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SIMATIC DP，總線連接 連接器，用于 PROFIBUS，帶有傾斜的 電纜轉(zhuǎn)接件，最高 1.5 MBaud， 絕緣壓穿連接， 15x 57.6x 39.5mm（寬x高x深）, 沒(méi)有總線連接電阻 和 PG 連接插座

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1 模塊介紹

1.1 模塊概述

ET200S 1STEP步進(jìn)模塊輸出脈沖控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，輸出脈沖數(shù)決定步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)的距離，輸出脈沖頻率決定步進(jìn)電機(jī)的速度。

模塊訂貨號(hào)：6ES7138-4DC00-0AB0

1.2 模塊特性

圖1 1STEP 步進(jìn)模塊

l  1個(gè)通道，可以用于控制1個(gè)步進(jìn)電機(jī)

l  參考點(diǎn)開(kāi)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(hào)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(gè)LED狀態(tài)指示

l  2種操作模式：尋找參考點(diǎn)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(hào)差分輸出

l  端子4、8：方向信號(hào)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(jiàn)4.2節(jié)）

端子6、7：參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)數(shù)字量輸入

3 硬件配置

1STEP 步進(jìn)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?qǐng)D2、圖3完成ET200S站安裝和接線。

2)  打開(kāi)STEP7,在管理器中新建一個(gè)項(xiàng)目，然后插入一個(gè)S7-300站。

3)  進(jìn)入硬件組態(tài)界面進(jìn)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(hào)槽和5號(hào)槽中分別插入PM-E DC24電源模塊和1STEP步進(jìn)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(shuō)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(dòng)停止頻率 Fss，計(jì)算公式Fss=Fb×n。

4) Time i：時(shí)間系數(shù)i，取值范圍1-255。此時(shí)間系數(shù)決定加速度和減速度a，單位為Hz/ms，計(jì)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停火輸入。缺省為外部脈沖使能輸入。

6) External Stop，Limit Stop：外部停止，限位停止信號(hào)類型，break contact為常閉信號(hào)，make contact為常看信號(hào)。缺省為常閉信號(hào)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(dòng)停止頻率 4Hz。

4)         時(shí)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(hào)類型為常閉信號(hào)輸入。

5 程序編制

5.1 模塊輸入輸出地址分配

1STEP 步進(jìn)模塊跟其它ET200S 功能模塊類似，都是通過(guò)直接讀寫(xiě)I/O地址對(duì)模塊進(jìn)行控制訪問(wèn)。

反饋信號(hào)（輸入），占用8個(gè)字節(jié)，輸入地址分配見(jiàn)表2。

控制信號(hào)（輸出），占用8個(gè)字節(jié)，輸出地址分配見(jiàn)表3。

輸入、輸出地址分配變量具體描述參見(jiàn) ET200S 位置控制操作手冊(cè)，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(xiàng)目示例程序

為了便于對(duì)該模塊地址中的位、字節(jié)、字等地址的讀寫(xiě)，通過(guò)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(duì)1STEP模塊的讀寫(xiě)訪問(wèn)通過(guò)MB地址區(qū)完成。

1STEP 模塊IO地址分配見(jiàn)圖5。

圖7 項(xiàng)目示例程序

6 模式說(shuō)明及示例

6.1 尋找參考點(diǎn)模式

通過(guò)執(zhí)行尋找參考點(diǎn)模式，對(duì)軸進(jìn)行同步，即建立機(jī)械零點(diǎn)與電氣零點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

6.1.1 尋找參考點(diǎn)模式說(shuō)明

Mode=1

參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)為常開(kāi)信號(hào)接入

尋找參考點(diǎn)輸出頻率 Fss、Fa

Fss 啟動(dòng)停止頻率，描述參見(jiàn) 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(jiàn) 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(jiàn)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(diǎn)

6.1.2 尋找參考點(diǎn)模式示例

本文示例按照?qǐng)D8模式進(jìn)行，即正方向?qū)ふ覅⒖肌?/span>

1. 通過(guò)變量表寫(xiě)輸出控制變量：

圖9 參考點(diǎn)模式控制變量

1) M24.0=1  尋找參考點(diǎn)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(kāi)關(guān)信號(hào)為常閉輸入，所以當(dāng)沒(méi)有軟限位開(kāi)關(guān)激活時(shí)，應(yīng)該有信號(hào)輸入。參見(jiàn)4.2.2節(jié)。

3) M25.2=0  不激活軟件脈沖使能信號(hào)。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(hào)輸入，此時(shí)就不再使用內(nèi)部軟件脈沖使能信號(hào)。參見(jiàn)4.2.2節(jié)。

4) 置位M24.4，然后復(fù)位M24.4（下降沿信號(hào)有效），啟動(dòng)尋找參考點(diǎn)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(guò)變量表讀輸入狀態(tài)變量：

