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S7-200 PLC 脈沖輸出MAP 庫(kù)文件的使用

1 概述

S7--200提供了三種方式的開(kāi)環(huán)運(yùn)動(dòng)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(gè)數(shù)字輸出通道（Q0.0和Q0.1），該數(shù)字輸出可以通過(guò)位控向?qū)ЫM態(tài)為PWM或PTO的輸出。

當(dāng)組態(tài)一個(gè)輸出為PTO操作時(shí)，生成一個(gè)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(kāi)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(guò)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(gè)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)）。可以脈沖數(shù)和周期（以微秒或毫秒為增加量）:
• 脈沖個(gè)數(shù)： 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(dá)100kHz。如表1所示：

表1

2 MAP庫(kù)的應(yīng)用

2.1 MAP庫(kù)的基本描述
現(xiàn)在，200系列 PLC 本體 PTO 提供了應(yīng)用庫(kù)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(gè)庫(kù)可同時(shí)應(yīng)用于同一項(xiàng)目。

各個(gè)塊的功能如表2所示：

表2

總體描述
該功能塊可驅(qū)動(dòng)線性軸。
為了很好的應(yīng)用該庫(kù)，需要在運(yùn)動(dòng)軌跡上添加三個(gè)限位開(kāi)關(guān)，如圖3：
• 一個(gè)參考點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)（home），用于定義位置 C_Pos 的零點(diǎn)。
• 兩個(gè)邊界限位開(kāi)關(guān)，一個(gè)是正向限位開(kāi)關(guān)(Fwd_Limit)，一個(gè)是反向限位開(kāi)關(guān)(Rev_Limit)。
• 位置? C_Pos 的計(jì)數(shù)值格式為 DINT ，所以其計(jì)數(shù)范圍為(-2.147.483.648 to +2.147.483.647). ?
• 如果一個(gè)限位開(kāi)關(guān)被運(yùn)動(dòng)物件觸碰，則該運(yùn)動(dòng)物件會(huì)減速停止，因此，限位開(kāi)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3

2.2 輸入輸出點(diǎn)定義
應(yīng)用MAP庫(kù)時(shí)，一些輸入輸出點(diǎn)的功能被預(yù)先定義，如表3所示：

表3

2.3 MAP庫(kù)的背景數(shù)據(jù)塊
為了可以使用該庫(kù)，必須為該庫(kù)分配 68 BYTE（每個(gè)庫(kù)）的全局變量，如圖4所示：

圖4

下表是使用該庫(kù)時(shí)所用到的重要的一些變量（以相對(duì)地址表示），如表4：

表4

2.4 功能塊介紹
下面逐一介紹該庫(kù)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(yùn)動(dòng)控制的功能。此外，脈沖數(shù)將通過(guò)的高速計(jì)數(shù)器 HSC 計(jì)量。通過(guò) HSC 中斷計(jì)算并觸發(fā)減速的起始點(diǎn)。

2.4.1 Q0_x_CTRL
該塊用于傳遞全局參數(shù)，每個(gè)掃描周期都需要被調(diào)用。功能塊如圖5，功能描述見(jiàn)表5。

圖5

表5

Velocity_SS 是脈沖頻率，是加速過(guò)程的起點(diǎn)和減速過(guò)程的終點(diǎn)。
Velocity_Max 是大小脈沖頻率，受限于電機(jī)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(huì)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(shí)間（或由Velocity_Max 減速到 Velocity_SS 所用的時(shí)間，兩者相等），范圍被規(guī)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(xiě)入塊中，但是會(huì)導(dǎo)致定位過(guò)程出錯(cuò)！

2.4.2 Scale_EU_Pulse
該塊用于將一個(gè)位置量轉(zhuǎn)化為一個(gè)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€(gè)速度轉(zhuǎn)化為脈沖頻率。功能塊如圖6，功能描述見(jiàn)表6。

圖6

表6

下面是該功能塊的計(jì)算公式：

2.4.3 Scale_ Pulse_EU
該塊用于將一個(gè)脈沖量轉(zhuǎn)化為一個(gè)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€(gè)脈沖頻率轉(zhuǎn)化為速度。功能塊如圖7，功能描述見(jiàn)表7。

圖7

表7

下面是該功能塊的計(jì)算公式：

2.4.4 Q0_x_Home
功能塊如圖8，功能描述見(jiàn)表8。

圖8

表8

該功能塊用于尋找參考點(diǎn)，在尋找過(guò)程的起始，電機(jī)首先以 Start_Dir 的方向，Homing_Fast_Spd 的速度開(kāi)始尋找；在碰到limit switch (“Fwd_Limit" or “Rev_Limit")后，減速至停止，然后開(kāi)始相反方向的尋找；當(dāng)碰到參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)(input I0.0; with
Q0_1_Home: I0.1)的上升沿時(shí)，開(kāi)始減速到 “Homing_Slow_Spd"。如果此時(shí)的方向與 “Final_Dir" 相同，則在碰到參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)下降沿時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，并且將計(jì)數(shù)器HC0的計(jì)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(yùn)動(dòng)方向，這樣就可以保證參考點(diǎn)始終在參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)的同一側(cè)（具體是那一側(cè)取決于 “Final_Dir"）。