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SIMATIC DP，終端模塊 TM-EM/EM60S 用于 ET200iSP， 用于兩個電子模塊， 黑色螺釘型接線端子

長沙玥勵自動化設(shè)備有限公司（西門子系統(tǒng)集成商）長期銷售西門子S7-200/300/400/1200PLC、數(shù)控系統(tǒng)、變頻器、人機界面、觸摸屏、伺服、電機、西門子電纜等，并可提供西門子維修服務(wù)，歡迎來電垂詢 

1 模塊介紹

1.1 模塊概述

ET200S 1STEP步進模塊輸出脈沖控制步進電機驅(qū)動器，輸出脈沖數(shù)決定步進電機移動的距離，輸出脈沖頻率決定步進電機的速度。

模塊訂貨號：6ES7138-4DC00-0AB0

1.2 模塊特性

圖1 1STEP 步進模塊

l  1個通道，可以用于控制1個步進電機

l  參考點開關(guān)數(shù)字量輸入

l  外部停止或外部脈沖使能數(shù)字量輸入

l  脈沖和方向信號采用符合RS422電平差分輸出

l  輸出最大頻率204 kHZ

l  輸出最大脈沖數(shù) 1048575

l  4個LED狀態(tài)指示

l  2種操作模式：尋找參考點模式、增量模式

2 模塊接線

圖2 1STEP 端子接線圖

l  端子1、5：脈沖信號差分輸出

l  端子4、8：方向信號差分輸出

l  端子2、3：外部停止或外部脈沖使能數(shù)字量輸入DI（功能選擇見4.2節(jié)）

端子6、7：參考點開關(guān)數(shù)字量輸入

3 硬件配置

1STEP 步進模塊可以安裝在ET200S接口模塊或ET200S CPU模塊后使用。

本文中以IM151–7 CPU模塊為例。 

表1 軟硬件配置

圖3 ET200S 站配置圖

4 硬件組態(tài)及參數(shù)配置

4.1 硬件組態(tài)

1)  按照圖2、圖3完成ET200S站安裝和接線。

2)  打開STEP7,在管理器中新建一個項目，然后插入一個S7-300站。

3)  進入硬件組態(tài)界面進行配置。選中IM151-7 CPU直接拖拽到站配置窗口中。

圖4 插入IM151-7 CPU

4)  在4號槽和5號槽中分別插入PM-E DC24電源模塊和1STEP步進模塊。

圖5 硬件組態(tài)

4.2 模塊參數(shù)配置

圖6 1STEP 模塊參數(shù)界面

4.2.1 模塊參數(shù)配置說明

1) Group Diagnostic：組診斷。

2) Base Frequency：基本頻率，單位Hz，記作Fb。

3) Multiplier n：倍增系數(shù) n，取值范圍1-255。此倍增系數(shù)決定啟動停止頻率 Fss，計算公式Fss=Fb×n。

4) Time i：時間系數(shù)i，取值范圍1-255。此時間系數(shù)決定加速度和減速度a，單位為Hz/ms，計算公式為a = Fb ×R / (i×0.128 ms)。

5) Function DI：數(shù)字量DI輸入功能選擇，可以配置為外部脈沖使能輸入或外部?；疠斎搿Ｈ笔橥獠棵}沖使能輸入。

6) External Stop，Limit Stop：外部停止，限位停止信號類型，break contact為常閉信號，make contact為?？葱盘?。缺省為常閉信號接入。

4.2.2 本文例子采用參數(shù)

本文例子參數(shù)配置即為圖6中顯示參數(shù)配置

1)         不激活組診斷。

2)         基本頻率4Hz。

3)         倍增系數(shù)1，啟動停止頻率 4Hz。

4)         時間系數(shù)1，加速度減速度 31.25 Hz/ms。

5)         外部脈沖使能輸入。

6)         外部停止輸入、限位輸入信號類型為常閉信號輸入。

5 程序編制

5.1 模塊輸入輸出地址分配

1STEP 步進模塊跟其它ET200S 功能模塊類似，都是通過直接讀寫I/O地址對模塊進行控制訪問。

反饋信號（輸入），占用8個字節(jié)，輸入地址分配見表2。

控制信號（輸出），占用8個字節(jié)，輸出地址分配見表3。

輸入、輸出地址分配變量具體描述參見 ET200S 位置控制操作手冊，參考鏈接：

/cs/document/9260790?caller=view&lc=en-CN

表2 輸入地址分配

表3 輸出地址分配

5.2 項目示例程序

為了便于對該模塊地址中的位、字節(jié)、字等地址的讀寫，通過在梯形圖編程環(huán)境中使用MOVE指令，將輸入地址區(qū) PIB272-PIB279傳送到MB10-MB17，將MB20-MB27傳送到PQB272-PQB279。對1STEP模塊的讀寫訪問通過MB地址區(qū)完成。

