MAP指令使用方法

./S7-200PLC脈沖輸出MAP庫文件的使用ApplicationofS7-200PTOMAPLib

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Edition<2011年3月>摘

要該文檔提供了S7-200PLC脈沖輸出指令庫MAP的使用說明.該庫基于S7-200PLC本體脈沖輸出指令,用于幫助用戶實現(xiàn)較復(fù)雜的定位功能,控制伺服驅(qū)動或步進(jìn)電機(jī).關(guān)鍵詞S7-200PLC；脈沖輸出；MAPKeyWordsS7-200PLC；PTO；MAP目

錄1概述2MAP庫的應(yīng)用

2.1MAP庫的基本描述

2.2輸入輸出點定義

2.3MAP庫的背景數(shù)據(jù)塊

2.4功能塊介紹

2.4.1Q0_x_CTRL

2.4.2Scale_EU_Pulse

2.4.3Scale_Pulse_EU

2.4.4Q0_x_Home

2.4.5Q0_x_MoveRelative

2.4.6Q0_x_MoveAbsolute

2.4.7Q0_x_MoveVelocity

2.4.8Q0_x_Stop

2.4.9Q0_x_LoadPos2.5校準(zhǔn)2.6尋找參考點的若干種情況1概述S7--200提供了三種方式的開環(huán)運動控制：脈寬調(diào)制〔PWM--內(nèi)置于S7--200,用于速度、位置或占空比控制.脈沖串輸出〔PTO--內(nèi)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(nèi)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?qū)ЫM態(tài)為PWM或PTO的輸出.當(dāng)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(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的速度和位置的開環(huán)控制.內(nèi)置PTO功能僅提供了脈沖串輸出.您的應(yīng)用程序必須通過PLC內(nèi)置I/O或擴(kuò)展模塊提供方向和限位控制.PTO按照給定的脈沖個數(shù)和周期輸出一串方波〔占空比50％,如圖1.PTO可以產(chǎn)生單段脈沖串或者多段脈沖串〔使用脈沖包絡(luò).可以指定脈沖數(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：10μs<100K>到65535μs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(dá)100kHz.如表1所示：表12MAP庫的應(yīng)用2.1MAP庫的基本描述現(xiàn)在,200系列PLC本體PTO提供了應(yīng)用庫MAPSERVQ0.0和MAPSERVQ0.1,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(yīng)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(yù)設(shè)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(dāng)前位置Scale_EU_Pulse將距離值轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)Scale_Pulse_EU將脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化為距離值表2總體描述該功能塊可驅(qū)動線性軸.為了很好的應(yīng)用該庫,需要在運動軌跡上添加三個限位開關(guān),如圖3：一個參考點接近開關(guān)〔home,用于定義絕對位置C_Pos的零點.兩個邊界限位開關(guān),一個是正向限位開關(guān)<Fwd_Limit>,一個是反向限位開關(guān)<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<-2.147.483.648to+2.147.483.647>.如果一個限位開關(guān)被運動物件觸碰,則該運動物件會減速停止,因此,限位開關(guān)的安置位置應(yīng)當(dāng)留出足夠的裕量ΔSmin以避免物件滑出軌道盡頭.圖32.2輸入輸出點定義應(yīng)用MAP庫時,一些輸入輸出點的功能被預(yù)先定義,如表3所示：

名稱MAPSERVQ0.0MAPSERVQ0.1脈沖輸出Q0.0Q0.1方向輸出Q0.2Q0.3參考點輸入I0.0I0.1所用的高速計數(shù)器HC0HC3高速計數(shù)器預(yù)置值SMD42SMD142手動速度SMD172SMD182表32.3MAP庫的背景數(shù)據(jù)塊為了可以使用該庫,必須為該庫分配68BYTE〔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(rèn)值=0意味著當(dāng)運動物件已經(jīng)到達(dá)預(yù)設(shè)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(rèn)值0=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(diào)整因子〔默認(rèn)值=0Ramp_Time

+VD5Ramptime=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+VD18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(rèn)值=Velocity_SS>Homing_Fast_Spd+VD23尋找參考點時的高速<默認(rèn)值=Velocity_Max/2>Fwd_Limit+V27.1正向限位開關(guān)Rev_Limit+V27.2反向限位開關(guān)Homing_Active+V27.3尋找參考點激活C_Dir+V27.4當(dāng)前方向Homing_Limit_Chk+V27.5限位開關(guān)標(biāo)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(biāo)位置Deceleration_factor+VD33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(yīng)用到的程序塊.這些程序塊全部基于PLC-200的內(nèi)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.2.4.1Q0_x_CTRL該塊用于傳遞全局參數(shù),每個掃描周期都需要被調(diào)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(guān)Rev_LimitINBOOL

反向限位開關(guān)C_PosOUTDINTPulse當(dāng)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(jī)最大頻率和PLC的最大輸出頻率.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(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(dǎo)致定位過程出錯！2.4.2Scale_EU_Pulse該塊用于將一個位置量轉(zhuǎn)化為一個脈沖量,因此它可用于將一段位移轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù),或?qū)⒁粋€速度轉(zhuǎn)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InputINREALmmormm/s欲轉(zhuǎn)換的位移或速度PulsesINDINTPulse/revol.電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要的脈沖數(shù)E_UnitsINREALmm/revol.電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所產(chǎn)生的位移OutputOUTDINTPulseorpulse/s轉(zhuǎn)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：

