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電子模塊 ET 200S：4DI 24V DC NAMUR， 15mm 結(jié)構(gòu)寬度， 利用 LED 集中報(bào)錯(cuò)（集中報(bào)錯(cuò)

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ET200S 1 步進(jìn)模板使用入門
ET200S 1 5V/204KHz 步進(jìn)模板入門

1. 模板介紹
1.1 總覽
ET200S 1 步進(jìn)模板輸出脈沖來(lái)控制步進(jìn)電機(jī) ，輸出脈沖的數(shù)量決定步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)距離，輸出脈沖的頻率決定步進(jìn)電機(jī)的速度。
模板訂貨號(hào): 6ES7138-4DC00-0AB0
1.2 模板參數(shù)

圖. 1: 步進(jìn)電機(jī)模板

• 1 通道，可控制1個(gè)步進(jìn)電機(jī)
• 數(shù)字量輸入的參考點(diǎn)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(hào)時(shí)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(diǎn)和增量模式

2. 模板接線

圖. 2: 步進(jìn)模板接線圖

• 端子1和5：脈沖差分信號(hào)
• 端子4和8：差分輸出的方向信號(hào)
• 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(diǎn)開關(guān)

3. 硬件配置
步進(jìn)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(gè)新項(xiàng)目，并插入一個(gè)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(jìn)模塊

圖. 5: 硬件配置
4.2 模板參數(shù)配置

圖. 6: 步進(jìn)模塊參數(shù)接口
4.2.1 模板參數(shù)說(shuō)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(shí)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(dòng)/停止頻率 Fss，并且計(jì)算公式為： Fss=Fb×n
4) 時(shí)間 i: 時(shí)間系數(shù) i, 值范圍 1-255. 該時(shí)間系數(shù)以Hz/ms決定加速和減速，計(jì)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(hào)，缺省是外部脈沖且已使能。
6) 外部 Stop, 限位 Stop: 外部 stop, 信號(hào)類型停止開關(guān). 接觸器觸點(diǎn)是常閉信號(hào)，以確保該接觸器信號(hào)，缺省是讀取常閉信號(hào)。
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(méi)有激活組診斷
2) 基準(zhǔn)頻率 4Hz
3) 乘法系數(shù) 1, 啟動(dòng)/停止頻率 4Hz
4) 時(shí)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(hào)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(jìn)模板也通過(guò)直接讀寫I/O地址來(lái)對(duì)模板進(jìn)行控制和訪問(wèn)的。
反饋信號(hào) (輸入), 占用 8 字節(jié). 如表 2 輸入地址分配所示。
控制信號(hào) (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(xì)信息請(qǐng)參閱 ET200S 位置控制和操作手冊(cè)。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(xiàng)目例程
為了更好的實(shí)現(xiàn)按位，字節(jié)或字對(duì)模板進(jìn)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(duì)1STEP模板的讀寫訪問(wèn)均通過(guò)MB地址來(lái)進(jìn)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(guò)執(zhí)行search-for-reference-point 模式來(lái)同步軸, 即.在機(jī)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(diǎn)按照常開信號(hào)訪問(wèn)
搜尋參考點(diǎn)輸出頻率 Fss 和 Fa。
Fss 啟動(dòng)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(hào)，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(diǎn)
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(guò)變量表寫輸出控制變量：
    
   圖. 9: 參考點(diǎn)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?yàn)橹暗哪０鍏?shù)配置中的限位開關(guān)是常閉輸入模式，在軟件限位信號(hào)觸發(fā)前為信號(hào)輸入?yún)⒁娬鹿?jié) 4.2.2.
   3) M25.2=0: 沒(méi)有激活軟件脈沖使能信號(hào)，因之前的模板參數(shù)配置中DI已經(jīng)作為外部脈沖信號(hào)使能，內(nèi)部軟件脈沖使能信號(hào)在此時(shí)不會(huì)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(dòng)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(guò)變量表讀輸入狀態(tài)：
   
   圖. 10: 參考點(diǎn)模式變量表
   1) M15.2=1: 觸發(fā)外部脈沖使能信號(hào)
   2) M15.0 = 1: 驅(qū)動(dòng)使能
   3) 之后 search-for-reference point啟動(dòng),  M14.0=1 位置被激活,  M15.7=1 位置被執(zhí)行. 等待參考點(diǎn)開關(guān)信號(hào) M15.1.
   4) M15.1=1: 參考點(diǎn)信號(hào)到達(dá), 尋找參考點(diǎn)已完成 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)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(jìn)電機(jī)移動(dòng)按照設(shè)定速度移動(dòng)到一個(gè)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(jìn)電機(jī)的移動(dòng)距離，最大值脈沖值為 1048575.
輸出脈沖頻率決定步進(jìn)電機(jī)速度。
在增量模式下輸出頻率: Fss, Fa
方向信號(hào)作為啟動(dòng)信號(hào)。
注意： 步進(jìn)電機(jī)實(shí)際位移取決于脈沖數(shù)實(shí)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(guò)變量表寫輸出控制信號(hào):
   
