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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

環(huán)境溫度超過(guò)0~50℃的范圍；

（2）相對(duì)濕度超過(guò)85%或者存在露水凝聚（由溫度突變或其他因素所引起的）；

（3）太陽(yáng)光直接照射；

（4）有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等；

（5）有打量鐵屑及灰塵；

（6）頻繁或連續(xù)的振動(dòng)，振動(dòng)頻率為10~55Hz、幅度為0.5mm（峰-峰）；

（7）超過(guò)10g（重力加速度）的沖擊。

小型可編程控制器外殼的4個(gè)角上，均有安裝孔。有兩種安裝方法，一是用螺釘固定，不同的單元有不同的安裝尺寸；另一種是DIN（德國(guó)共和標(biāo)準(zhǔn)）軌道固定。DIN軌道配套使用的安裝夾板，左右各一對(duì)。在軌道上，先裝好左右?jiàn)A板，裝上PLC，然后擰緊螺釘。為了使控制系統(tǒng)工作可*，通常把可編程控制器安裝在有保護(hù)外殼的控制柜中，以防止灰塵、油污、水濺。為了保證可編程控制器在工作狀態(tài)下其溫度保持在規(guī)定環(huán)境溫度范圍內(nèi)，安裝機(jī)器應(yīng)有足夠的通風(fēng)空間，基本單元和擴(kuò)展單元之間要有30mm以上間隔。如果周圍環(huán)境超過(guò)55C，要安裝電風(fēng)扇，強(qiáng)迫通風(fēng)。

為了避免其他外圍設(shè)備的電干擾，可編程控制器應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離高壓電源線和高壓設(shè)備，可編程控制器與高壓設(shè)備和電源線之間應(yīng)留出至少200mm的距離。

當(dāng)可編程控制器垂直安裝時(shí)，要嚴(yán)防導(dǎo)線頭、鐵屑等從通風(fēng)窗掉入可編程控制器內(nèi)部，造成印刷電路板短路，使其不能正常工作甚至損壞。

2.電源接線PLC供電電源為50Hz、220V±10%的交流電。FX系列可編程控制器有直流24V輸出接線端。該接線端可為輸入傳感（如光電開關(guān)或接近開關(guān)）提供直流24V電源。如果電源發(fā)生故障，中斷時(shí)間少于10ms，PLC工作不受影響。若電源中斷超過(guò)10ms或電源下降超過(guò)允許值，則PLC停止工作，所有的輸出點(diǎn)均同時(shí)斷開。當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，若RUN輸入接通，則操作自動(dòng)進(jìn)行。對(duì)于電源線來(lái)的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。如果電源干擾特別嚴(yán)重，可以安裝一個(gè)變比為1:1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。

3.接地良好的接地是保證PLC可*工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地線與機(jī)器的接地端相接，基本單元接地。如果要用擴(kuò)展單元，其接地點(diǎn)應(yīng)與基本單元的接地點(diǎn)接在一起。為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給可編程控制器接上地線，接地點(diǎn)應(yīng)與動(dòng)力設(shè)備（如電機(jī)）的接地點(diǎn)分開。若達(dá)不到這種要求，也必須做到與其他設(shè)備公共接地，禁止與其他設(shè)備串聯(lián)接地。接地點(diǎn)應(yīng)盡可能*近PLC。

4.直流24V接線端使用無(wú)源觸點(diǎn)的輸入器件時(shí)，PLC內(nèi)部24V電源通過(guò)輸入器件向輸入端提供每點(diǎn)7mA的電流。PLC上的24V接線端子，還可以向外部傳感器（如接近開關(guān)或光電開關(guān)）提供電流。24V端子作傳感器電源時(shí)，COM端子是直流24V地端。如果采用擴(kuò)展船員，則應(yīng)將基本單元和擴(kuò)展單元的24V端連接起來(lái)。另外，任何外部電源不能接到這個(gè)端子。如果發(fā)生過(guò)載現(xiàn)象，電壓將自動(dòng)跌落，該點(diǎn)輸入對(duì)可編程控制器不起作用。

每種型號(hào)的PLC的輸入點(diǎn)數(shù)量是有規(guī)定的。對(duì)每一個(gè)尚未使用的輸入點(diǎn)，它不耗電，因此在這種情況下，24V電源端子向外供電流的能力可以增加。FX系列PLC的空位端子，在任何情況下都不能使用。

5.輸入接線PLC一般接受行程開關(guān)、限位開關(guān)等輸入的開關(guān)量信號(hào)。輸入接線端子是PLC與外部傳感器負(fù)載

• 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
• 大輸出頻率: 204kHZ
• 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。

