/O信号种类和数量，是香有特性功的接口、与其他设备的关系、道信内容和方式等。没有对整个拉制系统的全面了解，就不能各个设备之间的关联有真正的理候，团门造车和想当然地的程序，编出的程序众到现场运行肯定会问题百出，不能使用。

  2)孰果迪控制对蒙、出高质量的程序。这步工作士要是通过就平生产丁少说明书件规这说明共来讲行的。可控制对象和控物功能分类，按响应更求、信号用途或者按控制区域划分。确定检测设各和控制设各的物理位置，深入细致地了解每一个检测信号和控制信卡的形式、功能、规模及其之间的关系和预见可能会出现的问题，使程序设计有的放矢。

  在熟悉被控制对象的还要搜集以前自己编写过的或别人编写过的类似的控制程序，各种问题的解决方法，哪些是成功的，那些是失败的。总之在设计之前掌握的资料越多，对问题的思考越深入，设计程序时就会得心应手。

  3)选用**的编程软件，尽量利用计算机编程，可以大大提高编程的效率和质量。

  2、程序结构框图设计

  这步工作主要足根据软件规格说明书的总体要求和控制系统的具体情况，确定应用程序的基本结构，按程序标准绘制出程序结构框图，再根据工艺要求，绘制出各功能单元的详细功能框图。如果以前作过这步工作，**拿来借鉴一下，有的系统应用软件已经模块化，对相应模块进行定义即可。框图是编程的士要依据，要尽可能详细。如果框图是别人设计或提供的，一定要认真仔细弄清楚其设计思想和方法。这步完成后，就会对全部控制程序功能实现有一个整体概念。

  3、编写程序

  编写程序就是根据设计出的框图逐条逐条地编写控制程序，这是整个设计工作的核心部分。在编写过程中，可以借鉴已有的标准程序，但必须弄懂这些程序段，否则将会给后续工作带来困难和损失，编写程序过程中，夏及时对编出的程序进行注释，以免忘记其问的相互关系，要随编随注，注释要包括程序的功能、逻辑关系的说明、设计思想、信号的来源和去向，以便阅读和调试。

  4，程序测试

  程序测试是整个程序设计中的一项重要内容，可以初步检查程序的实际效果。程序测试和程序设计是分不开的，程序的许多功能是在测试中不断的修改才达到完善的。测试时先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号变化的情况，必要时可以借用某些仪器仪表。各功能单元测试完成后，再贯通全部程序，测试各部分接口情况，直到满意为止。程序测试可以在计算机上进行，也可以在现场进行。如果在现场进行，要将PLC系统与现场仿号隔离，可以使用暂停I/O服务指令，也可以切断I/O模板的外部电源，以免引起不必要的甚至可能造成事故的机械设备动作。

  5.编写程序说明书

  开序说吗书是对程序的综合说听，是对这个科字设计工作的编写程序说明书品了布于程序的使用者或现场调试人员使用，它星程序文件的组成部分，情程人员木人士现场调过，积序说明也是不能少的。程序说明书般应包括程序设计的根据、程序的基本结构、各功能单元分析、其中使用的公式原理、各参数的来源和运算过程、程序测试情况等。