湖南 長沙 西門子 6ES7216-2AD23-0XB8 詳細使用說明
PID 移植
S7-200 SMART 與 S7-200一樣，支持8路PID控制，支持模擬量輸出及PWM輸出
將 S7-200 帶有PID向?qū)傻某绦蛴?S7-200 SMART打開，提示錯誤，如下圖所示：
圖1. S7-200 PID程序在S7-200 SMART 打開報錯
解決方法：
1，新建 S7-200 SMART項目，并進行正確的設備組態(tài)
2，將 S7-200程序用STEP 7-Micro/win SMART 軟件打開，將除PID子程序之外的程序段復制到新項目
3，修改新項目的 I/O 地址及模擬量轉(zhuǎn)換量程與S7-200 SMART 匹配
比較 S7-200 與 S7-200 SMART PID回路表，兩者完全相同，如下表所示：
表1. S7-200 與 S7-200 SMART PID 回路對比表
| 偏移 | 類型 | S7-200 | S7-200 SMART |
|---|---|---|---|
| 0 | 過程變量(PVn) | 包含過程變量，其值必須標定在 0.0 到 1.0 之間 | |
| 4 | 設定值(SPn) | 包含設定值，其值必須標定在 0.0 到 1.0 之間 | |
| 8 | 輸出(Mn) | 包含計算出的輸出，其值必須標定在 0.0 到 1.0 之間 | |
| 12 | 增益(Kc) | 包含增益，為比例常數(shù)。 可以是正數(shù)或負數(shù) | |
| 16 | 采樣時間 | 包含采樣時間，單位為秒。 必須是正數(shù) | |
| 20 | 積分時間 | 包含積分時間或復位，單位為分 | |
| 24 | 微分時間 | 包含微分時間或速率，單位為分 | |
| 28 | 偏置 | 包含偏置或積分和值，介于 0.0 到 1.0 之間 | |
| 32 | 前一過程變量 | 包含上次執(zhí)行 PID 指令時存儲的過程變量值 | |
| 36 | PID擴展表 | ‘PIDA’（PID 擴展表，版本 A）： ASCII 常數(shù) | |
| 40 | AT 控制 | ||
| 41 | AT 狀態(tài) | ||
| 42 | AT 結果 | ||
| 43 | AT 配置 | ||
| 44 | 偏差 | 最大 PV 振蕩幅度的標準化值（范圍： 0.025 到 0.25） | |
| 48 | 滯后 | 用于確定過零的 PV 滯后標準化值（范圍： 0.005 到 0.1） | |
| 52 | 初始輸出階躍 | 輸出值中階躍變化的標準化大小，用于使 PV 產(chǎn)生振蕩（范圍：0.05 到 0.4） | |
| 56 | 看門狗時間 | 兩次過零之間允許的最大秒數(shù)值（范圍：60 到 7200） | |
| 60 | 建議增益 | 自整定過程確定的建議回路增益 | |
| 64 | 建議積分時間 | 自整定過程確定的建議積分時間 | |
| 68 | 建議微分時間 | 自整定過程確定的建議微分時間 | |
| 72 | 實際階躍大小 | 自整定過程確定的標準化輸出階躍大小值 | |
| 76 | 實際滯后 | 自整定過程確定的標準化 PV 滯后值 | |
如上表所示，兩者PID回路表完全一致，所以，當將S7-200 PID 指令編程進行移植時，需將反饋與輸出的模擬量地址按照 S7-200 SMART 的地址分配進行修改，同時修改模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)值即可。如下圖所示：
S7-200 支持6路30KHz的高速計數(shù)器（224XP支持200KHz），支持13種模式；S7-200 SMART支持4路200KHz（CR40/60僅支持100KHz）高速計數(shù)器，支持8種模式，詳細對比參看下表：
表1. S7-200 高速計數(shù)功能
| 模式 | 描述 | 輸入點 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| HSC0 | I0.0 | I0.1 | I0.2 | ||
| HSC1 | I0.6 | I0.7 | I1.0 | I1.1 | |
| HSC2 | I1.2 | I1.3 | I1.4 | I1.5 | |
| HSC3 | I0.1 | ||||
| HSC4 | I0.3 | I0.4 | I0.5 | ||
| HSC5 | I0.4 | ||||
| 0 | 帶有內(nèi)部方向控制的單相計數(shù)器 | 時鐘 | |||
