1、概述
s7-200 有兩個 置pto/pwm 發(fā)生器，用以建立高速脈沖串（pto）或脈寬調(diào)節(jié)（pwm） 信號波形。
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電機或伺服電機的速度和位置的開環(huán)控制。置pto功能提供了脈沖串輸出，脈沖周期和數(shù)量可由用戶控制。但應(yīng)用程序必須通過plc內(nèi)置i/o 提供方向和限位控制。
為了簡化用戶應(yīng)用程序中位控功能的使用，step7--micro/win 提供的位控向?qū)Э梢詭椭趲追昼妰?nèi)全部完成pwm，pto或位控模塊的組態(tài)。向?qū)Э梢陨晌恢弥噶?，用戶可以用這些指令在其應(yīng)用程序中為速度和位置提供動態(tài)控制。
2、開環(huán)位控用于步進電機或伺服電機的基本信息
借助位控向?qū)ЫM態(tài)pto 輸出時，需要用戶提供一些基本信息，逐項介紹如下：
⑴ 最大速度 （max_speed）和啟動/停止速度 （ss_speed）
圖1是這2 個概念的示意圖。
max_speed是允許的操作速度的最大值，它應(yīng)在電機力矩能力的范圍。驅(qū)動負載所需的力矩由摩擦力、慣性以及加速/減速時間決定。
圖1 最大速度和啟動/停止速度示意
ss_speed：該數(shù)值應(yīng)滿足電機在低速時驅(qū)動負載的能力，如果ss_speed的數(shù)值過低，電機和負載在運動的開始和結(jié)束時可能會搖擺或顫動。如果ss_speed的數(shù)值過高，電機會在啟動時丟失脈沖，并且負載在試圖停止時會使電機超速。通常，ss_speed 值是max_speed 值的5%至15%。
⑵加速和減速時間
加速時間accel_time：電機從ss_speed速度加速到max_speed速度所需的時間。
減速時間decel_time：電機從max_speed速度減速到ss_speed速度所需要的時間。
圖2 加速和減速時間
加速時間和減速時間的缺省設(shè)置都是1000毫秒。通常電機可在小于1000 毫秒的時間工作。參見圖2。這2個值設(shè)定時要以毫秒為單位。
注意：電機的加速和失速時間要過測試來確定。開始時，您應(yīng)輸入一個較大的值。逐漸減少這個時間值直至電機開始失速，從而優(yōu)化您應(yīng)用中的這些設(shè)置。
⑶移動包絡(luò)
一個包絡(luò)是一個預(yù)先定義的移動描述，它包括一個或多個速度，影響著從起點到終點的移動。一個包絡(luò)由多段組成，每段包含一個達到目標速度的加速/減速過程和以目標速度勻速運行的一串固定數(shù)量的脈沖。位控向?qū)峁┮苿影j(luò)定義界面，在這里，您可以為您的應(yīng)用程序定義每一個移動包絡(luò)。pto 支持最大100 個包絡(luò)。
定義一個包絡(luò)，包括如下幾點：①選擇操作模式；②為包絡(luò)的各步定義指標。③為包絡(luò)定義一個符號名。
⑴選擇包絡(luò)的操作模式：
pto支持相對位置和單一速度的續(xù)轉(zhuǎn)動，如圖3所示，相對位置模式指的是運動的終點位置是從起點側(cè)開始計算的脈沖數(shù)量。單速續(xù)轉(zhuǎn)動則不需要提供終點位置，pto一直持續(xù)輸出脈沖，直至有其他命令發(fā)出，例如到達原點要求停發(fā)脈沖。
圖3 一個包絡(luò)的操作模式
⑵包絡(luò)中的步
一個步是工件運動的一個固定距離，包括加速和減速時間 的距離。pto 每一包絡(luò)最大允許29 個步。
