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S7–200 PLC集成脈沖輸出功能的應(yīng)用
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，還更加注重功能的改進和集成，以方便用戶的使用。對于現(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)動模板所需的PWM信號源，數(shù)控系統(tǒng)中用于拖動步進電機的驅(qū)動模板所需的脈沖串PTO信號源等。在S7-200系列PLC中，就有相應(yīng)的指令，從而使這種實時控制功能的實現(xiàn)演變?yōu)樘顚懸粡埍砀瘢賵?zhí)行一條指令。比起用單板機或單片機以匯編語言來實現(xiàn)，則顯現(xiàn)出其高效且簡單的優(yōu)勢。
二、集成脈沖輸出的原理與實現(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，以控制步進電機驅(qū)動器。驅(qū)動器將控制脈沖按照某種方式轉(zhuǎn)換成步進電機線圈的電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，以使轉(zhuǎn)子只能按固定的步數(shù)來改變其位置。
要啟動集成脈沖輸出功能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。在實際編程時只需按所需的功能來查找相應(yīng)的16進制數(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。另外，只需3條導(dǎo)線，2只按鈕，一個開關(guān)外加一個功率驅(qū)動器和一臺步進電機即可完成本試驗（若無功率驅(qū)動器和步進電機，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信號源。
2、CPU214上有兩個集成的模擬量手動調(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行中進行PID參數(shù)的設(shè)定或定時時間值的修改以及實現(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)動方向。如果I0.2=1，將輸出Q0.2置成1，電機逆時針轉(zhuǎn)動。如果I0.2=0，將輸出Q0.2置成0，電機順時針轉(zhuǎn)動。為保護電機避免漏步，電機轉(zhuǎn)動方向的改變只能在電機處于停止?fàn)顟B(tài)（M0.1=0）時方可進行。
3、聯(lián)鎖控制（Network 4-5）
為保護人員和設(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)動器。只有在M0.2復(fù)位（M0.2=0）后，才能重新起動電機。當(dāng)“STOP”按鈕松開后，為防止電機的意外起動，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），若要再次起動電機，則必須再發(fā)一個起動信號。
4、起動電機（Network 6）
若同時具備（1）按起動按鈕，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（Network 7）
若同時具備（1）按“STOP”按鈕，在輸入端I0.1產(chǎn)生脈沖上升沿；（2）電機處于運轉(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，只將電機運轉(zhuǎn)標(biāo)志M0.1復(fù)位。
四、調(diào)試及討論
1、硬件接線
將起動（“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)動器的輸入，以驅(qū)動步進電機的運轉(zhuǎn)；若無功率驅(qū)動器，可將Q0.0接示波器，以觀察脈沖串（PTO） 輸出。
2、實驗現(xiàn)象
程序輸入完畢，將工作模式選中“RUN”，按起動（“START”）按鈕后，可觀察到控制器輸出固定數(shù)目的方波脈沖，使步進電機按對應(yīng)的步數(shù)轉(zhuǎn)動；按停止（“STOP”）按鈕后，可觀察到控制器無脈沖輸出，步進電機停止轉(zhuǎn)動。扳動轉(zhuǎn)換開關(guān)，可觀察到步進電機轉(zhuǎn)向的變化。