S7200脉冲控制说明

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1、S7-2O0 PLC脉冲输出MAP库文件的使用1概述S7-200提供了三种方式的开环运动控制：脉宽调制（PWM）-内置于S7-200，用于速度、位置或占空比控制。脉冲串输出（PTO）-内置于S7-200，用于速度和位置控制。 EM253位控模块-用于速度和位置控制的附加模块。S7200的内置脉冲串输出提供了两个数字输出通道（Q0.0和Q0.1），该数字 输出可以通过位控向导组态为PWM或PTO的输出。当组态一个输出为PTO操作时，生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺 服电机的速度和位置的开环控制。内置PTO功能仅提供了脉冲串输出。您的应 用程序必须通过PLC内置I/O或扩展模块提供方向和

2、限位控制。PTO按照给定的脉冲个数和周期输出一串方波（占空比50%），如图1。PTO 可以产生单段脉冲串或者多段脉冲串（使用脉冲包络）。可以指定脉冲数和周期 （以微秒或毫秒为增加量）：脉冲个数：1到4,294,967,295周期：10ys（100K）到 65535ys 或者 2ms 到 65535ms。周期Y50%50%低电千莊电干肚电平高电平200系列的PLC的最大脉冲输出频率除CPU224XP以外均为20kHzCPU224XP 可达100kHz。如表1所示：CPUPulse frequency22120 kHz二20 kHz22斗20 kHz224XP103 kHz20 kHz2 MAP库

3、的应用2.1 MAP库的基本描述现在，200系列PLC本体PTO 提供了应用库MAP SERV Q0.0和 MAP SERVQ0.1，分别用于Q0.0和Q0.1的脉冲串输出。如图2所示：5-JSERV Qa.O(-Q0_O_CTFiLQ0_0_MoveRelativeQ 0_0_M oveAbsolu teQ0_0_MoveVelocitjJQ0_0_HomeQ0_0_StopQ0_0_LoadP&sQ 0_0_Co mput e_R ate6cle_EU_PulseScle Pulse EUJPSERVQ0.1 (vl.ej-Q0_1_CTRLQ0_1_Mo7eFl elativeQ 0_1

4、 _M oveAbsolu teQ 0_1 _M oveVelocitjJQ0_1_HomeQ0_1_StopQ0_1_LoadPasQ 0_1 _Co mput e_R ateScle_EU_PukeScle Puls：e ELI图2注：这两个库可同时应用于同一项目。各个块的功能如表2所示：块功能Q0 x CTRL参数定义和控制QO x MoveRelative执行次相对位移运动QO x MoveAbsolute执行次绝对位移运动QO x MoveVelocity按预设的速度运动Q0 x Home寻找参考点位置Q0 x Stop停止运动Q0 x LoadPos重新装载当前位置Scale_EU

5、_Pulse将距离值转化为脉冲数Scale Pulse EU将脉冲数转化为距离值表2总体描述该功能块可驱动线性轴。为了很好的应用该库，需要在运动轨迹上添加三个限位开关，如图3： 一个参考点接近开关（home），用于定义绝对位置C_Pos的零点。两个边界限位开关，一个是正向限位开关(Fwd_Limit), 个是反向限位开关 (Rev_Limit)。C_Pos的计数值格式为绝对位置DINT ,所以其计数范围为(-2.147.483.648 to +2.147.483.647).ASmin以避免物件滑出轨道尽头。如果一个限位开关被运动物件触碰，则该 运动物件会减速停止，因此，限位开关的安置位置应当留

6、出足够的裕量III III 仃门HH打门门f汀f777 0 0Rev_LimitHomeFwd_Limit2.2输入输出点定义应用MAP库时，一些输入输出点的功能被预先定义，如表3所示:名称MAP SERV Q0.0MAP SERV Q0.1脉冲输出Q0.0Q0.1方向输出Q0.2Q0.3参考点输入I0.0I0.1所用的高速计数器HC0HC3高速计数器预置值SMD 42SMD 142手动速度SMD 172SMD 1822.3 MAP库的背景数据块为了可以使用该库，必须为该库分配68 BYTE (每个库)的全局变量，如图4 所示：图4下表是使用该库时所用到的最重要的一些变量（以相对地址表示），如