問(wèn)題1：S7-200 CPU內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)類型？西門子（中國(guó)）總代理
回答：S7-200 CPU內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)分為易失性的RAM存儲(chǔ)區(qū)和保持的EEPROM兩種，其中RAM包含CPU工作存儲(chǔ)區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)域中的V數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、M數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、T(定時(shí)器)區(qū)和C(計(jì)數(shù)器)區(qū)，EEPROM包含程序存儲(chǔ)區(qū)、V數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的全部和M數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的前14個(gè)字節(jié)。
也就是說(shuō)V區(qū)和MB0-MB13這些區(qū)域都有對(duì)應(yīng)的EEPROM保持區(qū)域。
EEPROM的寫操作次數(shù)是有限制的(少10萬(wàn)次，典型值為100萬(wàn)次)，所以請(qǐng)注意只在必要時(shí)才進(jìn)行保存操作。否則，EEPROM可能會(huì)失效，從而引起CPU故障。
EEPROM的寫入次數(shù)如果超過(guò)限制之后，該CPU即不能使用了，需要整體更換CPU，不能夠只更換CPU內(nèi)EEPROM，西門子不提供這項(xiàng)服務(wù)。

問(wèn)題2：S7-200 CPU的存儲(chǔ)卡的作用？
回答：S7-200還提供三種類型的存儲(chǔ)卡用于存儲(chǔ)程序，數(shù)據(jù)塊，系統(tǒng)塊，數(shù)據(jù)記錄（歸檔）、配方數(shù)據(jù)，以及一些其他文件等，這些存儲(chǔ)卡不能用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，只能通過(guò)PLC—存儲(chǔ)卡編程的方法將程序塊/數(shù)據(jù)塊/系統(tǒng)塊的初始設(shè)置存于存儲(chǔ)卡內(nèi)。
存儲(chǔ)卡分為兩種，根據(jù)大小共有三個(gè)型號(hào)。
32K存儲(chǔ)卡：僅用于儲(chǔ)存和傳遞程序、數(shù)據(jù)塊和強(qiáng)制值。32K存儲(chǔ)卡只可以用于向新版（23版）CPU傳遞程序，新版CPU不能向32K存儲(chǔ)卡中寫入任何數(shù)據(jù)。而且32K存儲(chǔ)卡不支持存儲(chǔ)程序以外的其他功能。訂貨號(hào)：6ES7 291-8GE20-0XA0。
64K/256K存儲(chǔ)卡：可用于新版CPU（23版）保存程序、數(shù)據(jù)塊和強(qiáng)制值、配方、數(shù)據(jù)記錄和其他文件（如項(xiàng)目文件、圖片等）。64K/256K新存儲(chǔ)卡只能用于新版CPU（23版）。64K存儲(chǔ)卡訂貨號(hào)： 6ES7 291-8GF23-0XA0；256K存儲(chǔ)卡訂貨號(hào)：6ES7 291-8GH23-0XA0。
為了把存儲(chǔ)卡中的程序送到CPU中，必須先插入存儲(chǔ)卡，然后給CPU上電，程序和數(shù)據(jù)將自動(dòng)復(fù)制到RAM及EEPROM中。
存儲(chǔ)卡的使用完整限制條件，請(qǐng)參考《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》附錄A 技術(shù)規(guī)范—可選卡件一節(jié)。
S7-200的外部存儲(chǔ)卡有哪些功能？
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問(wèn)題3：S7-200 CPU內(nèi)的程序是否具有掉電保持特性？
回答：S7-200 CPU內(nèi)的程序塊下載時(shí)，會(huì)同時(shí)下載到EEPROM中，也就是說(shuō)程序下載后，將保持。同樣，系統(tǒng)塊和數(shù)據(jù)塊下載時(shí)，也會(huì)同時(shí)下載到EEPROM中。

