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1、S7-200 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
2、须通过 PLC 内置I/O 或扩展模块提供方向和限位控制。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： 10s(100K)到 65535s 或者 2ms 到 65535ms。图 1200 系列的 PLC 的最大脉冲输出频率除 CPU224XP 以外均为 20kHz。CPU224XP 可达100kHz。如表 1 所示：表 12 MAP 库的应用2.1 MAP 库的基本描述现在，200 系列 PLC 本体 PTO
3、 提供了应用库 MAP SERV Q0.0 和 MAP SERV Q0.1，分别用于 Q0.0 和 Q0.1 的脉冲串输出。如图 2 所示：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Q0_x_MoveRelative 执行一次相对位移运动Q0_x_MoveAbsolute 执行一次绝对位移运动Q0_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_Pulse 将距离值转化为脉冲数Scale_Pulse_EU
4、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) ，一个是反向限位开关 (Rev_Limit)。 C_Pos 的计数值格式为 DINT ，所以其计数范围为(-2.147.483.648 to +2.147.483.647). 绝对位置Smin 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出足够的裕量图 32.2 输入输出点定
5、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 Q0.0 MAP SERV Q0.1脉冲输出 Q0.0 Q0.1方向输出 Q0.2 Q0.3参考点输入 I0.0 I0.1所用的高速计数器 HC0 HC3高速计数器预置值 SMD 42 SMD 142手动速度 SMD 172 SMD 182表 32.3 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），如表 4：符号名 相对地址 注释Disable_Auto_Stop +V0.0
6、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 +VD5 Ramp time = accel_dec_time（加减速时间）Max_Speed_DI +VD9 最大输出频率 = Velocity_MaxSS_Speed_DI +VD13 最小输出频率 = Velo
7、city_SSHoming_State +VD18 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 寻找参考点时的高速(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PTO0_LDPOS_Erro
8、r +VB28 使用 Q0_x_LoadPos 时的故障信息(16#00 = 无故障, 16#FF = 故障)Target_Location +VD29 目标位置减速因子 =(Velocity_SS Velocity_Max) /Deceleration_factor +VD33accel_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)表 42.4 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
9、-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 Q0_x_CTRL该块用于传递全局参数，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。图 5参数 类型 格式 单位 意义Velocity_SS IN DINT Pulse/sec. 启动/停止频率Velocity_Max IN DINT Pulse/sec. 最大频率accel_dec_time IN REAL sec. 最大加减速时间Fwd_Limit IN BOOL 正向限位开关Rev_Limit IN BOOL 反向限位
10、开关C_Pos OUT DINT Pulse 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 0.0
11、2 32.0 秒，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。图 6参数 类型 格式 单位 意义Input IN REAL mm or mm/s 欲转换的位移或速度Pulses IN DINT Pulse /revol. 电机转一圈所需要的脉冲数E_Units IN REAL mm /revol. 电机转一圈所产生的位移Output OUT D
12、INT Pulse or pulse/s 转换后的脉冲数或脉冲频率表 6下面是该功能块的计算公式：2.4.3 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。图 7 参数 类型 格式 单位 意义Input IN REAL Pulse or pulse/s 欲转换的脉冲数或脉冲频率Pulses IN DINT Pulse /revol. 电机转一圈所需要的脉冲数E_Units IN REAL mm /revol. 电机转一圈所产生的位移Output OUT DINT mm or
13、mm/s 转换后的位移或速度表 7下面是该功能块的计算公式：2.4.4 Q0_x_Home功能块如图 8，功能描述见表 8。图 8参数 类型 格式 单位 意义EXECUTE IN BOOL 寻找参考点的执行位Position IN DINT Pulse 参考点的绝对位移寻找参考点的起始方向Start_Dir IN BOOL （0=反向， 1=正向）Done OUT BOOL 完成位（1= 完成）Error OUT BOOL 故障位（1= 故障）表 8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 limi
14、t switch (“Fwd_Limit” or “Rev_Limit”)后，减速至停止，然后开始相反方向的寻找；当碰到参考点开关(input I0.0; withQ0_1_Home: I0.1)的上升沿时，开始减速到 “Homing_Slow_Spd”。如果此时的方向与 “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
15、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4 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_Spd 继续寻找过程（在参考点已经在 Homing_Fast_Spd 的速度下被发现之后）10 故障（在两个限位开关之间并未发现参考点）表 92.4.5 Q0_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
16、。图 9参数 类型 格式 单位 意义EXECUTE IN BOOL 相对位移运动的执行位Num_Pulses IN DINT Pulse 相对位移（必须1）预置频率(Velocity_SS = Velocity =Velocity IN DINT Pulse/sec.Velocity_Max)预置方向Direction IN BOOL （0=反向， 1=正向）Done OUT BOOL 完成位（1= 完成）表 102.4.6 Q0_x_MoveAbsolute该功能块用于让轴以指定的速度，运动到指定的绝对位置。功能块如图 10，功能描述见表11。图 10参数 类型 格式 单位 意义EXECUTE IN BOOL 绝对位移运动的执行位Position IN DINT Pulse 绝对位移预置频率Velocity IN DINT Pulse/sec. (Velocity_SS = Velo