1STEP 模塊IO地址分配見圖5。

圖7 項目示例程序

6 模式說明及示例

6.1 尋找參考點模式

通過執(zhí)行尋找參考點模式，對軸進行同步，即建立機械零點與電氣零點對應(yīng)關(guān)系。

6.1.1 尋找參考點模式說明

Mode=1

參考點開關(guān)為常開信號接入

尋找參考點輸出頻率 Fss、Fa

Fss 啟動停止頻率，描述參見 4.2.1節(jié)

Fa 輸出頻率 Fa = Fb ×G × R

Fb：基本頻率。1STEP 模塊參數(shù)中配置，描述參見 4.2.1節(jié)。

Multiplier G：倍增系數(shù) G。取值范圍1-255，模塊輸出地址字節(jié)0，參見表3。

Reduction Factor R：減小系數(shù)R。模塊輸出地址字節(jié)4第7位，參加表3。模塊輸出地址4.7=0，R=1；模塊輸出地址4.7=1，R=0.1。

圖8 尋找參考點

6.1.2 尋找參考點模式示例

本文示例按照圖8模式進行，即正方向?qū)ふ覅⒖肌?/span>

1. 通過變量表寫輸出控制變量：

圖9 參考點模式控制變量

1) M24.0=1  尋找參考點模式Mode=1

2) M25.0=1、M25.1=1 由于之前模塊參數(shù)配置限位開關(guān)信號為常閉輸入，所以當(dāng)沒有軟限位開關(guān)激活時，應(yīng)該有信號輸入。參見4.2.2節(jié)。

3) M25.2=0  不激活軟件脈沖使能信號。由于之前模塊參數(shù)配置已經(jīng)使能DI為外部脈沖使能信號輸入，此時就不再使用內(nèi)部軟件脈沖使能信號。參見4.2.2節(jié)。

4) 置位M24.4，然后復(fù)位M24.4（下降沿信號有效），啟動尋找參考點模式。脈沖輸出頻率為Fa。

5) MB20=1、M24.7=0 倍增系數(shù)G=1、減小系數(shù)R=1，Fa頻率值為
Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz。

2．通過變量表讀輸入狀態(tài)變量：

圖10 參考點模式狀態(tài)變量

1) M15.2=1外部脈沖使能信號激活。

2) M15.0=1 驅(qū)動使能。

3) 尋找參考點啟動后，M14.0=1 位置任務(wù)激活，M15.7=1 位置操作執(zhí)行中。等待參考點開關(guān)信號M15.1。

4) M15.1=1 參考點信號達到，尋找參考點完成。M14.4=1，同步操作完成，M14.2=1 位置到達，M15.3=1 尋找參考點停止。

6.2 增量模式

增量模式是1STEP 主要工作模式。通過該工作模式可以控制步進電機按照給定的速度移動給定的距離。

6.2.1 增量模式說明

Mode=0

輸出脈沖數(shù)決定步進電機移動的距離，最大脈沖數(shù)1048575

輸出脈沖頻率決定步進電機的速度

增量模式輸出頻率  Fss、Fa

方向信號作為啟動信號

注意：脈沖數(shù)對應(yīng)的實際位移量和脈沖頻率對應(yīng)的實際速率由步進電機驅(qū)動器確定，不再1STEP模塊中進行設(shè)置。

6.2.2 增量模式示例

1. 通過變量表寫輸出控制變量：

圖11 增量模式控制變量

1) M24.0=0  增量模式Mode=0

2) M25.0=1、M25.1=1 由于之前模塊參數(shù)配置限位開關(guān)信號為常閉輸入，所以當(dāng)沒有軟限位開關(guān)激活時，應(yīng)該有信號輸入。參見4.2.2節(jié)。