   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(hào)為常閉輸入模式，在軟件限位信號(hào)觸發(fā)前為信號(hào)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(guò)MB21-23的20 個(gè)位信號(hào)來(lái)存儲(chǔ)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(méi)有使用
   本例中，分配的值為 0 x 100,即. 256 個(gè)脈沖。
   5) 置位 M24.4, 之后復(fù)位 M24.4 (下降沿有效), 啟動(dòng)增量模式 觸發(fā)CW方向信號(hào)開始運(yùn)動(dòng)。
2. 通過(guò)變量表讀輸入信號(hào):
   
   圖. 12: 增量模式變量表

1. 概述
ET200S 功能模塊主要包括四種類型：模塊1Count24V/100kHz, 1Count5V/500kHz, 1SSI 和 2 PULSE。本文主要針對(duì)初次使用 2 PULSE 功能模塊的用戶，介紹 2 PULSE 兩路脈沖輸出功能模塊的功能、配置及簡(jiǎn)單編程。但是本文無(wú)法取代 ET200S 功能模塊手冊(cè)《ET 200S Technological Functions》。建議用戶通過(guò)此文檔掌握該模塊的初步調(diào)試和使用方法后，仔細(xì)閱讀模塊手冊(cè)《ET 200S Technological Functions》，進(jìn)一步加深對(duì)ET200S 功能模塊的理解。

2. 模板介紹

圖 1 2 PULSE 模塊外形

模板訂貨號(hào)：6ES7 138-4DD00-0AB0
模板功能：該模塊可以產(chǎn)生脈沖信號(hào)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。
工作模式：脈沖輸出模式；脈寬調(diào)制(PWM)模式；脈沖串模式；On/Off延時(shí)模式。
模板主要屬性：輸出脈沖個(gè)數(shù)：2；輸出脈沖電壓：24V；輸出脈沖最大頻率：2.5kHz

3. 模板接線圖

圖 2 接線端子

含義：
Channel 0: 端子1 到 4
Channel 1: 端子5 到 8
24 VDC：傳感器電源
M：公共端
DI：輸入信號(hào)
DO：輸出信號(hào)

4. 硬件配置
2 PULSE 功能模板基本可以和任意ET200S 接口模塊一起使用，本文中以 IM151-3PN 接口模塊為例。

主要軟、硬件列表：

表 1 軟硬件配置

圖 3 系統(tǒng)配置圖

5. 硬件組態(tài)及參數(shù)配置
按照?qǐng)D 3 通過(guò)網(wǎng)線連接 CPU315-2PN/DP 與 IM151-3PN 的PN 接口并將 ET200S 站的I/O 模板和功能模板安裝好，正確連接電源線和信號(hào)線。
打開 STEP7，在管理器中新建一個(gè)項(xiàng)目，插入相應(yīng)的 S7-300 站，進(jìn)入硬件配置界面，配置 PN I/O 和其他相關(guān)模塊（圖 4）。由于本文主要介紹 ET200S 2 PULSE 模塊，其他配置過(guò)程不在詳細(xì)描述，如有關(guān)于 PN I/O 配置的問(wèn)題請(qǐng)參閱相關(guān)手冊(cè)和說(shuō)明，參考鏈接：26707214

圖 4 硬件組態(tài)

ET200S 2 PULSE 模塊參數(shù)配置界面：

圖 5 2 PULSE 模塊參數(shù)界面

其中參數(shù)含義：
1. 組診斷；
2. CPU/主站停機(jī)時(shí)輸出的狀態(tài)：可以選擇繼續(xù)工作、使用替代值等模式；
3. 通道編號(hào) 0；
4. DO 診斷：可以診斷輸出斷線、短路等；
5. 替代值：配合參數(shù) 2 使用；
6. 運(yùn)行模式：更改 2 PULSE 輸出模式，包括脈沖輸出，脈寬調(diào)制(PWM)，脈沖串，On/Off 延時(shí)等模式；
7. PWM(脈寬調(diào)制)的輸出模式：可以使用千分?jǐn)?shù)或者S7 模擬量格式的值；
8. 時(shí)基：后面所有跟時(shí)間相關(guān)的參數(shù)都以該參數(shù)為時(shí)間單位；
9. DI 數(shù)字量輸入的功能：可作為普通輸入和硬件使能使用；
10. 接通延時(shí)；
11. 最小/脈沖時(shí)間；
12. 周期時(shí)間；
13. 通道編號(hào) 1；
將項(xiàng)目配置好后，存盤編譯并下載，參數(shù)配置隨即生效。

