西门子模块6ES7331-7PF01-0AB0功能参数

西门子模块6ES7331-7PF01-0AB0功能参数

随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远出了逻辑控制、顺序控制的范围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程通信功能等。有人将其称为现代工业控制的三大支柱（即PLC，机器人，/CAM）之一。目前PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具。 

1 PLC的基本结构 

PLC采用了典型的计算机结构，主要包括CPU、RAM、ROM和输入/输出接口电路等。如果把PLC看作一个系统，该系统由输入变量-PLC-输出变量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的信号均作为PLC的输入变量，它们经PLC外部端子输入到内部寄存器中，经PLC内部逻辑运算或其它各种运算、处理后送到输出端子，它们是PLC的输出变量，由这些输出变量对外围设备进行各种控制。 

2 控制方法及研究 

2.1 FP1的特殊功能简介 

(1) 脉冲输出 

     FP1的输出端Y7可输出脉冲，脉冲频率可通过软件编程进行调节，其输出频率范围为360Hz～5kHz。 

 (2) 高速计数器（HSC） 

 FP1内部有高速计数器，可同时输入两路脉冲，计数频率为10kHz，计数范围-8388608～+8388607。 

 (3) 输入延时滤波 

FP1的输入端采用输入延时滤波，可防止因开关机械抖动带来的不性，其延时时间可根据需要进行调节，调节范围为1ms～128ms。 

(4) 中断功能 

FP1的中断有两种类型，一种是外部硬中断，一种是内部定时中断。 

2.2 步进电机的速度控制 

FP1有一条SPD0指令，该指令配合HSC和Y7的脉冲输出功能可实现速度及位置控制。速度控制梯形图见图3-1，控制方式参数见图3-2，脉冲输出频率设定曲线见图3-3。 

图3-1 速度控制梯形图 

图3-2 控制方式参数 

图3-3 脉冲输出频率设定曲线 

2.3 控制系统的程序运行 

图3-4 控制系统原理图 

图3-4是控制系统的原理接线图，图4中Y7输出的脉冲作为步进电机的时钟脉冲，经驱动器产生节拍脉冲，控制步进电机运转。同时Y7接至PLC的输入接点X0，并经X0送至PLC内部的HSC。HSC计数Y7的脉冲数，当达到预定值时发生中断，使Y7的脉冲频率切换至下一参数，从而实现较准确的位置控制。实现这一控制的梯形图见图3-5。 

图3-5 控制梯形图 

控制系统的运行程序：句是将DT9044和DT9045清零，即为HSC进行计数做准备;二句～五句是建立参数表，参数存放在以DT20为地址的数据寄存器区;后一句是启动SPD0指令，执行到这句则从DT20开始取出设定的参数并完成相应的控制要求。 

由句可知个参数是K0，是PULSE方式的特征值，由此规定了输出方式。二个参数是K70，对应脉冲频率为500Hz，于是Y7发出频率为500Hz的脉冲。三个参数是K1000，即按此频率发1000个脉冲后则切换到下一个频率。而下一个频率即后一个参数是K0，所以当执行到这一步时脉冲停止，于是电机停转。故当运行此程序时即可使步进电机按照规定的速度、预定的转数驱动控制对象，使之达到预定位置后自动停止。 

3.3 小结 

利用可编程序控制器可以方便地实现对电机速度和位置的控制，方便地进行各种步进电机的操作，完成各种复杂的工作。它代表了的工业自动化，加速了机电一体化的实现。 

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号时就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），其旋转以固定的角度运行。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量以达到准确定位的目的;同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度而达到调速的目的。步进电机作为一种控制用的特种电机，因其没有积累误差（精度为**）而广泛应用于各种开环控制。

1 定位原理及方案

1.1 步进电机加减速控制原理

步进电机驱动执行机构从一个位置向另一个位置移动时，要经历升速、恒速和减程。当步进电机的运行频率其本身起动频率时，可以用运行频率直接起动并以此频率运行，需要停止时，可从运行频率直接降到零速。当步进电机运行频率fb>fa（有载起动时的起动频率）时，若直接用fb频率起动会造成步进电机失步甚至堵转。同样在fb频率下突然停止时，由于惯性作用，步进电机会发生过冲，影响定位精度。如果非常缓慢的升降速，步进电机虽然不会产生失步和过冲现象，但影响了执行机构的工作效率。所以对步进电机加减速要保在不失步和过冲前提下，用快的速度（或短的时间）移动到位置。

步进电机常用的升降频控制方法有2种：直线升降频（图1）和指数曲线升降频（图2）。指数曲线法具有较强的跟踪能力，但当速度变化较大时平衡性差。直线法平稳性好，适用于速度变化较大的快速定位方式。以恒定的加速度升降，规律简练，用软件实现比较简单，本文即采用此方法。