3) MB20=1、M24.7=0 倍增系數(shù)G=1、減小系數(shù)R=1，輸出頻率 Fa為
Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz。

4) 輸出脈沖數(shù)，通過MB21-23組成20位地址長度用于存放脈沖數(shù)，最大值即為 0xFFFFF=1048575

    MB21 輸出脈沖數(shù)（位16-位19）

    MB22 輸出脈沖數(shù)（位8-位15）

    MB23 輸出脈沖數(shù)（位0-位7）

    MB21 位20-位23沒有使用

本示例中賦值為0x100，即256個脈沖。 

5) 置位M24.4，然后復(fù)位M24.4（下降沿信號有效），啟動增量模式，正方向移動。

2．通過變量表讀輸入狀態(tài)變量：

圖12 增量模式狀態(tài)變量

第一部分：ET200S工藝模塊1Count24V/100kHz

1．概述

       ET200S工藝模塊主要包括四種類型：模塊1Count24V/100kHz，1Count5V/500kHz，1SSI，2PULSE。本文通過一個簡單的調(diào)試例程，描述怎樣按照工藝要求設(shè)置ET200S工藝模塊1Count24V/100kHz的功能應(yīng)用，以及應(yīng)用、操作和測試相應(yīng)的軟硬件。

    工藝模塊1Count24V/100kHz主要包括以下幾種操作模式：

   （1）計數(shù)模式：包括連續(xù)計數(shù)，周期計數(shù)和單次計數(shù)

   （2）測量模式：包括頻率測量，周期測量和轉(zhuǎn)速測量

   （3）位置檢測：這個模式是連續(xù)計數(shù)功能的一部分，用來在等時模式作為一個純輸入模塊使用。

    本文主要描述該模塊在計數(shù)模式下的使用，測量模式等請參考計數(shù)功能使用。

2．系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)

圖 1 系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)

    本示例為一套S7-300 PLC通過ET200S 1Count24V/100kHz模塊從24V增量型編碼器讀取計數(shù)數(shù)據(jù)，監(jiān)控旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。

    圖1為示例系統(tǒng)的配置圖，圖中包含如下的硬件：

    ?一臺筆記本電腦或PG/PC

    ?一塊CP5512

    ?一套S7-300 PLC

    ?一套ET200S系統(tǒng)

3．硬件和軟件需求

表3－1硬件訂貨信息
 

表3－2軟件訂貨信息

4．硬件安裝與接線

連接的編碼器類型：

（1）24V脈沖發(fā)生器（不帶方向信號）

（2）24V脈沖發(fā)生器（帶方向信號）

（3）24V增量型編碼器

圖2 編碼器連接

5．系統(tǒng)組態(tài)及參數(shù)設(shè)置

  （1）硬件配置 

       按照圖1硬件配置圖進行連接，一套S7-300 PLC作為DP主站連接ET200S
   從站系統(tǒng)，24V增量型編碼器按圖2接線圖依次接入
   ET200S   1Count24V/100kHz模塊。

  （2）系統(tǒng)組態(tài)及參數(shù)設(shè)置

    在STEP7管理器中新建一個名為Latch_ET200S_1COUNT的項目，插入一個SIMATIC 300 STATION，命名為1COUNT，然后在硬件組態(tài)中按訂貨號和硬件安裝次序依次插入機架、CPU、ET200S標(biāo)準(zhǔn)從站模塊和ET200S 1COUNT計數(shù)模塊（從硬件列表中選擇模塊1COUNT 24V/100kHz C）。

圖3主站硬件組態(tài)

ET200S 1COUNT模塊參數(shù)配置如圖4所示。

圖4參數(shù)設(shè)置
 

    參數(shù)Signal evaluation A*    B *和Sensor A*    B * DI 根據(jù)連接的編碼器類型進行選擇，此處選擇PNP類型24V增量型編碼器；

    參數(shù)Direction input B *可設(shè)置成正方向或反方向；

    參數(shù)Type of counting mode可設(shè)置三種計數(shù)模式：連續(xù)計數(shù)，周期計數(shù)和單次計數(shù)；