6. 編程
該模板跟很多其他的 ET200S 功能模板類似，都是通過(guò)外部 I/O 直接對(duì)模板進(jìn)行控制和反饋。ET200S 2 PULSE 模塊輸入/輸出分配詳見表 2，表 3：
控制信號(hào)（輸出）：

表 2 輸出地址分配

反饋信號(hào)（輸入）

表 3 輸入地址分配

為了便于對(duì)該模板地址中的位、字節(jié)、字等地址的讀寫，我們根據(jù)模板的硬件地址將需要的輸入/輸出地址通過(guò)程序映射到一個(gè)接口 DB 塊中，以后的操作都針對(duì)該 DB 塊中相應(yīng)的地址進(jìn)行讀寫即可（見圖 6）：

圖 6 項(xiàng)目程序

7. 模式說(shuō)明及舉例

7.1.脈沖輸出模式：
脈沖輸出模式可以使 2 PULSE 模塊在輸出使能后通過(guò)一定時(shí)間的延遲后輸出一個(gè)給定脈沖寬度的脈沖輸出。時(shí)序請(qǐng)參見圖 7：

圖 7 脈沖輸出時(shí)序圖

脈沖數(shù)出參數(shù)配置：

圖 8 脈沖數(shù)出參數(shù)配置

在 2 PULSE 模塊參數(shù)界面，選擇運(yùn)行模式為 pulse output，時(shí)基為 1ms，DI 輸入功能為普通輸入，所以在運(yùn)行的時(shí)候輸出將不參考硬件使能的狀態(tài)。啟動(dòng)延時(shí)設(shè)為 1000ms。
通過(guò)圖 7 可以看出脈沖輸出模式需要在程序里面給定給兩個(gè)主要的數(shù)值：脈沖時(shí)間和接通延時(shí)時(shí)間，其中：
脈沖時(shí)間 = 給定數(shù)值 * 參數(shù)設(shè)定的時(shí)基
接通延時(shí) = 延時(shí)系數(shù) * 0.1 * 參數(shù)設(shè)定的啟動(dòng)延時(shí)
變量表賦值：

圖 9 脈沖數(shù)出賦值變量表

根據(jù)輸入/輸出地址定義，將相應(yīng)的值寫到相應(yīng)的地址中，在本例中數(shù)值為：
脈沖時(shí)間 = 2000 * 1ms= 2s
接通延時(shí) = 10 * 0.1 * 1000ms = 1s
這時(shí)，當(dāng)激活軟件使能 DBX52.0 時(shí)，觀察 DB2.DBX0.1 會(huì)經(jīng)過(guò) 1s 的延時(shí)后輸出一個(gè) 2s 寬的脈沖。

7.2.脈寬調(diào)制（PWM）模式：
在脈寬調(diào)制模式下，該模塊可以輸出一個(gè)脈沖序列，用戶可以通過(guò)修改輸出值來(lái)修改脈沖序列的脈沖寬度，可以通過(guò)系數(shù)修改脈沖的周期。時(shí)序見圖 10

圖 10 脈寬調(diào)制（PWM）模式時(shí)序圖

脈寬調(diào)制(PWM)的參數(shù)配置

圖 11 脈寬調(diào)制（PWM）模式參數(shù)配置

1. 選擇運(yùn)行模式為脈寬調(diào)制(PWM)；
2. 輸出 PWM (脈寬調(diào)制)的輸出模式：本例中使用千分?jǐn)?shù)；
3. 時(shí)基為 1ms；
4. DI 為普通輸入，不作為硬件使能；
5. 啟動(dòng)延時(shí)為 1000ms；
6. 最小脈沖寬度 10ms (調(diào)節(jié)脈沖寬度時(shí)，最小不能小于此值)；
7. 脈沖周期時(shí)間為 1000ms；
脈寬調(diào)制(PWM)模式可以在程序里面給定給兩個(gè)主要的數(shù)值：脈沖寬度和脈沖周期，其中：
脈沖周期 = 周期系數(shù) * 0.1 * 參數(shù)預(yù)設(shè)的脈沖周期
脈沖寬度 = （給定數(shù)值 / 1000） * 脈沖周期
通過(guò)變量表賦值：