| 1 | 時鐘 | 復位 | |||
| 2 | 時鐘 | 復位 | 啟動 | ||
| 3 | 帶有外部方向控制的單相計數(shù)器 | 時鐘 | 方向 | ||
| 4 | 時鐘 | 方向 | 復位 | ||
| 5 | 時鐘 | 方向 | 復位 | 啟動 | |
| 6 | 帶有增減計數(shù)時鐘的雙相計數(shù)器 | 增時鐘 | 減時鐘 | ||
| 7 | 增時鐘 | 減時鐘 | 復位 | ||
| 8 | 增時鐘 | 減時鐘 | 復位 | 啟動 | |
| 9 | A/B相正交計數(shù)器 | 時鐘A | 時鐘B | ||
| 10 | 時鐘A | 時鐘B | 復位 | ||
| 11 | 時鐘A | 時鐘B | 復位 | 啟動 | |
紅色：S7-200 SMART 不支持的功能。
表2. S7-200高速計數(shù)器尋址
| 高速計數(shù)器號 | HSC0 | HSC1 | HSC2 | HSC3 | HSC4 | HSC5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 新當前值(僅裝入) | SMD38 | SMD48 | SMD58 | SMD138 | SMD148 | SMD158 |
| 新預置值(僅裝入) | SMD42 | SMD52 | SMD62 | SMD142 | SMD152 | SMD162 |
| 當前計數(shù)值(僅讀取) | HC0 | HC1 | HC2 | HSC3 | HSC4 | HSC5 |
表3. S7-200 SMART 高速計數(shù)功能
| 模式 | 描述 | 輸入點 | ||
|---|---|---|---|---|
| HSC0 | I0.0 | I0.1 | I0.4 | |
| HSC1 | I0.1 | |||
| HSC2 | I0.2 | I0.3 | I0.5 | |
| HSC3 | I0.3 | |||
| 0 | 帶有內(nèi)部方向控制的單相計數(shù)器 | 時鐘 | ||
| 1 | 時鐘 | 復位 | ||
| 3 | 帶有外部方向控制的單相計數(shù)器 | 時鐘 | 方向 | |
| 4 | 時鐘 | 方向 | 復位 | |
| 6 | 帶有增減計數(shù)時鐘的雙相計數(shù)器 | 增時鐘 | 減時鐘 | |
| 7 | 增時鐘 | 減時鐘 | 復位 | |
| 9 | A/B相正交計數(shù)器 | 時鐘A | 時鐘B | |
| 10 | 時鐘A | 時鐘B | 復位 | |
表4. S7-200 SMART 高速計數(shù)器尋址
| 高速計數(shù)器號 | HSC0 | HSC1 | HSC2 | HSC3 |
|---|---|---|---|---|
| 新當前值(僅裝入) | SMD38 | SMD48 | SMD58 | SMD138 |
| 新預置值(僅裝入) | SMD42 | SMD52 | SMD62 | SMD142 |
| 當前計數(shù)值(僅讀取) | HC0 | HC1 | HC2 | HSC3 |
注意：
1，S7-200 SMART 不支持模式2、模式5、模式8、模式11、模式12（在運動控制向?qū)r勾選）；
2，S7-200 SMART 做高速計數(shù)需要硬件濾波，如下圖所示：
圖1. S7-200 SMART 濾波時間與頻率關系
注：CR40/60 兩款CPU最高支持 100kHz 頻率
以S7-200 224XP舉例，使用高速計數(shù)HSC0，模式9，分別利用指令與向?qū)Х謩e編程，然后移植到S7-200 SMART
首先，將S7-200 高速計數(shù)向?qū)cS7-200 SMART高速計數(shù)向?qū)M向?qū)Ρ龋缦聢D所示：
圖2. 高速計數(shù)器及模式選擇
圖3. HSC 初始化選項
圖4.配置中斷及步驟
圖5. HSC 第 1 步
圖6. 完成向?qū)?/p>
如上圖所示：S7-200 高速計數(shù)向?qū)ЫM態(tài)與S7-200 SMART高速計數(shù)向?qū)ЫM態(tài)一致。
具有相同功能由向?qū)傻?S7-200 項目可直接用S7-200 SMART 打開，按照以下步驟移植：
步驟1：用STEP 7 Micro/Win SMART 打開S7-200 的原程序
步驟2：按照《表3. S7-200 SMART 高速計數(shù)功能》，進行高速計數(shù)通道的接線
步驟3：按照《圖1. S7-200 SMART 濾波時間與頻率關系》，進行高速計數(shù)通道濾波時間的設置