    其他參數(shù)設(shè)置選擇默認值即可。

   （3）例程

       循環(huán)程序OB1：

//預(yù)設(shè)

      L     0                                     //刪除控制位

      T     DB1.DBD    0

      T     DB1.DBD    4

      SET

      S DB1.DBX4.0                         //打開軟件門

//寫控制接口

      L     DB1.DBD    0                     //寫8字節(jié)到 1SSI模塊

      T     PQD  264

      L     DB1.DBD    4                            //輸出起始地址

      T     PQD  268

//讀反饋接口

      L     PID  264                         //從 1SSI模塊讀8字節(jié)

      T     DB1.DBD    8

      L     PID  268                         //輸入起始地址

      T     DB1.DBD   12

控制接口的參數(shù)分配如圖5，在硬件組態(tài)里，對應(yīng)計數(shù)模塊的輸出區(qū)8個字節(jié)（PQB264 ~ PQB271）。在上面例程中，DB1中8個字節(jié)（DB1.DBB0~DB1.DBB7）用來存放控制接口的參數(shù)。

圖5 控制接口參數(shù)分配

反饋接口的參數(shù)分配如圖6，在硬件組態(tài)里，對應(yīng)計數(shù)模塊的輸入?yún)^(qū)8個字節(jié)（PIB264 ～PIB271）。在上面例程中，DB1中8個字節(jié)（DB1.DBB8 ～ DB1.DBB15）用來存放反饋接口的參數(shù)。

圖6 反饋接口參數(shù)分配

6．測試、監(jiān)控與診斷

圖7 變量表監(jiān)控

在STEP7管理器Blocks中建立變量表，在變量DB1.DBD 8（反饋接口Bytes 0～3）中監(jiān)控測量的編碼器值，通過變量DB1.DBX 13.6 （STS_C_UP）和DB1.DBX 13.7（STS_C_DN）監(jiān)控編碼器值的變化方向。

7．功能

    7．1計數(shù)輸入的控制：

   通過軟件門控制

   軟件門與硬件門(“與”邏輯操作)

   7．2門控功能

   軟件門：通過用戶程序控制

      當(dāng)使能軟件門控制位時，在參數(shù)配置里采用“interrupt counting
    procedure”，從裝載值開始計數(shù)，當(dāng)軟件門停止后再使能，計數(shù)從停止時的
  計數(shù)值開始繼續(xù)計數(shù)；

      在參數(shù)配置里采用“terminate counting procedure”，從裝載值開始計
  數(shù)，當(dāng)軟件門停止后再使能，計數(shù)從裝載值開始重新計數(shù)；

圖8 硬件門使用

    硬件門：在硬件門使能后，通過數(shù)字量輸入控制，功能和軟件門控制一樣。前提是如圖8所示，在參數(shù)“Function DI”里設(shè)置成“hardware gate”。

7．3鎖存功能

    鎖存與重新觸發(fā)：

    在硬件組態(tài)中參數(shù)配置“Function DI”使能“鎖存與重新觸發(fā)”后，在用戶程序中把軟件門使能，當(dāng)數(shù)字量輸入端有上升沿脈沖時，把當(dāng)前計數(shù)值鎖存。計數(shù)功能繼續(xù)進行，直到數(shù)字量輸入端有下一個上升沿脈沖，鎖存當(dāng)前計數(shù)值并開始從裝載值重新計數(shù)。

    如果你在這個過程中直接裝入裝載值，不會改變在反饋字中的鎖存值。如果關(guān)閉軟件門，只是中斷計數(shù)，而數(shù)字量輸入中鎖存和重新觸發(fā)功能仍然有效。

    注意在軟件門使能后，當(dāng)數(shù)字量輸入端有第一個上升沿時，計數(shù)模式開始進行，參考圖9鎖存和重新觸發(fā)功能時序圖。

圖9 鎖存和重新觸發(fā)功能時序圖

鎖存：

    在硬件組態(tài)參數(shù)配置“Function DI”中使能“鎖存”后，在用戶程序中把軟件門使能，當(dāng)數(shù)字量輸入端有上升沿脈沖時，鎖存計數(shù)值。計數(shù)功能繼續(xù)進行，直到數(shù)字量輸入端有下一個上升沿脈沖，鎖存新計數(shù)值。