7、表4：符号名相对地址注释Disable_Auto_Stop+V0.0默认值=0意味着当运动物件已经到达预设地点 时，即使尚未减速到Velocity_SS,依然停止运 动；=1时则减速至Velocity SS时才停止Dir_Active_Low+V0.1方向定义，默认值0 =方向输出为1时表示正 向。Final Dir+V0.2寻找参考点过程中的最后方向Tune Factor+VD1调整因子（默认值=0）Ramp Time+VD5Ramp time = accel dec time (加减速时间)Max Speed DI+VD9最大输出频率=Velocity MaxSS Speed DI+VD1

8、3最小输出频率=Velocity SSHoming State+VB18寻找参考点过程的状态Homing Slow Spd+VD19寻找参考点时的低速（默认值=Velocity SS）Homing_Fast_Spd+VD23寻找参考点时的咼速（默认值=Velocity Max/2）Fwd Limit+V27.1正向限位开关Rev Limit+V27.2反向限位开关Homing Active+V27.3寻找参考点激活C Dir+V27.4当前方向Homing Limit Chk+V27.5限位开关标志Dec Stop Flag+V27.6开始减速PTOO_LDPOS_Error+VB28使用Q0

9、_x_LoadPos时的故障信息（16#00 =无 故障,16#FF =故障）Target Location+VD29目标位置accel dec time （格式:REAL）SS Speed real+VD37最小速度=Velocity SS （格式:REAL）Est Stopping Dist+VD41计算出的减速距离（格式:DINT）2.4功能块介绍下面逐一介绍该库中所应用到的程序块。这些程序块全部基于PLC-200的内置 PTO输出，完成运动控制的功能。此外，脉冲数将通过指定的高速计数器HSC计 量。通过HSC中断计算并触发减速的起始点。2.4.1 QO_x_CTRL该块用于传递全局参数

10、，每个扫描周期都需要被调用。功能块如图5,功能描述 见表5。SM0.0QO_0_CTRLENVD100-Velociti）_SSC_PoVD1Q4-Velocity_MawVD1Q8-accel_dec_timeV112.0-Fwd_LiMitV112.1-Rcy Limit-VD113图5参数类型格式单位意义Velocity_SSINDINTPulse/sec.启动/停止频率，必须是大于零的 数Velocity MaxINDINTPulse/sec.最大频率accel dec timeINREALsec.最大加减速时间Fwd LimitINBOOL正向限位开关Rev LimitINBOOL反

11、向限位开关C PosOUTDINTPulse当前绝对位置表5Velocity_SS是最小脉冲频率，是加速过程的起点和减速过程的终点。 Velocity_Max是最大小脉冲频率，受限于电机最大频率和PLC的最大输出频率。 在程序中若输入超出（Velocity_SS, Velocity_Max）范围的脉冲频率，将会被 Velocity_SS 或 Velocity_Max 所取代。accel_dec_time 是由 Velocity_SS 加速到 Velocity_Max 所用的时间（或由 Velocity_Max减速到Velocity_SS所用的时间，两者相等），范围被规定为0.02 32.0秒，

12、但最好不要小于0.5秒。警告：超出accel_dec_time范围的值还是可以被写入块中，但是会导致定位过 程出错！2.4.2 Scale_EU_Pulse该块用于将一个位置量转化为一个脉冲量，因此它可用于将一段位移转化为脉冲 数，或将一个速度转化为脉冲频率。功能块如图6,功能描述见表6。SMO.O匚hlVD140-Input1000-Pulses5.0-E UnitsScale EU Pulse utpul-VD144图6参数类型|格式|单位意义InputINREALmm or mm/s欲转换的位移或速度PulsesINDINTPulse /revol.电机转圈所需要的脉冲数E UnitsI

13、NREALmm /revol.电机转圈所产生的位移OutputOUTDINTPulse or pulse/s转换后的脉冲数或脉冲频率F面是该功能块的计算公式:P/flses TOiftput =inputE _ Units2.4.3 Scale_ Pulse_EU该块用于将一个脉冲量转化为一个位置量，因此它可用于将一段脉冲数转化为位 移，或将一个脉冲频率转化为速度。功能块如图7,功能描述见表7。SMO.OEMVD186-Input1000-Pulses5.0-E UnitsScale Pulse EUOutput-VD200图7参数类型|格式|单位意义InputINREALPulse or p