步驟4：編譯下載，下載即可。如下圖示：
圖7. 程序?qū)Ρ?/p>
首先，將 S7-200 高速計數(shù)的特殊存儲器 ( SM ) 與 S7-200 SMART 高速計數(shù)的特殊存儲器 ( SM ) 橫向?qū)Ρ?，?HSC0 如下表所示：
表5. S7-200 與 S7-200 SMART 特殊存儲器（SM）對比
| S7-200 | S7-200 SMART | |
|---|---|---|
| HSC0 計數(shù)器狀態(tài)字 | ||
| SM36.0~SM36.4 | 保留 | |
| SM36.5 | HSC0 當前計數(shù)方向狀態(tài)位：1=增計數(shù) | |
| SM36.6 | HSC0 當前值等于預設值狀態(tài)位：1=相等 | |
| SM36.7 | HSC0 當前值大于預置值狀態(tài)位：1=大于 | |
| HSC0 計數(shù)器控制字 | ||
| SM37.0 | 復位的有效電平控制位： 0=高電平有效 1=低電平有效 | |
| SM37.1 | 保留 | |
| SM37.2 | HSC0 AB正交計數(shù)器的計數(shù)速率選擇： 0=4x 1=1x | |
| SM37.3 | HSC0 方向控制位：1=加計數(shù) | |
| SM37.4 | HSC0 更新方向：1=更新方向 | |
| SM37.5 | HSC0 更新預設值：1=將新的預設值寫入HSC0 預設值 | |
| SM37.6 | HSC0 更新當前值：1=將新的預設值寫入HSC0 當前值 | |
| SM37.7 | HSC0 使能位：1=使能 | |
| SMD38 | HSC0 當前值 | |
| SMD42 | HSC0 預設值 | |
由上表可見，S7-200 與 S7-200 SMART 特殊存儲器（SM）完全一致。
將 S7-200與 S7-200 SMART 高速計數(shù)中斷事件功能橫向?qū)Ρ?，如下表所示?/p>
表6. S7-200 與 S7-200 SMART 中斷事件功能對比
| S7-200 | S7-200 SMART | ||
|---|---|---|---|
| 中斷號 | 中斷事件 | 中斷號 | 中斷事件 |
| 12 | HSC0 CV=PV | 12 | HSC0 CV=PV |
| 13 | HSC1 CV=PV | 13 | HSC1 CV=PV |
| 14 | HSC1 輸入方向改變 | 14 | - |
| 15 | HSC1 外部復位 | 15 | - |
| 16 | HSC2 CV=PV | 16 | HSC2 CV=PV |
| 17 | HSC2 輸入方向改變 | 17 | HSC2 輸入方向改變 |
| 18 | HSC2 外部復位 | 18 | HSC2 外部復位 |
| 27 | HSC0 輸入方向改變 | 27 | HSC0 輸入方向改變 |
| 28 | HSC0 外部復位 | 28 | HSC0 外部復位 |
| 29 | HSC4 CV=PV | 29 | - |
| 30 | HSC4 輸入方向改變 | 30 | - |
| 31 | HSC4 外部復位 | 31 | - |
| 32 | HSC3 CV=PV | 32 | HSC3 CV=PV |
| 33 | HSC5 CV=PV | 33 | - |
由上表可見，S7-200 SMART 與 S7-200 相比，S7-200 SMART 高速計數(shù)功能所支持的中斷與 S7-200 相同。
具有相同功能由指令生成的 S7-200 項目可直接用S7-200 SMART 打開，按照以下步驟移植：
步驟1：用STEP 7 Micro/Win SMART 打開S7-200 的原程序
步驟2：按照《表3. S7-200 SMART 高速計數(shù)功能》，進行高速計數(shù)通道的接線
步驟3：按照《圖1. S7-200 SMART 濾波時間與頻率關系》，進行高速計數(shù)通道濾波時間的設置
步驟4：編譯下載，下載即可。如下圖示：
圖8. 程序?qū)Ρ?/p>
圖9. 功能測試
S7-200 所支持的HSC4、HSC5，及模式2、模式5、模式8、模式11、模式12（在運動控制向?qū)r勾選）能否移植到S7-200 SMART？
答：不能，無論是向?qū)?，還是指令生成，都不能移植到S7-200 SMART。
S7-200 與 S7-200 SMART相同功能，移植成功后，高速檢測不到脈沖？
答：S7-200 SMART必須修改硬件地址的濾波時間。