    注意如果你在這個過程中直接裝入裝載值，不會改變在反饋字中的鎖存值。如果關(guān)閉軟件門，只是中斷計數(shù)，而數(shù)字量輸入中鎖存功能仍然有效。

圖10 鎖存功能時序圖

  7．4同步功能

同步功能只能在單次計數(shù)和周期計數(shù)模式下使用?？梢允褂眯D(zhuǎn)編碼器的零標(biāo)志位做為參考信號。先使能軟件門，然后使能同步控制位，在單次計數(shù)同步中，數(shù)字量輸入中從第一個上升沿脈沖開始從裝載值進行同步計數(shù)。而在周期計數(shù)同步中，數(shù)字量輸入中第一個上升沿脈沖和后續(xù)的每個上升沿脈沖使計數(shù)器從裝載值開始同步計數(shù)。在完成同步后，狀態(tài)位“STS_SYN”被置位。

圖11 同步功能時序圖

7．5在計數(shù)模式里對輸出的控制

    計數(shù)模板有一個數(shù)字量輸出和一個虛擬的數(shù)字量輸出（存在于反饋接口的狀態(tài)位上），可以存儲兩個比較值，依靠計數(shù)值和比較值的關(guān)系可以對輸出進行控制：

   （1）  直接對輸出進行控制

    使能控制位CTRL_DO1和CTRL_DO2，通過控制位SET_DO1和SET_DO2直接對輸出進行控制。狀態(tài)位STS_CMP1和STS_CMP2顯示了相應(yīng)的輸出狀態(tài)。直到這些狀態(tài)位被確認，他們一直保持現(xiàn)有狀態(tài)；如果沒有使能DO1和DO2，通過控制位SET_DO1和SET_DO2直接影響這些狀態(tài)位。

    下面四種輸出形式的使用情況和直接控制輸出類似，需要先裝載比較值，根據(jù)設(shè)定的比較條件對輸出進行控制。

   （2）  計數(shù)值>＝比較值

    舉例：設(shè)定一個比較值2000，當(dāng)計數(shù)值大于等于2000時，使能DO1輸出。

硬件組態(tài)：

圖12 比較值輸出

     計數(shù)模塊的參數(shù)設(shè)置如圖12所示，只需設(shè)置參數(shù)“Function DI”為“Counter>=comparison value”模式，其他參數(shù)設(shè)置參照圖4普通計數(shù)模式。

主程序：

//預(yù)設(shè)

      SET  

      S     DB1.DBX    4.0                 //置位軟件門

      S     DB1.DBX    4.4                 //使能DO1

//裝入比較值

      A     M    100.0                             //觸發(fā)位

      S     DB1.DBX    5.2

      L     DB1.DBD    4

      T     PQD  268

      L     2000

      T     DB1.DBD    0

      T     PQD  264

      AN    M    100.0

      R     DB1.DBX    5.2

      L     DB1.DBD    4

      T     PQD  268

//寫控制接口

      L     DB1.DBD    0                //寫8字節(jié)到 1SSI模塊

      T     PQD  264

      L     DB1.DBD    4                //輸出起始地址

      T     PQD  268

//讀反饋接口

      L     PID  264                      //從 1SSI模塊讀8字節(jié)

      T     DB1.DBD    8

      L     PID  268                      //輸入起始地址

      T     DB1.DBD   12

    監(jiān)控與測試：通過使能M100.0，裝入比較值1（2000），當(dāng)編碼器計數(shù)值大于等于2000時，使能輸出DO1，同時置位狀態(tài)位STS_CMP1（DB1.DBX14.3）和STS_DO1（DB1.DBX13.3）。

圖13 比較值<2000

圖14 比較值>＝2000

   （3）  計數(shù)值<＝比較值

   （4）  到達比較值時輸出脈沖

   （5）  到達比較值時開關(guān)輸出（僅限DO1）

第二部分：ET200S工藝模塊1Count5V/500kHz 

    工藝模塊1Count5V/500kHz的使用可參考第一部分的描述，其不同點主要體現(xiàn)在硬件接線和硬件組態(tài)的參數(shù)配置上。

1．硬件接線圖

    模塊只能連接5V增量型編碼器。

圖15 硬件接線圖

2．硬件組態(tài)和參數(shù)配置

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