問(wèn)題4：S7-200 CPU內(nèi)部的數(shù)據(jù)的掉電保持特性？
回答：S7-200系統(tǒng)手冊(cè)第四章——“PLC基本概念”一章中“理解S7--200如何保存和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)”一節(jié)詳細(xì)介紹了S7-200 CPU內(nèi)數(shù)據(jù)的掉電保持特性，建議用戶仔細(xì)閱讀。
S7-200 CPU內(nèi)的數(shù)據(jù)分為RAM區(qū)和EEPROM區(qū)。
其中，RAM區(qū)數(shù)據(jù)需要CPU內(nèi)置的超級(jí)電容或者外插電池卡才能實(shí)現(xiàn)掉電保持特性。
對(duì)于CPU221和CPU222的內(nèi)置超級(jí)電容，能提供典型值約50小時(shí)的數(shù)據(jù)保持。
對(duì)于CPU224，CPU224XP，CPU224XPsi和CPU226的內(nèi)置超級(jí)電容，能提供典型值約100小時(shí)的數(shù)據(jù)保持。
超級(jí)電容需要在CPU上電時(shí)充電。為達(dá)到上述指標(biāo)的數(shù)據(jù)保持時(shí)間，需要連續(xù)充電至少24小時(shí)。
當(dāng)該時(shí)間不夠時(shí)，可以購(gòu)買電池卡，以獲得更長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)保持時(shí)間。
EEPROM區(qū)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保持，不依靠超級(jí)電容或者電池就可以保持?jǐn)?shù)據(jù)。

問(wèn)題5：S7-200 CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)的工作順序？
回答：S7-200 CPU一上電后，CPU先去檢查RAM區(qū)域中的數(shù)據(jù)，如果在超級(jí)電容或者電池有電的情況下，數(shù)據(jù)并未丟失，則使用該RAM區(qū)的數(shù)據(jù)；如果超級(jí)電容或者電池沒(méi)電了，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，則CPU去讀EEPROM中相應(yīng)的區(qū)域(包含數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)定義內(nèi)容)，如果在EEPROM中存有保持的數(shù)據(jù)，則CPU將EEPROM中的數(shù)據(jù)寫回到RAM區(qū)中，再進(jìn)行下面的工作。
如果EEPROM中也沒(méi)有對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)了，則該存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)將變成0。

問(wèn)題6：S7-200 CPU電池卡的使用注意事項(xiàng)？
回答：新版S7-200 CPU電池卡有兩種型號(hào)。
對(duì)于CPU221和CPU222，由于其中沒(méi)有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，則對(duì)應(yīng)的為時(shí)鐘電池卡，訂貨號(hào)為：6ES7297--1AA23--0XA0。
對(duì)于CPU224，CPU224XP，CPU224XPsi和CPU226，電池卡僅提供電池功能，訂貨號(hào)為：6ES7 291--8BA20--0XA0，該款電池卡型號(hào)又叫做BC293。
電池卡的壽命典型值約為200天，當(dāng)插上電池卡后，如果CPU處于工作狀態(tài)或者超級(jí)電容有電的情況下，并不消耗電池卡的電量。當(dāng)電池卡的電量消耗完畢之后，該電池卡就報(bào)廢了。
S7-200電池卡不能充電，使用完畢就不能再用了，只能購(gòu)買新的電池卡了。
S7-200沒(méi)有檢測(cè)電池卡內(nèi)剩余電量的狀態(tài)位和這種功能。
新版S7-200 CPU電池卡不能用于老CPU，即訂貨號(hào)為6ES7xxx-xxx21-0XB0和6ES7xxx-xxx22-0XB0以及更老版本的CPU。

圖1

以上為兩種電池卡以及所在插槽位置。
電池卡的使用完整限制條件，請(qǐng)參考《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》附錄A 技術(shù)規(guī)范—可選卡件一節(jié)。

問(wèn)題7：S7-200 CPU內(nèi)EEPROM的使用方法？
回答：EEPROM的寫入分為如下幾種情況：
1、MB0—MB13的設(shè)置，只需要在系統(tǒng)塊—斷電數(shù)據(jù)保持中設(shè)置即可。
默認(rèn)情況下，系統(tǒng)塊設(shè)置如下圖藍(lán)框中所示，即MB14—MB31，這些區(qū)域沒(méi)有對(duì)應(yīng)的EEPROM區(qū)域，無(wú)須考慮EEPROM寫入次數(shù)限制。

圖2

MB0—MB13如果在系統(tǒng)塊中設(shè)置成掉電保持區(qū)域，如圖2紅框中所示，并將系統(tǒng)塊下載到CPU之后，則這14個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)在掉電的瞬間會(huì)將數(shù)值寫入EEPROM中，如果掉電時(shí)間超過(guò)超級(jí)電容和電池的保持時(shí)間之后，再上電時(shí)，CPU會(huì)將EEPROM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)數(shù)值寫回到RAM中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)，實(shí)現(xiàn)保持?jǐn)?shù)據(jù)的目的。
注意：實(shí)現(xiàn)該功能一定要將修改過(guò)的系統(tǒng)塊下載到CPU中。

