脈沖輸出指令庫用法

1、1 概述S7-200提供了三種方式的開環(huán)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。S7200的內置脈沖串輸出提供了兩個數(shù)字輸出通道（Q0.0和Q0.1），該數(shù)字輸出可以通過位控向導組態(tài)為PWM或PTO的輸出。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。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(shù)和周期輸出一

2、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）?？梢灾付}沖數(shù)和周期（以微秒或毫秒為增加量）: 脈沖個數(shù)： 1到4,294,967,295 周期： 10s(100K)到65535s或者2ms到65535ms。圖1200系列的PLC的最大脈沖輸出頻率除 CPU224XP 以外均為20kHz。CPU224XP可達100kHz。如表1所示：表12 MAP庫的應用2.1 MAP庫的基本描述現(xiàn)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

3、： 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：塊功能Q0_x_CTRL參數(shù)定義和控制Q0_x_MoveRelative執(zhí)行一次相對位移運動Q0_x_MoveAbsolute執(zhí)行一次絕對位移運動Q0_x_MoveVelocity按預設的速度運動Q0_x_Home尋找參考點位置Q0_x_Stop停止運動Q0_x_LoadPos重新裝載當前位置Scale_EU_Pulse將距離值轉化為脈沖數(shù)Scale_Pulse_EU將脈沖數(shù)轉化為距離值表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），用于定義絕對位置 C_

4、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)。 絕對位置 C_Pos 的計數(shù)值格式為 DINT ，所以其計數(shù)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 Smin 以避免物件滑出軌道盡頭。圖32.2 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：名稱MAP SERV Q0.0MAP SERV Q0.1脈沖輸出Q0.0Q0.1方向輸出Q0.2Q0.3參考點輸入I0.

5、0I0.1所用的高速計數(shù)器HC0HC3高速計數(shù)器預置值SMD 42SMD 142手動速度SMD 172SMD 182表32.3 MAP庫的背景數(shù)據(jù)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最重要的一些變量（以相對地址表示），如表4：符號名相對地址注釋Disable_Auto_Stop+V0.0默認值=0意味著當運動物件已經到達預設地點時，即使尚未減速到Velocity_SS，依然停止運動； =1時則減速至Velocity_SS時才停止Dir_Active_Low+V0.1方向定義，默認值 0 = 

6、;方向輸出為1時表示正向。Final_Dir+V0.2尋找參考點過程中的最后方向Tune_Factor +VD1調整因子（默認值=0）Ramp_Time +VD5Ramp time = accel_dec_time（加減速時間）Max_Speed_DI+VD9最大輸出頻率 = Velocity_MaxSS_Speed_DI+VD13最小輸出頻率 = Velocity_SSHoming_State+VB18尋找參考點過程的狀態(tài)Homing_Slow_Spd+VD19尋找參考點時的低速(默認值 = Velocity_SS)Homing_Fast_S

7、pd+VD23尋找參考點時的高速(默認值 = Velocity_Max/2)Fwd_Limit+V27.1正向限位開關Rev_Limit+V27.2反向限位開關Homing_Active+V27.3尋找參考點激活C_Dir+V27.4當前方向Homing_Limit_Chk+V27.5限位開關標志Dec_Stop_Flag+V27.6開始減速PTO0_LDPOS_Error+VB28使用Q0_x_LoadPos時的故障信息(16#00 = 無故障, 16#FF = 故障)Target_Location+VD29目標位置Deceleration_factor+VD3

8、3減速因子 =(Velocity_SS Velocity_Max) /accel_dec_time (格式: REAL)SS_Speed_real+VD37最小速度 = Velocity_SS (格式: REAL)Est_Stopping_Dist+VD41計算出的減速距離 (格式: DINT)表42.4 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(shù)將通過指定的高速計數(shù)器 HSC 計量。通過 HSC 中斷計算并觸發(fā)減速的起始點。2.4.1 Q0_x_CTRL該塊用于傳遞全局參數(shù)，

9、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5參數(shù)類型格式單位意義Velocity_SSINDINTPulse/sec.啟動/停止頻率，必須是大于零的數(shù)Velocity_MaxINDINTPulse/sec.最大頻率accel_dec_timeINREALsec.最大加減速時間Fwd_LimitINBOOL 正向限位開關Rev_LimitINBOOL 反向限位開關C_PosOUTDINTPulse當前絕對位置表5Velocity_SS 是最小脈沖頻率，是加速過程的起點和減速過程的終點。Velocity_Max 是最大小脈沖頻率，受限于電機最大頻率和PLC的最大

10、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(guī)定為 0.02 32.0 秒，但最好不要小于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

11、于將一段位移轉化為脈沖數(shù)，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6參數(shù)類型格式單位意義InputINREALmm or mm/s欲轉換的位移或速度PulsesINDINTPulse /revol.電機轉一圈所需要的脈沖數(shù)E_UnitsINREALmm /revol.電機轉一圈所產生的位移OutputOUTDINTPulse or pulse/s轉換后的脈沖數(shù)或脈沖頻率表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(shù)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

12、參數(shù)類型格式單位意義InputINREALPulse or pulse/s欲轉換的脈沖數(shù)或脈沖頻率PulsesINDINTPulse /revol.電機轉一圈所需要的脈沖數(shù)E_UnitsINREALmm /revol.電機轉一圈所產生的位移OutputOUTDINTmm or mm/s轉換后的位移或速度表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8參數(shù)類型格式單位意義EXECUTEINBOOL 尋找參考點的執(zhí)行位PositionINDINTPulse參考點的絕對位移Start_DirINBOOL 尋找參考點的起始方向（0=反向

