S7–200 PLC集成脈沖輸出功能的應(yīng)用
 

90年代中期，西門子公司推出了S7系列PLC，它不僅承襲了在我國得到廣泛使用的S5系列PLC的優(yōu)點(diǎn)，還更加注重功能的改進(jìn)和集成，以方便用戶的使用。對(duì)于現(xiàn)在倍受重視的脈沖輸出、模擬量控制、閉環(huán)控制、通訊等，均提供了與單片機(jī)相類似但更加靈活方便的相應(yīng)指令和使用途徑。

集成脈沖輸出功能的應(yīng)用較廣，如交流調(diào)速系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)模板所需的PWM信號(hào)源，數(shù)控系統(tǒng)中用于拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模板所需的脈沖串PTO信號(hào)源等。在S7-200系列PLC中，就有相應(yīng)的指令，從而使這種實(shí)時(shí)控制功能的實(shí)現(xiàn)演變?yōu)樘顚懸粡埍砀?，再?zhí)行一條指令。比起用單板機(jī)或單片機(jī)以匯編語言來實(shí)現(xiàn)，則顯現(xiàn)出其高效且簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。

二、集成脈沖輸出的原理與實(shí)現(xiàn)

采用AC/DC/DC型CPU214，要求在Q0.0上輸出周期和脈沖數(shù)固定的脈沖串（PTO）信號(hào)，以控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器將控制脈沖按照某種方式轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)線圈的電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，以使轉(zhuǎn)子只能按固定的步數(shù)來改變其位置。

要啟動(dòng)集成脈沖輸出功能PT（Q0.0），首先應(yīng)在相應(yīng)的系統(tǒng)內(nèi)部控制字節(jié)SMB67中按位填入0或1。為便于編程，現(xiàn)將各種可能的控制字節(jié)值以表格的形式給出，如表1示。在實(shí)際編程時(shí)只需按所需的功能來查找相應(yīng)的16進(jìn)制數(shù)填表即可。然后將周期值填入SMW68，再將脈寬送入SMW70中。最后執(zhí)行PLS指令。

1、程序?qū)⒅芷谥翟O(shè)為10ms，主要是為了便于理解和觀測(cè)。另外，只需3條導(dǎo)線，2只按鈕，一個(gè)開關(guān)外加一個(gè)功率驅(qū)動(dòng)器和一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)即可完成本試驗(yàn)（若無功率驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)，也可用示波器觀察Q0.0的脈沖輸出），但應(yīng)指出，本例程序?qū)⒅芷谥蹈某珊苄〉闹抵?，不需作任何其他的修改即可用于高速PTO信號(hào)源。

2、CPU214上有兩個(gè)集成的模擬量手動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕（Ch0、1），這一旋鈕的作用是，可不增加任何額外硬件開銷而能夠在運(yùn)行中進(jìn)行PID參數(shù)的設(shè)定或定時(shí)時(shí)間值的修改以及實(shí)現(xiàn)脈寬的在線修改或給定

三、語句表程序及分析

1、初始化（Network 1）

對(duì)PTO控制字節(jié)的初始化，即規(guī)定了脈沖周期和脈沖數(shù)；分配中斷事件并開中斷。 

2、旋轉(zhuǎn)方向控制（Network 2-3）

用接在輸入端I0.2的開關(guān)來選擇轉(zhuǎn)動(dòng)方向。如果I0.2=1，將輸出Q0.2置成1，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。如果I0.2=0，將輸出Q0.2置成0，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。為保護(hù)電機(jī)避免漏步，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的改變只能在電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)（M0.1=0）時(shí)方可進(jìn)行。

3、聯(lián)鎖控制（Network 4-5）

為保護(hù)人員和設(shè)備的安全，在按“STOP”按鈕（ I0.1）之后，必須規(guī)定驅(qū)動(dòng)器聯(lián)鎖，將聯(lián)鎖標(biāo)志M0.2置位（M0.2=1），立即關(guān)斷驅(qū)動(dòng)器。只有在M0.2復(fù)位（M0.2=0）后，才能重新起動(dòng)電機(jī)。當(dāng)“STOP”按鈕松開后，為防止電機(jī)的意外起動(dòng)，只有在按鈕（I0.0）和“STOP”按鈕都松開后，才能將M0.2復(fù)位（M0.2 = 0），若要再次起動(dòng)電機(jī)，則必須再發(fā)一個(gè)起動(dòng)信號(hào)。

4、起動(dòng)電機(jī)（Network 6）

若同時(shí)具備（1）按起動(dòng)按鈕，即輸入端I0.0產(chǎn)生脈沖上升沿；（2）無聯(lián)鎖，即聯(lián)鎖標(biāo)志M0.2=0；（3）電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，即操作標(biāo)志M0.1=0 三條件，則將M0.1置位，PLC執(zhí)行PLS指令，輸出端Q0.0輸出脈沖。

5、停止電機(jī)（Network 7）

若同時(shí)具備（1）按“STOP”按鈕，在輸入端I0.1產(chǎn)生脈沖上升沿；（2）電機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，即操作標(biāo)志M0.1=1兩條件 ，，則將標(biāo)志M0.1復(fù)位，并中斷輸出端Q0.0的脈沖輸出。

6、中斷處理（Network 1）

在初始化程序（Network1的最后）中，已將中斷程序0賦予中斷事件19，且全局開中斷（ENI）。則隨著PLS指令的執(zhí)行，必使Q0.0接通或關(guān)斷，從而觸發(fā)中斷程序0的執(zhí)行。

7、中斷程序0（Network 10）

編制中斷程序的原則是越短越好。在此，只將電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)志M0.1復(fù)位。

四、調(diào)試及討論

1、硬件接線

將起動(dòng)（“START”）按鈕接于控制器（PLC）的輸入端I0.0上，停止（“ STOP"）按鈕接于控制器的輸入端I0.1上轉(zhuǎn)換開關(guān)接于控制器的輸入端上I0.2，輸出Q0.0，Q0.2分別接功率驅(qū)動(dòng)器的輸入，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；若無功率驅(qū)動(dòng)器，可將Q0.0接示波器，以觀察脈沖串（PTO） 輸出。

2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

程序輸入完畢，將工作模式選中“RUN”，按起動(dòng)（“START”）按鈕后，可觀察到控制器輸出固定數(shù)目的方波脈沖，使步進(jìn)電機(jī)按對(duì)應(yīng)的步數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)；按停止（“STOP”）按鈕后，可觀察到控制器無脈沖輸出，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。扳動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，可觀察到步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向的變化。