這些軟起動(dòng)器的旁通觸點(diǎn)在工作時(shí)由一個(gè)集成固態(tài)滅弧系統(tǒng)保護(hù)。 從而在故障時(shí)可防止對(duì)旁通觸點(diǎn)的破壞，如線圈操作機(jī)構(gòu)或主操作彈簧的短暫的控制電壓故障、機(jī)械震動(dòng)或與壽命相關(guān)的部件缺陷。

特別強(qiáng)大的操作機(jī)構(gòu)的起動(dòng)電流會(huì)在本地供電系統(tǒng)上施加一個(gè)不可控制的負(fù)荷。軟起動(dòng)器通過(guò)其電壓軟起動(dòng)降低了該起動(dòng)電流。通過(guò)可調(diào)電流限值功能，SIRIUS 3RW40 軟起動(dòng)器為供電系統(tǒng)緩解了不少壓力。 一達(dá)到選擇的電流限值，剩下的只需設(shè)置軟起動(dòng)期間的起動(dòng)起點(diǎn)（軟起動(dòng)升降率由起動(dòng)電壓和軟起動(dòng)時(shí)間決定）。從此刻開始，可通過(guò)控制軟起動(dòng)器電壓以使電機(jī)電流保持為常數(shù)?？赏ㄟ^(guò)電機(jī)軟起動(dòng)完成、本征設(shè)備保護(hù)脫扣或電機(jī)過(guò)載保護(hù)脫扣來(lái)結(jié)束該過(guò)程。該功能的結(jié)果就是電機(jī)的實(shí)際軟起動(dòng)時(shí)間要比軟起動(dòng)器上選擇的軟起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。

由于集成有 電機(jī)過(guò)載保護(hù)功能 ，并符合標(biāo)準(zhǔn) IEC 60947-4-2，全新軟起動(dòng)器無(wú)需附加過(guò)載繼電器?？珊?jiǎn)單、快速地調(diào)整電機(jī)額定電流、過(guò)載脫扣時(shí)間（操作次數(shù)）設(shè)置和電機(jī)過(guò)載保護(hù)功能復(fù)位。使用 4 檔旋轉(zhuǎn)電位器，可在軟起動(dòng)器上設(shè)置不同的過(guò)載脫扣時(shí)間。 除了 10、15 和 20 級(jí)，若一個(gè)不同的電機(jī)管理控制設(shè)備用于該功能（如連接到 PROFIBUS），還可切斷電機(jī)過(guò)載保護(hù)。

另外，還提供有帶 晶閘管電機(jī)保護(hù)分析 功能的設(shè)備型號(hào)，額定功率 55 kW（ 400 V 時(shí)）。 A 型 PTC 或 Thermoclick 測(cè)量探頭都可直接連接。電機(jī)熱過(guò)載以及傳感器回路中的開路和短路都會(huì)造成直接斷開軟起動(dòng)器。若軟起動(dòng)器曾經(jīng)脫扣，與本征設(shè)備保護(hù)和電機(jī)負(fù)載保護(hù)一樣，還提供有各種復(fù)位選件。通過(guò)復(fù)位按鈕的手動(dòng)復(fù)位，通過(guò)控制電壓的短暫斷開的自動(dòng)或遠(yuǎn)程復(fù)位。

新設(shè)備系列采用“極性平衡"控制方法，用于保護(hù)兩相控制的軟起動(dòng)器中的直流部件。對(duì)于兩相控制軟起動(dòng)器，來(lái)自兩個(gè)控制相位重疊的電流會(huì)流經(jīng)未受控制的相位。這也是導(dǎo)致電機(jī)軟起動(dòng)中三相電流非對(duì)稱分布的物理原因。這雖然不受影響，但在大多數(shù)應(yīng)用中仍不可忽視。

控制功率半導(dǎo)體不僅導(dǎo)致不對(duì)稱，在起動(dòng)電壓低于電機(jī)起動(dòng)電壓值的 50 % 時(shí)，還導(dǎo)致之前提到的直流部件產(chǎn)生嚴(yán)重的噪音。

用于這些軟起動(dòng)器的控制方法省去了軟起動(dòng)相位的直流部件，并防止了可能產(chǎn)生的制動(dòng)扭矩。該方法創(chuàng)建了在速度、扭矩和電流上升上*的電機(jī)軟起動(dòng)，從而可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的緩和兩相起動(dòng)。同時(shí)，起動(dòng)操作的聲音質(zhì)量與