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ET200S 1 步進模板使用入門
ET200S 1 5V/204KHz 步進模板入門

1. 模板介紹
1.1 總覽
ET200S 1 步進模板輸出脈沖來控制步進電機 ，輸出脈沖的數(shù)量決定步進電機的運動距離，輸出脈沖的頻率決定步進電機的速度。
模板訂貨號: 6ES7138-4DC00-0AB0
1.2 模板參數(shù)

圖. 1: 步進電機模板

• 1 通道，可控制1個步進電機
• 數(shù)字量輸入的參考點開關(guān)
• 外部停止或者外部脈沖使能數(shù)字輸入
• 脈沖和方向信號時RS422的差分輸出模式
• 最大輸出頻率: 204kHZ
• 最大脈沖數(shù): 1048575
• 4 LED 狀態(tài)指示燈
• 2 操作模式：尋找參考點和增量模式

2. 模板接線

圖. 2: 步進模板接線圖

• 端子1和5：脈沖差分信號
• 端子4和8：差分輸出的方向信號
• 端子2和3：外部停止或者外部脈沖使能數(shù)字量輸入ID。(功能選擇見 4.2 )
• 端子6和7：數(shù)字量輸入?yún)⒖键c開關(guān)

3. 硬件配置
步進模板可以安裝在ET 200S接口模板或者 ET200S CPU后面。
本文使用 IM151-7 CPU 為例。

表 1: 軟件和硬件配置

圖. 3: ET200S 站的配置圖
4. 硬件和參數(shù)設(shè)置
4.1 硬件配置
1) 根據(jù)圖. 2 和圖. 3完成ET200S的接線
2) 打開STEP7，創(chuàng)建一個新項目，并插入一個S7-300站
3) 從硬件目錄中選擇IM151-7 CPU直接拖拽到站配置窗口

圖. 4: 插入IM151-7 CPU
4) 依次在4槽和5槽插入電源模板 PM-E DC24 和步進模塊

圖. 5: 硬件配置
4.2 模板參數(shù)配置

圖. 6: 步進模塊參數(shù)接口
4.2.1 模板參數(shù)說明
1) 組診斷：組診斷
2) 基準(zhǔn)頻率：基準(zhǔn)頻率，以Hz為單位，標(biāo)識Fb
3) 增益 n: 增益系數(shù) n，值范圍 1-255. 此增益系數(shù)決定啟動/停止頻率 Fss，并且計算公式為： Fss=Fb×n
4) 時間 i: 時間系數(shù) i, 值范圍 1-255. 該時間系數(shù)以Hz/ms決定加速和減速，計算公式為: a = Fb ×R / (i×0.128 ms)
5)功能 DI: 數(shù)字量輸入DI 功能可選，可以被組態(tài)為外部脈沖輸入或者外部停止信號，缺省是外部脈沖且已使能。
6) 外部 Stop, 限位 Stop: 外部 stop, 信號類型停止開關(guān). 接觸器觸點是常閉信號，以確保該接觸器信號，缺省是讀取常閉信號。
4.2.2 本文所例參數(shù)設(shè)置如下
本例參數(shù)配置見圖. 6.
1) 沒有激活組診斷
2) 基準(zhǔn)頻率 4Hz
3) 乘法系數(shù) 1, 啟動/停止頻率 4Hz
4) 時間系數(shù) 1, 加速/ 減速 31.25 Hz/ms
5) 使能外部輸入脈沖
6) 外部輸入停止和限位信號為常閉類型
5. 編程
5.1 模板輸入/輸出地址分配
與其它ET200S功能塊類似，1STEP步進模板也通過直接讀寫I/O地址來對模板進行控制和訪問的。
反饋信號 (輸入), 占用 8 字節(jié). 如表 2 輸入地址分配所示。
控制信號 (輸出), 占用 8 字節(jié). 如表 3 輸出地址分配所示。
有關(guān)輸入和輸出變量分配的詳細信息請參閱 ET200S 位置控制和操作手冊。鏈接如下:
/cs/document/9260790?caller=view&lc=en-WW

表 2: 輸入地址分配

表 3: 輸出地址分配

5.2 項目例程
為了更好的實現(xiàn)按位，字節(jié)或字對模板進行讀寫，在梯形圖中使用MOVE指令接收輸入數(shù)據(jù)PIB272-PIB279 到MB10-MB17發(fā)送MB20-MB27到PQB272-PQB279，對1STEP模板的讀寫訪問均通過MB地址來進行。 
1STEP模板地址分配見圖. 5 