13、，1=正向）DoneOUTBOOL 完成位（1=完成）ErrorOUTBOOL 故障位（1=故障）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; withQ0_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

14、運動，并且將計數(shù)器HC0的計數(shù)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”）。尋找參考點的狀態(tài)可以通過全局變量 “Homing_State” 來監(jiān)測，如表9：Homing_State的值意義0參考點已找到2開始尋找4在相反方向，以速度 Homing_Fast_Spd 繼續(xù)尋找過程（在碰到限位開關或參考點開關之后）6發(fā)現(xiàn)參考點，開始減速過程7在方向 Final_Dir ，以速度 Homing_

15、Slow_Spd 繼續(xù)尋找過程（在參考點已經在 Homing_Fast_Spd 的速度下被發(fā)現(xiàn)之后）10故障（在兩個限位開關之間并未發(fā)現(xiàn)參考點）表92.4.5 Q0_x_MoveRelative該功能塊用于讓軸按照指定的方向，以指定的速度，運動指定的相對位移。功能塊如圖9，功能描述見表10。圖9參數(shù)類型格式單位意義EXECUTEINBOOL 相對位移運動的執(zhí)行位Num_PulsesINDINTPulse相對位移（必須>1）VelocityINDINTPulse/sec.預置頻率(Velocity_SS <= Velocity <=Vel

16、ocity_Max)DirectionINBOOL 預置方向（0=反向，1=正向）DoneOUTBOOL 完成位（1=完成）表102.4.6 Q0_x_MoveAbsolute該功能塊用于讓軸以指定的速度，運動到指定的絕對位置。功能塊如圖10，功能描述見表11。圖10參數(shù)類型格式單位意義EXECUTEINBOOL 絕對位移運動的執(zhí)行位PositionINDINTPulse絕對位移VelocityINDINTPulse/sec.預置頻率(Velocity_SS <= Velocity <=Velocity_Max)DoneOUTBOOL 完成位

17、（1=完成）表112.4.7 Q0_x_MoveVelocity該功能塊用于讓軸按照指定的方向和頻率運動，在運動過程中可對頻率進行更改。功能塊如圖11，功能描述見表12。圖11參數(shù)類型格式單位意義EXECUTEINBOOL 執(zhí)行位VelocityINDINTPulse/sec.預置頻率(Velocity_SS <= Velocity <=Velocity_Max)DirectionINBOOL 預置方向（0=反向，1=正向）ErrorOUTBYTE 故障標識（0=無故障，1=立即停止，3=執(zhí)行錯誤）C_PosOUTDINTPulse當前絕對位置表12注

18、意：Q0_x_MoveVelocity 功能塊只能通過 Q0_x_Stop block 功能塊來停止軸的運動。如圖12：圖122.4.8 Q0_x_Stop該功能塊用于使軸減速直至停止。功能塊如圖13，功能描述見表13。圖13參數(shù)類型格式單位意義EXECUTEINBOOL 執(zhí)行位DoneOUTBOOL 完成位（1=完成）表132.4.9 Q0_x_LoadPos該功能塊用于將當前位置的絕對位置設置為預置值。功能塊如圖14，功能描述見表14。圖14參數(shù)類型格式單位意義EXECUTEINBOOL 設置絕對位置的執(zhí)行位New_PosINDINTPulse預置絕對位置Do

19、neOUTBOOL 完成位（1=完成）ErrorOUTBYTE 故障位（0=無故障）C_PosOUTDINTPulse當前絕對位置表14注意：使用該塊將使得原參考點失效，為了清晰地定義絕對位置，必須重新尋找參考點。2.5 校準該塊所使用的算法將計算出減速過程（從減速起始點到速度最終達到Velocity_SS）所需要的脈沖數(shù)。但時在減速過程中所形成的斜坡有可能會導致計算出的減速斜坡與實際的包絡不完全一致。此時就需要對 “Tune_Factor” 進行校正。校正因子 “Tune_Factor”“Tune_Factor” 的最優(yōu)值取決于最大、最小和目標脈沖頻率以及最大減速時間。如

20、圖15：圖15如圖所示，運動的目標位置是B，算法會自動計算出減速起始點，當計算與實際不符時，當軸已經運動到B點時，尚未到達最低速度，此時若位 ”Disable_Auto_Stop” = 0，則軸運動到B點即停止運動，若位 ”Disable_Auto_Stop” = 1，則軸會繼續(xù)運動直至到達最低速度。圖中所示的情況為計算的減速起始點出現(xiàn)的太晚了。確定調整因子注意：一次新的校準過程并不需要將伺服驅動器連接到CPU。步驟如下：1. 置位 ”Disable_Auto_Stop”，即令 ”Disable_Auto_Stop” = 1。2. 設置 “Tune_Factor” = 1。3. 使用 Q0_x_LoadPos 功能將當前位置的絕對位置設為0。4. 使用 Q0_x_MoveRelative，以指定的速度完成一次相對位置運動（留出足夠的空間以使得該運動得以順利完成）。5. 運動完成后，查看實際位置 HC0。Tune_Factor 的調整值應由 HC0，目標相對位移 Num_Pulses，預估減速距離 Est_Stopping_Dist 所決定。Est_Stopping_Dist 由下面的公式計算得出：Tune_Factor由下面的公式計算得出：6. 在調用 Q0_x_CTRL 的網絡之后插入一條網絡，將調整后的 Tune_Factor 傳遞給全局變量 +V