S7-200 與 S7-200 SMART 使用PLS指令控制脈沖串輸出（PTO）的SM 定義不同，不能將 S7-200 CPU 編寫的 PLS指令程序直接用于S7-200 SMART。
如表1所示，使用 STEP 7-Micro/Win SMART 打開S7-200 CPU 的 PLS 指令程序需修改控制字節(jié)（SM67.6）和更改周期為頻率（SMW68）。
表1. S7-200 與 S7-200 SMART 的SM 對比
| Q0.0 | S7-200 | S7-200 SMART |
| SM67.0 | PTO更新周期 | PTO更新頻率 |
| SM67.1 | 未使用 | 未使用 |
| SM67.2 | PTO更新脈沖計數(shù)值 | PTO更新脈沖計數(shù)值 |
| SM67.3 | PTO時間基準：0=1μs，1=1ms | 未使用 |
| SM67.4 | 未使用 | 未使用 |
| SM67.5 | PTO操作：0=單段，1=多段 | PTO操作：0=單段，1=多段 |
| SM67.6 | PTO/PWM模式選擇：0=PTO，1=PWM | PTO/PWM模式選擇：0=PWM，1=PTO |
| SM67.7 | PTO啟用：0=禁止，1=啟用 | PTO啟用：0=禁止，1=啟用 |
| SMW68 | PTO周期 | PTO頻率 |
使用 STEP 7-Micro/Win SMART 打開S7-200 CPU 的 PLS 指令程序需修改控制字節(jié)（SM67.6）和更改周期為頻率（SMW68）。
例如：在 S7-200 程序里，編寫 500ms/周期（SMB67=16#8D，SMW68=500ms），裝載周期和脈沖的PTO 輸出程序，移植至S7-200 SMART需要修改SMB67=16#C5，SMW68=2Hz。
圖1. PLS指令單段PTO移植
在單段管道化期間，頻率的上限為65,535Hz，如果需要更高的頻率（最高為100,000Hz），則必須使用多段管道化。
相對于 S7-200 多段 PTO 計算周期增量的方式，S7-200 SMART 多段 PTO 設置更簡單，只需要定義起始、結束頻率和脈沖計數(shù)即可，如圖2所示。因此移植時需要重新編寫PTO多段管道化程序。
圖2. 多段PTO操作的包絡表格式對比
對于依照周期時間（而非頻率）的S7-200項目移植至S7-200smart時，可以使用以下公式來進行頻率轉(zhuǎn)換：
CTFinal = CTInitial + (ΔCT * PC)
FInitial = 1 / CTInitial
FFinal = 1 / CTFinal
| CTInitial | 段啟動周期時間 (s) |
| ΔCT | 段增量周期時間 (s) |
| PC | 段內(nèi)脈沖數(shù)量 |
| CTFinal | 段結束周期時間 (s) |
| FFInitial | 段起始頻率 (Hz) |
| FFinal | 段結束頻率 (Hz) |
如圖3所示，PLS指令多段PTO移植時無論 S7-200 中定義的SMB67為16#A0（1μs/周期）還是16#A8（1ms/周期），S7-200 SMART中都需要改為16#E0。起始、結束頻率根據(jù)公式計算，脈沖數(shù)不需要改變。
圖3. PLS指令多段PTO移植
計算包絡段的加速度（或減速度）和持續(xù)時間有助于確定正確的包絡表值，可按如下公式計算 Ts 段持續(xù)時間：
ΔF = FFinal - FInitial
Ts = PC / (Fmin + (|ΔF| / 2 ) )
As = ΔF / Ts
| Ts | 段持續(xù)時間 (s) |
| As | 段頻率加速度 (Hz/s) |
| PC | 段內(nèi)脈沖數(shù)量 |
| Fmin | 段最小頻率 (Hz) |
| ΔF | 段增量（總變化）頻率 (Hz) |
注意：如果 Ts 段持續(xù)時間少于 500 微秒，將導致 CPU 沒有足夠的時間來計算 PTO 段值。 PTO 管道下溢位（SM66.6、SM76.6 和 SM566.6）將置為 1，PTO 操作終止。
S7-200 SMART CPU 沒有類似 S7-200 CPU 的高速計數(shù)器模式 12 功能。
S7-200 SMART CPU 硬件脈沖輸出接到輸入，配置高速計數(shù)器向?qū)Р⒄{(diào)用 HSC 子程序可監(jiān)視 PTO 脈沖數(shù)量 。如下圖4所示：
圖4. S7-200 SMART PTO 脈沖數(shù)測量
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