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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(kāi)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(jiàn) 4.2 )
• 端子6和7：數(shù)字量輸入?yún)⒖键c(diǎn)開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(jiàn)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(jiàn)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(kāi)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(kāi)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?jiàn)章節(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(jiàn)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(kāi)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(kāi)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?jiàn)章節(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(kāi)始運(yùn)動(dòng)。
2. 通過(guò)變量表讀輸入信號(hào):
   

1. HART變量的基本概念與基本使用

1.1 簡(jiǎn)介
HART (Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議, HART協(xié)議使用FSK技術(shù)，在4~20mA信號(hào)過(guò)程量上疊加一個(gè)頻率信號(hào)，成功的實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)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(shí)際應(yīng)用中通常用SFC58，SFC59進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄的讀寫實(shí)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(jìn)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(gè)輸入/輸出字節(jié)。 如果組態(tài) HART 變量，該模塊將為每個(gè) HART變量分配5 個(gè)字節(jié)，其中4個(gè)字節(jié)表示過(guò)程值，一個(gè)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(gè) HART 變量，每個(gè)通道的HART 變量不超過(guò) 4 個(gè)。 您可以在模塊的屬性對(duì)話框中為通道分配 HART 變量。
IO資源：如果使用全部 8 個(gè) HART 變量，則 每個(gè)HART 模擬量輸入模塊總共占用 56 個(gè)輸入/輸出字節(jié)（16 個(gè)字節(jié) + 8 x 5 個(gè)字節(jié) = 56 個(gè)字節(jié)）?！盁o(wú)”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(jí)變量）
● TV（Teritary Variable，三級(jí)變量）
● QV（Quatenary，四級(jí)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(qǐng)參見(jiàn)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(qǐng)參見(jiàn)下圖：
其中6ES7331-7TF01-0AB0支持。6ES331-7TF00-0AB0不支持。

圖4

2. 工程實(shí)例

2.1 軟硬件列表

表2

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

圖5

2.3 硬件組態(tài)步驟：

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

圖7

c. 添加訂貨號(hào)為6ES7153-2BA02-0AB0的DP從站，并定義地址為8。參見(jiàn)下圖：

圖8

d. 在8號(hào)從站插槽中中添加訂貨號(hào)為6ES7331-7TF01-0AB0的HART模擬量模板，并在通道4.0添加一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。參見(jiàn)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(yè)定義傳感器類型。參見(jiàn)下圖配置：

圖10

f. 在HART variables標(biāo)簽頁(yè)定義HART變量，例程使用了前4個(gè)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(jiàn)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(cuò)塊。參見(jiàn)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(jiàn)下圖：

圖13

j. 至此，保存項(xiàng)目并下載至CPU。

2.4 測(cè)試
打開(kāi)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(shí)際值。請(qǐng)參看下圖：

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