圖 12 脈寬調(diào)制（PWM）模式賦值變量表

根據(jù)輸入/輸出地址定義，將相應(yīng)的值寫到相應(yīng)的地址中，在本例中數(shù)值為：
脈沖周期 =10 * 0.1 * 1000ms = 1s
脈沖寬度 = （500 / 1000） * 1s = 0.5s
這時(shí)，當(dāng)激活軟件使能 DBX52.0 時(shí)，觀察 DB2.DBX 0.1 將經(jīng)過(guò) 1s 的延時(shí)后輸出一個(gè)占空比為 1:1 的 1Hz 頻率脈沖。要改變脈沖寬度，直接修改 DB2.DBW 50 的給定值即可。

7.3.脈沖串輸出模式：
在脈沖串輸出模式中，該模塊可以輸出一個(gè)固定脈沖個(gè)數(shù)的脈沖串，用戶可以定義脈沖個(gè)數(shù)和修改脈沖周期時(shí)間。時(shí)序見圖：

圖 13 脈沖串輸出模式時(shí)序圖

脈沖串輸出的參數(shù)配置：

圖 14 脈沖串輸出模式參數(shù)配置

將參數(shù)中的運(yùn)行模式更改為 pulse train，脈沖寬度賦值為 100ms，其他參數(shù)與前面模式類似。
脈沖串輸出模式可以在程序里面給定給兩個(gè)主要的數(shù)值：脈沖個(gè)數(shù)和脈沖周期，其中：
脈沖個(gè)數(shù) = 給定數(shù)值
脈沖周期 = 周期系數(shù) * 0.1 * 參數(shù)預(yù)設(shè)的脈沖周期
通過(guò)變量表賦值：

圖 15 脈沖串輸出模式賦值變量表

根據(jù)輸入/輸出地址定義，將相應(yīng)的值寫到相應(yīng)的地址中，在本例中數(shù)值為：
脈沖周期 = 2 * 0.1 * 1000ms = 200ms
脈沖個(gè)數(shù) = 50
這時(shí)，當(dāng)激活軟件使能 DBX52.0 時(shí)，觀察 DB2.DBX 0.1 會(huì)經(jīng)過(guò) 1s 的延時(shí)后輸出 50 個(gè)周期為 200ms 的脈沖串。將該脈沖串接到計(jì)數(shù)功能模板的輸入做計(jì)數(shù)，可以由圖16 看到計(jì)數(shù)的結(jié)果為 50 個(gè)。要改變脈沖周期，直接修改 DB2.DBW 53 的系數(shù)值即可。

圖 16 脈沖串輸出模式計(jì)數(shù)測(cè)試結(jié)果

7.4.On/Off-Delay 模式
在 On/Off-Delay 輸出模式下，該模塊輸出可以根據(jù)數(shù)字量輸入的狀態(tài)做延時(shí)接通和延時(shí)關(guān)斷。時(shí)序見圖：

圖 17 On/Off-Delay 模式時(shí)序圖

On/Off-Delay 的參數(shù)配置：

圖 18 On/Off-Delay 模式參數(shù)配置

將參數(shù)中的運(yùn)行模式更改為 on-/off-delay，并設(shè)定接通延時(shí)為 1000ms，其他參數(shù)與前面模式類似。
On/Off-Delay 模式可以在程序里面給定給兩個(gè)主要的數(shù)值：關(guān)斷延時(shí)時(shí)間和接通延時(shí)時(shí)間，其中：
關(guān)斷延時(shí) = 給定數(shù)值 * 參數(shù)預(yù)設(shè)的時(shí)基
接通延時(shí) = 接通延時(shí)系數(shù) * 0.1 * 參數(shù)預(yù)設(shè)的接通延時(shí)
通過(guò)變量表賦值：

圖 19 On/Off-Delay 模式賦值變量表

根據(jù)輸入/輸出地址定義，將相應(yīng)的值寫到相應(yīng)的地址中，在本例中數(shù)值為：
關(guān)斷延時(shí)時(shí)間 = 1000 * 1ms = 1s
接通延時(shí)時(shí)間 = 10 * 0.1 * 1000ms = 1s
這時(shí)，激活軟件使能 DBX52.0 后，觀察輸入狀態(tài) DB2.DBX 0.2 和輸出狀態(tài) DB2.DBX 0.1，當(dāng)數(shù)字量輸入接通后，數(shù)字量輸出經(jīng)過(guò) 1s 的延時(shí)后接通；當(dāng)數(shù)字量輸入斷開后，數(shù)字量輸出經(jīng)過(guò) 1s 的延時(shí)后斷

  西門子  6ES7131-4RD02-0AB0   西門子  6ES7131-4RD02-0AB0  西門子  6ES7131-4RD02-0AB0