14、ulse/s欲转换的脉冲数或脉冲频率PulsesINDINTPulse /revol.电机转圈所需要的脉冲数E_UnitsINREALmm /revol.电机转圈所产生的位移OutputOUTDINTmm or mm/s转换后的位移或速度图8参数类型|格式|单位|意义EXECUTEINBOOL寻找参考点的执仃位PositionINDINTPulse参考点的绝对位移Start_DirINBOOL寻找参考点的起始方向（0=反向，1=正向）DoneOUTBOOL完成位（1=完成）ErrorOUTBOOL故障位（1=故障）F面是该功能块的计算公式:E UmtsOutput = =Input_Pulse

15、s 2.4.4 QO_x_Home功能块如图8功能描述见表8。SHAO0_0_ H 6mfeEHVI 2C.CEWE CUTE.-Fo$iiiortDoneVI30 3VI20.3该功能块用于寻找参考点，在寻找过程的起始，电机首先以Start_Dir的方向， Homing_Fast_Spd 的速度开始寻找；在碰到 limit switch （“Fwd_Limit” or “Rev_Limit”）后，减速至停止，然后开始相反方向的寻找；当碰至到参考点开关（input 10.0; withQ0_l_Home: 10.1）的上升沿时，开始减速到“Homing_Slow_Spd”。如果此时的方 向与“

16、Final_Dir”相同，则在碰到参考点开关下降沿时停止运动，并且将计数器 HC0的计数值设为“Position”中所定义的值。如果当前方向与“Final_Dir”不同，则必然要改变运动方向，这样就可以保证参 考点始终在参考点开关的同一侧（具体是那一侧取决于“Final_Dir”）。寻找参考点的状态可以通过全局变量“Homing_State”来监测，如表9：Homing State 的值意义0参考点已找到2开始寻找在相反方向，以速度Homing_Fast_Spd继续寻找过程（在 碰到限位开关或参考点开关之后）6发现参考点，开始减速过程7在方向Final_Dir，以速度Homing_Slow_S

17、pd继续寻找过程 （在参考点已经在Homing_Fast_Spd的速度卜被发现之 后）10故障（在两个限位开关之间并未发现参考点）2.4.5 QO_x_MoveRelative该功能块用于让轴按照指定的方向，以指定的速度，运动指定的相对位移。功能 块如图9,功能描述见表10。SMO.OI I1 1VD134VD144-V1Z0.1-EXECUTENum_PulstsDeneVelcxi/Dlecfor-VIG91图9参数类型|格式|单位意义EXECUTEINBOOL相对位移运动的执行位Num_PulsesINDINTPulse相对位移（必须1）VelocityINDINTPulse/sec.预

18、置频率(Velocity_SS = Velocity CUTE蚁D1宙I- PosilimOonEVD1J4- YWu-V150.1图10参数类型|格式单位意义EXECUTEINBOOL绝对位移运动的执行位PositionINDINTPulse绝对位移VelocityINDINTPulse/sec.预置频率(Velocity_SS = Velocity v=Velocity_Max) 完成位(1=完成)DoneOUTBOOL表112.4.7 QO_x_MoveVelocity该功能块用于让轴按照指定的方向和频率运动，在运动过程中可对频率进行更 改。功能块如图11,功能描述见表12。V10D.D

19、C klVD1J4-EXECUTEVelocityEirarV12QL1 -QisclionG PosVB105VD19B图11参数类型|格式|单位意义EXECUTEINBOOL执行位VelocityINDINTPulse/sec.预置频率(Velocity_SS = Velocity =Velocity Max)DirectionINBOOL预置方向（0=反向，1=正向）ErrorOUTBYTE故障标识（0=无故障，1=立即停止，3=执行 错误）C PosOUT DINT Pulse当前绝对位置表12注意：QO_x_MoveVelocity功能块只能通过QO_x_Stop block功能块来

20、停止轴的 运动。如图12：图122.4.8 Q0_x_Stop该功能块用于使轴减速直至停止。功能块如图13,功能描述见表13。(JD_O_SlcpV1900 I1 PENEMEOJFQflOE -V1SD 1图13参数类型格式单位意义EXECUTEINBOOL执行位DoneOUTBOOL完成位（1=完成）表132.4.9 Q0_x_LoadPos该功能块用于将当前位置的绝对位置设置为预置值。功能块如图14,功能描述 见表14。Q0_O_LaaFafENV17D0I珥EXECUTF-KlewPoi：DeneLrrar 匚Fqs-WJ IVD172图14参数类型|格式|单位|意义EXECUTEIN