圖. 7: 例程編程
6. 模式描述和舉例

6.1 Search-for-reference-point 模式
通過執(zhí)行search-for-reference-point 模式來同步軸, 即.在機械零位和電氣零位之間創(chuàng)建連接關(guān)系。 
6.1.1 Search-for-reference-point 模式
Mode=1
參考點按照常開信號訪問
搜尋參考點輸出頻率 Fss 和 Fa。
Fss 啟動停止頻率，見章節(jié) 4.2.1相關(guān)描述。
Fa 輸出頻率: Fa = Fb ×G × R
Fb: 基準(zhǔn)頻率. 在1STEP 模板參數(shù)中設(shè)置。 見章節(jié) 4.2.1相關(guān)描述。
增益 G: 增益系數(shù) G. 值范圍: 1-255, 參見模板輸出地址字節(jié): 0。
減少 R：減少系數(shù) R. 模板輸出地址字節(jié)4的第7位信號，參見表 3.模板輸出地址4.7=0, R=1. 模板輸出地址 4.7=0, R=0.1.

圖. 8: 搜尋參考點
6.1.2 search-for-reference-point模式例程
本例模式見圖. 8, viz. 搜尋 CW 方向.

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 search-for-reference-point 模式 = 1
   2) M25.0=1, M25.1=1: 因為之前的模板參數(shù)配置中的限位開關(guān)是常閉輸入模式，在軟件限位信號觸發(fā)前為信號輸入?yún)⒁娬鹿?jié) 4.2.2.
   3) M25.2=0: 沒有激活軟件脈沖使能信號，因之前的模板參數(shù)配置中DI已經(jīng)作為外部脈沖信號使能，內(nèi)部軟件脈沖使能信號在此時不會使用，參見章節(jié) 4.2.2.
   4) 置位M24.2, 然后復(fù)位M24.4 (下降沿有效), 啟動search-for-reference-point模式. 輸出脈沖頻率為 Fa.
   5) MB20=1, M24.7=0: 增益系數(shù) G = 1, 減少系數(shù) R = 1, 頻率 ：
   Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz。
    
2. 通過變量表讀輸入狀態(tài)：
   
   圖. 10: 參考點模式變量表
   1) M15.2=1: 觸發(fā)外部脈沖使能信號
   2) M15.0 = 1: 驅(qū)動使能
   3) 之后 search-for-reference point啟動,  M14.0=1 位置被激活,  M15.7=1 位置被執(zhí)行. 等待參考點開關(guān)信號 M15.1.
   4) M15.1=1: 參考點信號到達, 尋找參考點已完成 M14.4=1,同步操作完成, M14.2=1,位置到達, M15.3=1, 尋找參考點結(jié)束。

6.2 增量模式
增量模式是 1STEP 的主要操作模式. 該操作模式可控制步進電機移動按照設(shè)定速度移動到一個指定位置。
6.2.1 增量模式描述
Mode=0
輸出脈沖的數(shù)量決定步進電機的移動距離，最大值脈沖值為 1048575.
輸出脈沖頻率決定步進電機速度。
在增量模式下輸出頻率: Fss, Fa
方向信號作為啟動信號。
注意： 步進電機實際位移取決于脈沖數(shù)實際速度取決于脈沖頻率，這不是在1STEP模板中設(shè)置的。
6.2.2 增量模式例程

1. 通過變量表寫輸出控制信號:
   
   圖. 11: 在增量模式下的控制變量
   1) M24.0=0 增量模式 = 0
   2) M25.0=1、M25.1=1: 因之前的已經(jīng)配置中限位開關(guān)信號為常閉輸入模式，在軟件限位信號觸發(fā)前為信號輸入?yún)⒁娬鹿?jié) 4.2.2。
   3) MB20=1, M24.7=0:增益系數(shù) G = 1, 減少系數(shù) R = 1, 輸出頻率Fa 
   Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz.
   4) 脈沖輸出數(shù): 通過MB21-23的20 個位信號來存儲脈沖數(shù) ,最大值為 0xFFFFF=1048575
   MB21 輸出脈沖數(shù) (位 16 到位19)
   MB22 輸出脈沖數(shù) (位 8 到位15)
    MB23 輸出脈沖數(shù) (位 0 到位 7)
   MB21的位 20 到位 23 沒有使用
   本例中，分配的值為 0 x 100,即. 256 個脈沖。
   5) 置位 M24.4, 之后復(fù)位 M24.4 (下降沿有效), 啟動增量模式 觸發(fā)CW方向信號開始運動。
2. 通過變量表讀輸入信號:
   

1. HART變量的基本概念與基本使用

1.1 簡介
HART (Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議, HART協(xié)議使用FSK技術(shù)，在4~20mA信號過程量上疊加一個頻率信號，成功的實現(xiàn)模擬信號和數(shù)字信號雙向通訊，而不互相干擾。
HART 模擬量模塊是指除了可以提供模擬量數(shù)值外，還可以提供 HART 通訊功能的模擬量模塊。HART 模擬量模塊可以用于PROFIBUS-DP 的分布式 I/O 從站中。（使用6ES7153-2BA02-0AB0及更高版本或6ES7153-2BB02-0AB0及更高版本的接口模塊作為連接 PROFIBUS-DP 的從站接口）。