每一步包括目標速度和結(jié)束位置或脈沖數(shù)目等幾個指標。圖4 所示為一步、兩步、三步和四步包絡(luò)。注意一步包絡(luò)只有一個常速段，兩步包絡(luò)有兩個常速段，依次類推。步的數(shù)目與包絡(luò)中常速段的數(shù)目一致。
圖4 包絡(luò)的步數(shù)示意
3、使用位控向?qū)Ь幊?br>step7 v4.0 軟件的位控向?qū)茏詣犹幚韕to脈沖的單段管線和多段管線、脈寬調(diào)
制、sm 位置配置和創(chuàng)建包絡(luò)表。
本節(jié)將給出一個在yl-335a 上實現(xiàn)的簡單工作任務(wù)例子，闡述使用位控向?qū)Ь幊痰姆椒ê筒襟E。表1 是yl-335a 上實現(xiàn)步進電機運行所需的運動包絡(luò)。
表1 步進電機運行的運動包絡(luò)
1、使用位控向?qū)Ь幊痰牟襟E如下：
1）為s7--200 plc選擇選項組態(tài) 置pto/pwm操作。
在step7 v4.0軟件命令菜單中選擇工具→位置控制向?qū)Р⑦x擇配置s7-200plc內(nèi)
置pto/pwm操作，如圖5所示。
圖5 位控向?qū)咏缑?br>2）單擊“下一步”選擇“qo.0”，再單擊“下一步”選擇“線性脈沖輸出 pto）”
圖5 選擇pto或pwm界面
3）單擊“下一步”后，在對應(yīng)的編輯框中輸入max_speed 和ss_speed 速度值。輸入最高電機速度“90000”，把電機啟動/停止速度設(shè)定為“600”。這時，如果單擊min_speed值對應(yīng)的灰色框，可以發(fā)現(xiàn)，min_speed值改為600，注意：min_speed值由計算得出。用戶不能在此域中輸入其他數(shù)值。
圖6
4）單擊“下一步”填寫電機加速時間“1500”和電機減速時間 “200”
圖7 設(shè)定加速和減速時間
5）接下來一步是配置運動包絡(luò)界面，見圖8。
圖8 配置運動包絡(luò)界面
該界面要求設(shè)定操作模式、1個步的目標速度、結(jié)束位置等步的指標，以及定義這一包絡(luò)的符號名。（從第0個包絡(luò)第0步開始）
在操作模式選項中選擇相對位置控制，填寫包絡(luò)“0”中數(shù)據(jù)目標速度“60000”，結(jié)束位置“85600”，點擊“繪制包絡(luò)”，如圖9所示，注意，這個包絡(luò)只有1步。包絡(luò)的符號名按默認定義。這樣，第0個包絡(luò)的設(shè)置，即從供料站→加工站的運動包絡(luò)設(shè)置就完成了?，F(xiàn)在可以設(shè)置下一個包絡(luò)。
圖9 設(shè)置第0個包絡(luò)
點擊“新包絡(luò)”，按上述方法將下表中上3個位置數(shù)據(jù)輸入包絡(luò)中去。
表中最后一行低速回零，是單速連續(xù)運行模式，選擇這種操作模式后，在所出現(xiàn)的界面中（見圖10），寫入目標速度“20000”。界面中還有一個包絡(luò)停止操作選項，是當(dāng)停止信號輸入時再向運動方向按設(shè)定的脈沖數(shù)走完停止，在本系統(tǒng)不使用。
6）運動包絡(luò)編寫完成單擊“確認”，向?qū)鬄檫\動包絡(luò)指定v存儲區(qū)地址（建議地址為vb75～vb300），默認這一建議，單擊“下一步”出現(xiàn)圖11，單擊 “完成”。
圖11 生成項目組件提示
2、項目組件
運動包絡(luò)組態(tài)完成后，向?qū)樗x的配置生成三個項目組件（子程序），分別是：ptox_run子程序（運行包絡(luò)），ptox_ctrl子程序（控制）和ptox_man子程序（手動模式）子程序。一個由向?qū)Мa(chǎn)生的子程序就可以在程序中調(diào)用如圖12所示。