圖10 參考點(diǎn)模式狀態(tài)變量

1) M15.2=1外部脈沖使能信號(hào)激活。

2) M15.0=1 驅(qū)動(dòng)使能。

3) 尋找參考點(diǎn)啟動(dòng)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(diǎn)開(kāi)關(guān)信號(hào)M15.1。

4) M15.1=1 參考點(diǎn)信號(hào)達(dá)到，尋找參考點(diǎn)完成。M14.4=1，同步操作完成，M14.2=1 位置到達(dá)，M15.3=1 尋找參考點(diǎn)停止。

6.2 增量模式

增量模式是1STEP 主要工作模式。通過(guò)該工作模式可以控制步進(jìn)電機(jī)按照給定的速度移動(dòng)給定的距離。

6.2.1 增量模式說(shuō)明

Mode=0

輸出脈沖數(shù)決定步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)的距離，最大脈沖數(shù)1048575

輸出脈沖頻率決定步進(jìn)電機(jī)的速度

增量模式輸出頻率  Fss、Fa

方向信號(hào)作為啟動(dòng)信號(hào)

注意：脈沖數(shù)對(duì)應(yīng)的實(shí)際位移量和脈沖頻率對(duì)應(yīng)的實(shí)際速率由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器確定，不再1STEP模塊中進(jìn)行設(shè)置。

6.2.2 增量模式示例

1. 通過(guò)變量表寫(xiě)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(kāi)關(guān)信號(hào)為常閉輸入，所以當(dāng)沒(méi)有軟限位開(kāi)關(guān)激活時(shí)，應(yīng)該有信號(hào)輸入。參見(jiàn)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(guò)MB21-23組成20位地址長(zhǎng)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(méi)有使用

本示例中賦值為0x100，即256個(gè)脈沖。 

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

2．通過(guò)變量表讀輸入狀態(tài)變量：

圖12 增量模式狀態(tài)變量

新型ET200S FC使用的固件版本是V3.0，這是 SINAMICS G120 的固件平臺(tái)。除了功能有所改進(jìn)以外，還增加了新的功能。能夠通過(guò) Profidrive 4.0 行規(guī)控制訪問(wèn) ET 200S FC 變頻器。而且ET200S FC變頻器執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文1，不再需要使用 FB100 通信功能塊；不再具有參數(shù)通道，可以使用 Profidrive 4.0 的非循環(huán)數(shù)據(jù)集 (DS47) 讀取變頻器中的參數(shù)或向其中寫(xiě)入?yún)?shù)。本文主要通過(guò)一個(gè)示例介紹對(duì)ET200S FC(Firmware V3.0)進(jìn)行參數(shù)讀寫(xiě)的方法，并不涉及使用軟件STARTER調(diào)試ET200S FC的過(guò)程。

1 新型ET200S FC的訂貨信息
新型ET200S FC可通過(guò)指定下列訂貨號(hào)[MLFB]訂購(gòu)控制模塊和功率單元，注意控制單元和功率單元必須都為新型的才可以組合使用。

表1 ET200S FC控制模塊和功率單元訂貨號(hào)

2 參數(shù)讀寫(xiě)示例

2.1 項(xiàng)目要求
本示例是介紹連接在PROFINET總線上的ET200S FC的參數(shù)讀寫(xiě)，因此對(duì)STEP7軟件和接口模塊硬件的版本有些要求。

2.1.1 使用軟件
需要STEP7 V5.4 SP4或以上版本，如果在STEP 7 硬件組態(tài)中找不到時(shí)，需要在線更新硬件或安裝硬件升級(jí)包HSP2023 V1.2 。

2.1.2 使用的接口模塊
IM151-3 PN ST (6ES7-151-3AA23-0AB0)版本號(hào)V6.0以上

2.2 硬件配置

硬件的配置大致分為三個(gè)過(guò)程

• ® 設(shè)置SIMATIC S7 PROFINET IO 接口
• ® 配置ET200S站
• ® 設(shè)置ET200S FC

1、 在CPU的PN IO接口激活PROFINET IO System

圖 1在CPU中插入PROFINET IO System

2、插入ET200S站

圖2在硬件列表中選擇ET200S接口模塊

3、設(shè)置ET200S站的設(shè)備名和IP地址

圖3修改IO設(shè)備名和IP地址

4、將ET200S FC的控制單元ICU24配置到ET200S站的相應(yīng)槽號(hào)，功率單元不需要配置。

圖 4 在硬件列表中選擇電源和ET200S FC的控制單元ICU

圖 5 在ET200S站的槽中插入電源模塊和ICU24

5、設(shè)置ICU24的輸入輸出地址，這里采用的是系統(tǒng)默認(rèn)生成的地址，此地址在后面的參數(shù)讀寫(xiě)中要使用。

圖 6 設(shè)定地址

項(xiàng)目配置完成后編譯保存，接下來(lái)編寫(xiě)程序?qū)?shù)進(jìn)行讀寫(xiě)。

2.3 讀寫(xiě)參數(shù)