2.4.3Scale_Pulse_EU該塊用于將一個脈沖量轉(zhuǎn)化為一個位置量,因此它可用于將一段脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化為位移,或?qū)⒁粋€脈沖頻率轉(zhuǎn)化為速度.功能塊如圖7,功能描述見表7.圖7參數(shù)類型格式單位意義InputINREALPulseorpulse/s欲轉(zhuǎn)換的脈沖數(shù)或脈沖頻率PulsesINDINTPulse/revol.電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要的脈沖數(shù)E_UnitsINREALmm/revol.電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所產(chǎn)生的位移OutputOUTDINTmmormm/s轉(zhuǎn)換后的位移或速度表7下面是該功能塊的計算公式：2.4.4Q0_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,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(jī)首先以Start_Dir的方向,Homing_Fast_Spd的速度開始尋找；在碰到limitswitch<"Fwd_Limit"or"Rev_Limit">后,減速至停止,然后開始相反方向的尋找；當(dāng)碰到參考點開關(guān)<inputI0.0;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(guān)下降沿時停止運動,并且將計數(shù)器HC0的計數(shù)值設(shè)為"Position"中所定義的值.如果當(dāng)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(guān)的同一側(cè)〔具體是那一側(cè)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(guān)或參考點開關(guān)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_Slow_Spd繼續(xù)尋找過程〔在參考點已經(jīng)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(guān)之間并未發(fā)現(xiàn)參考點表92.4.5Q0_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>1VelocityINDINTPulse/sec.預(yù)置頻率

<Velocity_SS<=Velocity<=

Velocity_Max>DirectionINBOOL

預(yù)置方向

〔0=反向,1=正向DoneOUTBOOL

完成位〔1=完成表102.4.6Q0_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(yù)置頻率

<Velocity_SS<=Velocity<=

Velocity_Max>DoneOUTBOOL

完成位〔1=完成表112.4.7Q0_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(jìn)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(yù)置頻率

<Velocity_SS<=Velocity<=

Velocity_Max>DirectionINBOOL

預(yù)置方向

〔0=反向,1=正向ErrorOUTBYTE

故障標(biāo)識

〔0=無故障,1=立即停止,3=執(zhí)行錯誤C_PosOUTDINTPulse當(dāng)前絕對位置表12注意：Q0_x_MoveVelocity功能塊只能通過Q0_x_Stopblock功能塊來停止軸的運動.如圖12：圖122.4.8Q0_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13

2.4.9Q0_x_LoadPos該功能塊用于將當(dāng)前位置的絕對位置設(shè)置為預(yù)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(shè)置絕對位置的執(zhí)行位New_PosINDINTPulse預(yù)置絕對位置DoneOUTBOOL

完成位〔1=完成ErrorOUTBYTE

故障位〔0=無故障C_PosOUTDINTPulse當(dāng)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(zhǔn)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(dá)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(dǎo)致計算出的減速斜坡與實際的包絡(luò)不完全一致.此時就需要對"Tune_Factor"進(jìn)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(biāo)脈沖頻率以及最大減速時間.如圖15：圖15如圖所示,運動的目標(biāo)位置是B,算法會自動計算出減速起始點,當(dāng)計算與實際不符時,當(dāng)軸已經(jīng)運動到B點時,尚未到達(dá)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(dá)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(diào)整因子注意：一次新的校準(zhǔn)過程并不需要將伺服驅(qū)動器連接到CPU.步驟如下：置位"Disable_Auto_Stop",即令"Disable_Auto_Stop"=1.設(shè)置"Tune_Factor"=1.使用Q0_x_LoadPos功能將當(dāng)前位置的絕對位置設(shè)為0.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.運動完成后,查看實際位置HC0.Tune_Factor的調(diào)整值應(yīng)由HC0,目標(biāo)相對位移Num_Pulses,預(yù)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：在調(diào)用Q0_x_CTRL的網(wǎng)絡(luò)之后插入一條網(wǎng)絡(luò),將調(diào)整后的Tune_Factor傳遞給全局變量+VD1,如圖16.

圖16復(fù)位"Disable_Auto_Stop",即令"Disable_Auto_Stop"=0.2.6尋找參考點的若干種情況在尋找參考點的過程中由于起始位置、起始方向和終止方向的不同會出現(xiàn)很多種情況.一個總的原則就是：從起始位置以起始方向Start_Dir開始尋找,碰到參考點之前若碰到限位開關(guān),則立即調(diào)頭開始反向?qū)ふ?找到參考點開關(guān)的上升沿〔即剛遇到參考點開關(guān)即減速到尋找低速Homing_Slow_Spd,若在檢測到參考點開關(guān)的下降沿〔即剛離開遇到參考點開關(guān)之前已經(jīng)減速到Homing_Slow_Spd,則比較當(dāng)前方向與終止方向Final_Dir是否一致,若一致,則完成參考點尋找過程；若否,則調(diào)頭找尋另一端的下降沿.若在檢測到參考點開關(guān)的下降沿〔即剛離開遇到參考點開關(guān)之前尚未減速到Homing_Slow_Spd,則在減速到Homing_Slow_Spd后調(diào)頭加速,直至遇到參考點開關(guān)上升沿,重新減速到Homing_Slow_Spd,最后判斷當(dāng)前方向與終止方向Final_Dir是否一致,若一致,則完成參考點尋找過程；若否,則調(diào)頭找尋另一端的下降沿.〔Final_Dir決定尋找參考點過程結(jié)束后,軸停在參考點開關(guān)的哪一側(cè)下面的圖形會反應(yīng)不同情形下尋找參考點的過程.

Start_Dir=0,Final_Dir=0,如圖17