圖12 三個項目組件
它們的功能分述如下：
⑴ ptox_run子程序（運行包絡(luò)）：命令 plc 執(zhí)行存儲于配置／包絡(luò)表的特定包絡(luò)中的運動操作。運行這一子程序的梯形圖如圖13所示。
圖13 運行ptox_run子程序
en位：啟用此子程序的使能位。
start參數(shù)：包絡(luò)的執(zhí)行的啟動信號。對于在start參數(shù)已開啟且pto當(dāng)前不活動時的每次掃描，此子程序會激活pto。為了確保僅發(fā)送一個命令，請使用上升緣以脈沖方式開啟start參數(shù)。
profile（包絡(luò)）參數(shù)：包含為此運動包絡(luò)指定的編號或符號名。
abort（終止）參數(shù)命令，開啟時位控模塊停止當(dāng)前包絡(luò)并減速至電機停止。
done（完成）參數(shù)：當(dāng)模塊完成本子程序時，此參數(shù) on。
error（錯誤）參數(shù)：包含本子程序的結(jié)果。
c_profile參數(shù)：包含位控模塊當(dāng)前執(zhí)行的包絡(luò)。
c_step參數(shù)：包含目前正在執(zhí)行的包絡(luò)步驟。
⑵ ptox_ctrl子程序：（控制）啟用和初始化與步進電機或伺服電機合用的pto輸出。請在用戶程序中只使用一次，并且請確定在每次掃描時得到執(zhí)行。即始終使用sm0.0作為en的輸入，如圖14所示。
圖14 運行ptox_ctrl子程序
i_stop（立即停止）輸入：開關(guān)量輸入。當(dāng)此輸入為低時，pto功能會正常工作。當(dāng)此輸入變?yōu)楦邥r，pto立即終止脈沖的發(fā)出。
d_stop（減速停止）輸入：開關(guān)量輸入。當(dāng)此輸入為低時，pto功能會正常工作。當(dāng)此輸入變?yōu)楦邥r，pto會產(chǎn)生將電機減速至停止的脈沖串?！巴瓿伞陛敵觯洪_關(guān)量輸出。當(dāng)“完成”位被設(shè)置為高時，它表明上一個指令也已執(zhí)行。
error（錯誤）參數(shù)：包含本子程序的結(jié)果。當(dāng)“完成”位為高時，錯誤字節(jié)會報告無錯誤或有錯誤代碼的正常完成。如果pto向?qū)У膆sc計數(shù)器功能已啟用，c_pos參數(shù)包含用脈沖數(shù)目表示的模塊；否則此數(shù)值始終為零。
⑶ ptox_man子程序（手動模式）：將pto輸出置于手動模式。這允許電機啟動、停止和按不同的速度運行。當(dāng)ptox_man子程序已啟用時，任何其他pto子程序都無法執(zhí)行。運行這一子程序的梯形圖如圖15所示。
圖15 運行ptox_man子程序
run（運行/停止）參數(shù)：命令pto加速至指定速度（speed（速度）參數(shù)）。您可以在電機運行中更改speed參數(shù)的數(shù)值。停用run參數(shù)命令pto減速至電機停止。當(dāng)run已啟用時，speed參數(shù)確定著速度。速度是一個用每秒脈沖數(shù)計算的dint（雙整數(shù)）值。您可以在電機運行中更改此參數(shù)。
error（錯誤）參數(shù)包含本子程序的結(jié)果。
如果pto向?qū)У膆sc計數(shù)器功能已啟用，c_pos參數(shù)包含用脈沖數(shù)目表示的模塊；否則此數(shù)值始終為零。
注：
脈沖速率是指每秒發(fā)多少個脈沖，用來控制電機速度
脈沖數(shù)量是指一共發(fā)的脈沖個數(shù)，用來控制電機行程
脈沖速率x時間=脈沖數(shù)量
電機速度x時間=電機行程