2.3.1 數(shù)據(jù)記錄47的結(jié)構(gòu)
使用控制器的非循環(huán)讀寫(xiě)功能，通過(guò) Profidrive 4.0 的數(shù)據(jù)記錄 (DS47) 讀取變頻器中的參數(shù)或向其中寫(xiě)入?yún)?shù)。示例中的ET200S FC連接在PROFINET網(wǎng)絡(luò)中，所以使用系統(tǒng)功能塊SFB52/53進(jìn)行讀寫(xiě)操作。數(shù)據(jù)記錄（DS47）有特殊的結(jié)構(gòu)，主要分為三個(gè)部分，報(bào)頭、參數(shù)地址和參數(shù)值。參數(shù)請(qǐng)求和應(yīng)答的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和具體含義如下：

表 2 參數(shù)請(qǐng)求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

表 3 參數(shù)應(yīng)答數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

表 4 參數(shù)請(qǐng)求結(jié)構(gòu)字段說(shuō)明

表 5 參數(shù)應(yīng)答結(jié)構(gòu)字段說(shuō)明

2.3.2 讀參數(shù)值
為了向ET200S FC寫(xiě)數(shù)據(jù)記錄（DS47），先根據(jù)參數(shù)請(qǐng)求結(jié)構(gòu)建立數(shù)據(jù)塊DB47。同樣，為了從ET200S FC讀取數(shù)據(jù)記錄（DS47），根據(jù)參數(shù)應(yīng)答結(jié)構(gòu)建立數(shù)據(jù)塊DB48。

圖7 DB47結(jié)構(gòu)

圖 8 DB48結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)塊建立后，按照數(shù)據(jù)記錄的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)根據(jù)需要對(duì)DB47進(jìn)行賦值，用系統(tǒng)功能塊SFB53寫(xiě)數(shù)據(jù)記錄方式將參數(shù)讀請(qǐng)求發(fā)送到ET200S FC然后使用系統(tǒng)功能塊SFB52讀出應(yīng)答的數(shù)據(jù)記錄，存儲(chǔ)到DB48中。示例中讀取參數(shù)r0027實(shí)際輸出電流值。要讀取一個(gè)參數(shù)，應(yīng)該使Request ID為1，參數(shù)號(hào)27轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制后1B。要讀取參數(shù)值，因此設(shè)置Attribute為10。

圖 9 賦值后的DB47

圖 10讀出參數(shù)r0027的實(shí)際值存放在DB48中

存放在DB48的數(shù)據(jù)記錄的含義

• ® Request_reference:B#16#01--> 請(qǐng)求和應(yīng)答之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
• ® Request_ID: B#16#01 --> 讀操作的應(yīng)答。
• ® AxisNo:B#16#01 -> 驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)備號(hào)和請(qǐng)求對(duì)應(yīng)
• ® Number_of_parameters:B#16#01 --> 讀一個(gè)參數(shù)
• ® Buffer[0]:B#16#43 --> 數(shù)值的格式為雙字
• ® Buffer[1]:B#16#01 --> 有1個(gè)數(shù)值
• ® Buffer[2]- Buffer[5]:DW#16#4314A3AE --> 轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)為2.32249，說(shuō)明實(shí)際輸出電流為2.32249安培。

2.3.3 寫(xiě)參數(shù)值
下面說(shuō)明如何修改參數(shù)值，示例中要修改的參數(shù)為P1082[0]（電機(jī)最高運(yùn)行頻率），這是一個(gè)參數(shù)組，因此要指定修改的下標(biāo)。修改參數(shù)應(yīng)該使Request ID為2，參數(shù)號(hào)1082轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制后43A。要修改參數(shù)值，因此設(shè)置Attribute為10。同時(shí)要修改的這一參數(shù)的數(shù)據(jù)類型是浮點(diǎn)數(shù)，因此要設(shè)置Format為8。同樣，根據(jù)參數(shù)請(qǐng)求結(jié)構(gòu)建立數(shù)據(jù)塊DB49，由于要修改參數(shù)值因此增加了參數(shù)值部分。在程序中對(duì)DB49中相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行賦值后，調(diào)用SFB53寫(xiě)數(shù)據(jù)記錄方式將參數(shù)P1082[0]的值由默認(rèn)值50.0修改為70.0。

圖 11 DB49結(jié)構(gòu)

參數(shù)修改完成后，可以通過(guò)上一節(jié)讀參數(shù)值的方法將P1082[0]的參數(shù)值讀出來(lái)，見(jiàn)圖12，其中字節(jié)Buffer[2]- Buffer[5]:DW#16#428C0000 --> 轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)為70.0，說(shuō)明參數(shù)修改成功。

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