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1、S7-200 PLC 脉冲输出脉冲输出 MAP 库文件的使用库文件的使用Application of S7-200 PTO MAP LibGetting Start Edition (2011 年 3 月)摘摘 要要该文档提供了 S7-200 PLC 脉冲输出指令库 MAP 的使用说明。该库基于 S7-200 PLC 本体脉冲输出指令，用于帮助用户实现较复杂的定位功能，控制伺服驱动或步进电机。关键词关键词S7-200 PLC；脉冲输出；MAPKey WordsS7-200 PLC；PTO；MAP目目 录录 1 概述概述2 MAP 库的应用库的应用2.1 MAP 库的基本描述2.2 输入输出点定
2、义2.3 MAP 库的背景数据块2.4 功能块介绍2.4.1 Q0_x_CTRL2.4.2 Scale_EU_Pulse2.4.3 Scale_ Pulse_EU2.4.4 Q0_x_Home2.4.5 Q0_x_MoveRelative2.4.6 Q0_x_MoveAbsolute2.4.7 Q0_x_MoveVelocity2.4.8 Q0_x_Stop2.4.9 Q0_x_LoadPos2.5 校准2.6 寻找参考点的若干种情况1 概述概述 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
3、-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
4、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 库的应用库的应用2.1 MAP 库的基本描述库的基本描述现在，200 系列 PLC 本体 PTO 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
5、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
6、位开关(Fwd_Limit)，一个是反向限位开关(Rev_Limit)。绝对位置 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). 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Smin 以避免物件滑出轨道尽头。图 32.2 输入输出点定义输入输出点定义应用 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 Q0.0MAP SERV Q0.1脉冲输出Q0.0Q0.1方向输出Q0.2Q0.3参考点输入I0.0I0.1所用的高速计数器
7、HC0HC3高速计数器预置值SMD 42SMD 142手动速度SMD 172SMD 182表 32.3 MAP 库的背景数据块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
8、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 +VD5Ramp 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 = Velocity_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_
9、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_Error+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Deceleration_factor+VD33减速因子 =(Velocity_SS Velocity_Max) /accel_dec_
10、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-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
11、_SSINDINTPulse/sec.启动/停止频率Velocity_MaxINDINTPulse/sec.最大频率accel_dec_timeINREALsec.最大加减速时间Fwd_LimitINBOOL 正向限位开关Rev_LimitINBOOL 反向限位开关C_PosOUTDINTPulse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
12、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 0.02 32.0 秒，但最好不要小于 0.5 秒。警告：超出警告：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！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
13、块如图 6，功能描述见表 6。图 6 参数类型格式单位意义InputINREALmm or mm/s欲转换的位移或速度PulsesINDINTPulse /revol.电机转一圈所需要的脉冲数E_UnitsINREALmm /revol.电机转一圈所产生的位移OutputOUTDINTPulse 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InputINRE
14、ALPulse or pulse/s欲转换的脉冲数或脉冲频率PulsesINDINTPulse /revol.电机转一圈所需要的脉冲数E_UnitsINREALmm /revol.电机转一圈所产生的位移OutputOUTDINTmm or 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EXECUTEINBOOL 寻找参考点的执行位PositionINDINTPulse参考点的绝对位移Start_DirINBOOL 寻找参考点的起始方向（0=反向，1=正向）DoneOUTBOOL 完成位（1=完
15、成）ErrorOUTBOOL 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 limit 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
16、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。图 9 参数类型格式单位