1.2 定位方案

要保证系统的定位精度，脉冲当量即步进电机转一个步距角所移动的距离不能太大，而且步进电机的升降速要缓慢，以防止产生失步或过冲现象。但这两个因素合在一起带来了一个问题：定位时间太长，影响执行机构的工作效率。因此要获得高的定位速度，同时又要保定位精度，可以把整个定位过程划分为两个阶段：粗定位阶段和精定位阶段。粗定位阶段，采用较大的脉冲当量，如0.1mm/步或1mm/步，甚。精定位阶段，为了保证定位精度，换用较小的脉冲当量，如0.01mm/步。虽然脉冲当量变小，但由于精定位行程很短（可定为全行程的五十分之一左右），并不会影响到定位速度。为了实现此目的，机械方面可通过采用不同变速机构实现。

工业机床控制在工业自动化控制中占有重要位置，定位钻孔是常用工步。设或工作台欲从A点移至C点，已知AC=200mm，把AC划分为AB与BC两段，AB=196mm，BC=4mm，AB段为粗定位行程，采用0.1mm/步的脉冲当量依据直线升降频规律快速移动，BC段为精定位行程，采用0.01mm/步的脉冲当量，以B点的低频恒速运动完成定位。在粗定位结束进入精定位的同时，PLC自动实现变速机构的换。

2 定位程序设计

2.1 PLC脉冲输出指令

目前较为的PLC不仅具有满足顺序控制要求的基本逻辑指令，而且还提供了丰富的功能指令。Siemens S7-200系列PLC的PLUS指令在Q0.0和Q0.1输出PTO或PWM高速脉冲，大输出频率为20KHz。脉冲串（PTO）提供方波输出（50%占空比），用户控制周期和脉冲数。脉冲宽度可调制（PWM）酮能提供连续、变占空比输出，用户控制周期和脉冲宽度。本文采用PTO的多段管线工作方式实现粗定位，PTO的单段管线方式实现精定位。

上述例子中，定电机的起动和结束频率是2KHz，大脉冲频率是10KHz。在粗定位过程中，用200个脉冲完成升频加速，400个脉冲完成降频减速。使用PLC的PTO多段管线脉冲输出时，用下面的公式计算升降频过程中的脉冲增量值。

给定段的周期增量=（ECT—ICT）/Q

式中：ECT=该段结束周期时间

ICT=该段初始周期时间

利用这个公式，加速部分（1段）周期增量为2，减速部分（3段）周期增量为1。因2段是恒速部分，故周期增量为0。如果PTO的包络表从VB500开始存放，则表1为上例的包络表值。

2.2 源程序

//主程序

LD SM0.1 //扫描为1

R Q0.0，1 //复位映像寄存器位

CALL 0 //调用子程序0，初始化粗定位相关参数

LD M0.0 //粗定位完成

R Q0.0，1

CALL 1 //调用子程序1，初始化精定位相关参数

//子程序0,粗定位

LD SM0.0

MOVB 16#A0，SMB67 //设定控制字：允许PTO操作，选择ms增量，选择多段操作

MOVW 500，SMW168 //包络表起始地址为V500

MOVB 3，VB500 //设定包络表段数是3

MOVW 500，VW501 //设定段初始周期为500ms

MOVW -2，VD503 //设定段周期增量为-2ms

MOVD 200，VD505 //设定段脉冲个数为200

MOVW 100，VW509 //设定二段初始周期为100ms

MOVW 0，VD511 //设定二段周期增量为0ms

MOVD 1360，VD513 //设定二段脉冲个数为1360

MOVW 100，VW517 //设定三段初始周期为100ms

MOVW 1，VD519 //设定三段周期增量为1ms

MOVD 400，VD521 //设定三段脉冲个数为400

ATCH 2，19 //定义中断程序2处理PTO完成中断

ENI //允许中断

PLS 0 //启动PTO操作

//子程序1，精定位

LD SM0.0 //扫描为1

MOVB 16#8D，SMB67 //允许PTO功能，选择ms增量，设定脉冲数和周期

MOVW 500，SMW68 //设定精定位周期为500ms

MOVD 400，SMD72 //设定脉冲个数为400

ATCH 3，19 //定义中断程序3处理PTO完成中断

ENI //允许中断

PLS 0 //启动PTO操作

//中断程序2

LD SM0.0 //一直为1

= M0.0 //启动精定位

//中断程序3

LD SM0.0 //一直为1

= M0.1 //实现其他功能