21、BOOL设置绝对位置的执行位New_PosINDINTPulse预置绝对位置DoneOUTBOOL完成位（1=完成）ErrorOUTBYTE故障位（0=无故障）C PosOUTDINTPulse当前绝对位置表14注意：使用该块将使得原参考点失效，为了清晰地定义绝对位置，必须重新寻找 参考点。2.5校准该块所使用的算法将计算出减速过程（从减速起始点到速度最终达到Velocity_SS）所需要的脉冲数。但时在减速过程中所形成的斜坡有可能会导致计 算出的减速斜坡与实际的包络不完全一致。此时就需要对“Tune_Factor”进行校 正。校正因子 “Tune_Factor”“Tune_Factor” 的

22、最优值取决于最大、最小和目标脉冲频率以及最大减速时间。 如图15：如图所示，运动的目标位置是B,算法会自动计算出减速起始点，当计算与实际 不符时，当轴已经运动到B点时，尚未到达最低速度，此时若位”Disable_Auto_Stop” = 0,则轴运动到B点即停止运动，若位”Disable_Auto_Stop” = 1，则轴会继续运动直至到达最低速度。图中所示的情 况为计算的减速起始点出现的太晚了。确定调整因子注意：一次新的校准过程并不需要将伺服驱动器连接到CPU。步骤如下：1. 置位 ”Disable_Auto_Stop”，即令 ”Disable_Auto_Stop” = 1。2. 设置 “T

23、une_Factor” = 1。3. 使用Q0_x_LoadPos功能将当前位置的绝对位置设为0。4. 使用Q0_x_MoveRelative，以指定的速度完成一次相对位置运动（留出足够 的空间以使得该运动得以顺利完成）。5. 运动完成后，查看实际位置HC0。Tune_Factor的调整值应由HC0，目标相 对位移Num_Pulses，预估减速距离Est_Stopping_Dist所决定。Est_Stopping_Dist由下面的公式计算得出：Velocity1 rt/acJA SS1 accei dec thneEst Stappiug Djsr =:=WScitr Max - JVbcTv

24、 SS2Tune_Factor由下面的公式计算得出：仆 HCQ - Nimi Puhes + Est StoppniDistTune Factor =比占一Est _ Stopping _6.在调用QO_x_CTRL的网络之后插入一条网络，将调整后的Tune_Factor传 递给全局变量+VD1,如图16。SM0.1J1ENMOV_RENOSI1.0002-INOUT-VD1图167.复位 ”Disable_Auto_Stop”，即令 ”Disable_Auto_Stop” = 0。2.6寻找参考点的若干种情况在寻找参考点的过程中由于起始位置、起始方向和终止方向的不同会出现很多种 情况。一个总

25、的原则就是：从起始位置以起始方向Start_Dir开始寻找，碰到参考点之 前若碰到限位开关，则立即调头开始反向寻找，找到参考点开关的上升沿（即刚 遇到参考点开关）即减速到寻找低速Homing_Slow_Spd，若在检测到参考点开 关的下降沿（即刚离开遇到参考点开关）之前已经减速到Homing_Slow_Spd， 则比较当前方向与终止方向Final_Dir是否一致，若一致，则完成参考点寻找过 程；若否，则调头找寻另一端的下降沿。若在检测到参考点开关的下降沿（即刚 离开遇到参考点开关）之前尚未减速到Homing_Slow_Spd，则在减速到 Homing_Slow_Spd后调头加速，直至遇到参考点

26、开关上升沿，重新减速到 HomingSloWSpd，最后判断当前方向与终止方向Final_Dir是否一致，若一致，则完成参考点寻 找过程；若否，则调头找寻另一端的下降沿。（Final_Dir决定寻找参考点过程 结束后，轴停在参考点开关的哪一侧）下面的图形会反应不同情形下寻找参考点的过程。Start_Dir=0, Final_Dir=0，如图 17：KevLimirtHomeStartI图17Start_Dir=0, Final_Dir=1,如图 18：图18Start_Dir=l, Final_Dir=O，如图 19：wmeStartFwd Lirmt图19Start_Dir=1, Final_Dir=1,如图 20：呦仃Home ,HFwd Limit图20