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上海贊國自動化科技有限公司（西門子分銷商）
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6ES7193-1CL00-0A0
SIMATIC DP，TB32L 端子排，32 通道，用于ET 200L，螺釘型端子
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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) 基準頻率：基準頻率，以Hz為單位，標識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
SIEMENS西門子6ES7193-1CL00-0A0
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.
-
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。
-
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
-
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 0FFFFF=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。 -
通過變量表讀輸入信號:
圖. 12: 增量模式變量表
1）增量模式啟動后，M14.0=1位置任務(wù)被激活，M15.7=1位置被執(zhí)行。
2） MD10 顯示剩余脈沖，如圖. 12, 220 個脈沖尚未發(fā)出。
3） MD10=0: 脈沖發(fā)送完成, 置位 M14.0 和M15.7, 位置到達 M14.2=1 . 增量模式輸出完成。
描述
在電源模塊 F-PM-E 24VDC/8A PPM ST (6ES7136-6PA00-0BC0) 右側(cè)安裝基座上的模塊只要沒有打開新的電位組，那么模塊在電源模塊的電位組內(nèi)。通過斷開電源模塊 F-PM-E 24VDC/8A PPM ST 的電位組可以實現(xiàn)安裝在此種模式下的模塊的安全停機。
達到 SIL 2 / PL d 標準的標準模塊安全停機
電源模塊 F-PM-E 24VDC/8A PPM ST (下文稱為 F-PM-E)和標準輸出模塊的組合可實現(xiàn)達到SIL 2和PL d 標準的安全停機。SIL 2 符合 IEC 61508:2010標準，PL d 符合 EN ISO 13849-1:2008標準。
圖. 01
可以使用下面的ET 200SP 標準模塊:
| 名稱 | 訂貨號 | 內(nèi)部電容 Ci | 內(nèi)部電源消耗 Ii | 符合 IEC 61508:2010 標準的許可 | 符合EN ISO 13849-1:2008 標準的許可 |
| DQ 16x24VDC/0.5A ST | 6ES7132-6BH00-0BA0 | 6 µF | 60 mA | SIL 2 | PL d |
| DQ 8x24VDC/0.5A ST | 6ES7132-6BF00-0BA0 | 3.6 µF | 35 mA | SIL 2 | PL d |
| DQ 8x24VDC/0.5A HF | 6ES7132-6BF00-0CA0 | 3.6 µF | 45 mA | SIL 2 | PL d |
| DQ 4x24VDC/2A ST | 6ES7132-6BD20-0BA0 | 6 µF | 60 mA | SIL 2 | PL d |
| AQ 4xU/I ST | 6ES7135-6HD00-0BA1 | 5.6 µF | 150 mA | SIL 1 | PL c |
| AQ 2xU/I HS | 6ES7135-6HB00-0DA1 | 5.6 µF | 45 mA | SIL 1 | PL c |
注意
當電源模塊 F-PM-E 24VDC/8A PPM ST 連接電容性負載，必須考慮標準模塊(見上表) 的輸入電容?？梢詤⒖紬l目號為78645796的手冊其中的 B 章節(jié) "開關(guān)的負載"。
必須禁用標準輸出模塊的"電源電壓L+缺失診斷"，否則在電源模塊進行短路測試時標準輸出模塊會觸發(fā)診斷。
如果未接地負載連接標準輸出模塊，必須考慮標準輸出模塊的輸出在機架和地之間的電容和電阻?？梢詤⒖紬l目號為78645796的 手冊其中的 3.1 章節(jié) "端子分配"。
設(shè)置短路測試/斷線測試的最大回讀時間
在設(shè)置電源模塊 F-PM-E 參數(shù)"斷線測試的最大回讀時間"和 "短路測試的最大回讀時間"時，必須考慮以下三步。
步 1
考慮內(nèi)部電容和電源消耗
每個標準輸出模塊都有內(nèi)部電容 Ci 和內(nèi)部電源消耗 Ii (不考慮連接的負載)。按如下公式計算電源模塊 F-PM-E打開的電位組內(nèi)的標準輸出模塊的內(nèi)部電容和內(nèi)部電源消耗的總和。
Ci_total = Ci
Ii_total = Ii
在上面的表格中獲得相關(guān)值。
必須選擇參數(shù)"斷線測試的最大回讀時間"和 "短路測試的最大回讀時間"保證 Ci_total 和 Ii_total的值在電源模塊 F-PM-E 的電容負載曲線之下。
步 2
考慮標準輸出模塊的輸出負載
參考以下參數(shù)的技術(shù)數(shù)據(jù)或測量值
- 負載電流 IL 和
- 負載電容 CL
定義連接了執(zhí)行機構(gòu)的標準輸出模塊的每個輸出的輸出值。其中:
CL_total = CL
IL_total = IL
必須選擇參數(shù)"斷線測試的最大回讀時間"和 "短路測試的最大回讀時間"保證標準輸出模塊每個輸出上的負載電流和負載電容在電源模塊 F-PM-E 的電容負載曲線之下。
步 3
確定電容和電流消耗的總量
總的電容 Ctotal 由 Ci_total 和連接到標準輸出模塊的所有負載電容的總和 CL 組成?？偟碾娫聪?Itotal 由 Ii_total 和標準輸出模塊輸出的所有負載電流的總和 IL 組成。
Ctotal = Ci_total + CL_total
Itotal = Ii_total + IL_total
必須選擇參數(shù)"斷線測試的最大回讀時間"和 "短路測試的最大回讀時間"保證Ctotal 和 Itotal 的值在電源模塊 F-PM-E 的電容負載曲線之下。