1.2 多變量讀取
在實際應(yīng)用中通常用SFC58，SFC59進行數(shù)據(jù)記錄的讀寫實現(xiàn)多變量的讀取。但6ES7153-2BA02-0AB0 或更高版本可以使用HART變量直接進行多變量的讀取。

1.3 HART變量
基本要求：IM 153-2（6ES7153-2BA02-0AB0 或更高版本）和 STEP 7（V5.4 SP3 或更高版本）
地址分配：HART 模塊占用 16 個輸入/輸出字節(jié)。 如果組態(tài) HART 變量，該模塊將為每個 HART變量分配5 個字節(jié)，其中4個字節(jié)表示過程值，一個字節(jié)表示質(zhì)量代碼。
HART變量數(shù)量：6ES7153-2BA02-0AB0模塊可以最多分配 8 個 HART 變量，每個通道的HART 變量不超過 4 個。 您可以在模塊的屬性對話框中為通道分配 HART 變量。
IO資源：如果使用全部 8 個 HART 變量，則 每個HART 模擬量輸入模塊總共占用 56 個輸入/輸出字節(jié)（16 個字節(jié) + 8 x 5 個字節(jié) = 56 個字節(jié)）。“無”組態(tài)不占用其它輸入字節(jié)。
組態(tài) HART 變量：可以在 STEP 7 HW Config 中分配 HART 變量。
多變量：PV，SV，TV，QV
● PV（Primary Variable，主變量）
● SV（Secundary Variable，二級變量）
● TV（Teritary Variable，三級變量）
● QV（Quatenary，四級變量）

HART變量結(jié)構(gòu)：

圖1

質(zhì)量代碼含義：

 表1

1.4 直接讀取HART變量的條件：
(1) IM支持這種通訊方式
(2) 模板信息中有hart variables的可以支持
(3) 儀表本身也要能支持多變量
只有在三者滿足的情況下才可以通訊成功。

接口模板是否支持直接讀取HART變量請參見下圖：
6ES7153-2BA02-0AB0:

圖2

6ES7153-2BA01-0AB0:

圖3

HART 模擬量模塊是否支持直接讀取HART變量請參見下圖：
其中6ES7331-7TF01-0AB0支持。6ES331-7TF00-0AB0不支持。

圖4

2. 工程實例

2.1 軟硬件列表

表2

2.2 HART模板接線方法：
對于6ES7331-7TF01-0AB0模板和HART儀表的接線，請參見下圖：
(1)、紅色線為 +24V，黑色線為 0V。
(2)、黃色信號線為S+，棕色信號線為S-。
在例程中使用的HART儀表為兩線制，此時需要短接10，11。如果為四線制則不需要，具體接線請參考模板手冊。

圖5

2.3 硬件組態(tài)步驟：

a. 使用Step7 v5.4 創(chuàng)建300主站項目，在硬件組態(tài)窗口依訂貨號添加背板、電源、CPU、343-1模塊。參見下圖：

圖6

b. 雙擊DP接口，添加DP網(wǎng)絡(luò)并定義網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。參見下圖：

圖7

c. 添加訂貨號為6ES7153-2BA02-0AB0的DP從站，并定義地址為8。參見下圖：

圖8

d. 在8號從站插槽中中添加訂貨號為6ES7331-7TF01-0AB0的HART模擬量模板，并在通道4.0添加一個現(xiàn)場設(shè)備。參見下圖：

圖9

地址分配列表：例程使用了4.0通道，即PIW272

	4.0	4.1	4.2	4.3	4.4	4.5	4.6	4.7
PIW	272	274	276	278	280	282	284	286

表3

e. 雙擊HART模擬量模板，在Inputs標(biāo)簽頁定義傳感器類型。參見下圖配置：

圖10

f. 在HART variables標(biāo)簽頁定義HART變量，例程使用了前4個HART變量。

HART變量分配列表：
Variable 1為通道0的PV值，地址為PID288
Variable 2為通道0的SV值，地址為PID293
Variable 3為通道0的TV值，地址為PID298
Variable 4為通道0的QV值，地址為PID303
參見下圖配置：

圖11

g. 至此，組態(tài)完成，編譯保存并退出硬件組態(tài)界面。
h. 在程序塊中添加OB82、OB86、OB122冗錯塊。參見下圖：

圖12

i. 在程序塊中添加變量表，并添加通道地址以及HART變量地址。參見下圖：

圖13

j. 至此，保存項目并下載至CPU。

2.4 測試
打開變量表，在線監(jiān)控通道模擬量值(通道電流值)以及HART變量實際值。請參看下圖：

   西門子  6ES7193-6PA00-0AA0   西門子  6ES7193-6PA00-0AA0   西門子  6ES7193-6PA00-0AA0