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上海赞国自动化科技有限公司（西门子分销商）
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6ES7193-1CL00-0A0
SIMATIC DP，TB32L 端子排，32 通道，用于ET 200L，螺钉型端子
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ET200S 1 步进模板使用入门
ET200S 1 5V/204KHz 步进模板入门
1. 模板介绍
1.1 总览
ET200S 1 步进模板输出脉冲来控制步进电机 ，输出脉冲的数量决定步进电机的运动距离，输出脉冲的频率决定步进电机的速度。
模板订货号: 6ES7138-4DC00-0AB0
1.2 模板参数
图. 1: 步进电机模板
- 1 通道，可控制1个步进电机
- 数字量输入的参考点开关
- 外部停止或者外部脉冲使能数字输入
- 脉冲和方向信号时RS422的差分输出模式
- 最大输出频率: 204kHZ
- 最大脉冲数: 1048575
- 4 LED 状态指示灯
- 2 操作模式：寻找参考点和增量模式
2. 模板接线
图. 2: 步进模板接线图
- 端子1和5：脉冲差分信号
- 端子4和8：差分输出的方向信号
- 端子2和3：外部停止或者外部脉冲使能数字量输入ID。(功能选择见 4.2 )
- 端子6和7：数字量输入参考点开关
3. 硬件配置
步进模板可以安装在ET 200S接口模板或者 ET200S CPU后面。
本文使用 IM151-7 CPU 为例。
表 1: 软件和硬件配置
图. 3: ET200S 站的配置图
4. 硬件和参数设置
4.1 硬件配置
1) 根据图. 2 和图. 3完成ET200S的接线
2) 打开STEP7，创建一个新项目，并插入一个S7-300站
3) 从硬件目录中选择IM151-7 CPU直接拖拽到站配置窗口
图. 4: 插入IM151-7 CPU
4) 依次在4槽和5槽插入电源模板 PM-E DC24 和步进模块
图. 5: 硬件配置
4.2 模板参数配置
图. 6: 步进模块参数接口
4.2.1 模板参数说明
1) 组诊断：组诊断
2) 基准频率：基准频率，以Hz为单位，标识Fb
3) 增益 n: 增益系数 n，值范围 1-255. 此增益系数决定启动/停止频率 Fss，并且计算公式为： Fss=Fb×n
4) 时间 i: 时间系数 i, 值范围 1-255. 该时间系数以Hz/ms决定加速和减速，计算公式为: a = Fb ×R / (i×0.128 ms)
5)功能 DI: 数字量输入DI 功能可选，可以被组态为外部脉冲输入或者外部停止信号，缺省是外部脉冲且已使能。
6) 外部 Stop, 限位 Stop: 外部 stop, 信号类型停止开关. 接触器触点是常闭信号，以确保该接触器信号，缺省是读取常闭信号。
4.2.2 本文所例参数设置如下
本例参数配置见图. 6.
1) 没有激活组诊断
2) 基准频率 4Hz
3) 乘法系数 1, 启动/停止频率 4Hz
4) 时间系数 1, 加速/ 减速 31.25 Hz/ms
5) 使能外部输入脉冲
6) 外部输入停止和限位信号为常闭类型
5. 编程
5.1 模板输入/输出地址分配
与其它ET200S功能块类似，1STEP步进模板也通过直接读写I/O地址来对模板进行控制和访问的。
反馈信号 (输入), 占用 8 字节. 如表 2 输入地址分配所示。
控制信号 (输出), 占用 8 字节. 如表 3 输出地址分配所示。
有关输入和输出变量分配的详细信息请参阅 ET200S 位置控制和操作手册。链接如下:
/cs/document/9260790?caller=view&lc=en-WW
表 2: 输入地址分配
SIEMENS西门子6ES7193-1CL00-0A0
表 3: 输出地址分配
5.2 项目例程
为了更好的实现按位，字节或字对模板进行读写，在梯形图中使用MOVE指令接收输入数据PIB272-PIB279 到MB10-MB17发送MB20-MB27到PQB272-PQB279，对1STEP模板的读写访问均通过MB地址来进行。
1STEP模板地址分配见图. 5
图. 7: 例程编程
6. 模式描述和举例
6.1 Search-for-reference-point 模式
通过执行search-for-reference-point 模式来同步轴, 即.在机械零位和电气零位之间创建连接关系。
6.1.1 Search-for-reference-point 模式
Mode=1
参考点按照常开信号访问
搜寻参考点输出频率 Fss 和 Fa。
Fss 启动停止频率，见章节 4.2.1相关描述。
Fa 输出频率: Fa = Fb ×G × R
Fb: 基准频率. 在1STEP 模板参数中设置。 见章节 4.2.1相关描述。
增益 G: 增益系数 G. 值范围: 1-255, 参见模板输出地址字节: 0。
减少 R：减少系数 R. 模板输出地址字节4的第7位信号，参见表 3.模板输出地址4.7=0, R=1. 模板输出地址 4.7=0, R=0.1.
图. 8: 搜寻参考点
6.1.2 search-for-reference-point模式例程
本例模式见图. 8, viz. 搜寻 CW 方向.
-
通过变量表写输出控制变量：
图. 9: 参考点模式控制变量
1) M24.0=1 search-for-reference-point 模式 = 1
2) M25.0=1, M25.1=1: 因为之前的模板参数配置中的限位开关是常闭输入模式，在软件限位信号触发前为信号输入参见章节 4.2.2.
3) M25.2=0: 没有激活软件脉冲使能信号，因之前的模板参数配置中DI已经作为外部脉冲信号使能，内部软件脉冲使能信号在此时不会使用，参见章节 4.2.2.
4) 置位M24.2, 然后复位M24.4 (下降沿有效), 启动search-for-reference-point模式. 输出脉冲频率为 Fa.
5) MB20=1, M24.7=0: 增益系数 G = 1, 减少系数 R = 1, 频率 ：
Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz。
-
通过变量表读输入状态：
图. 10: 参考点模式变量表
1) M15.2=1: 触发外部脉冲使能信号
2) M15.0 = 1: 驱动使能
3) 之后 search-for-reference point启动, M14.0=1 位置被激活, M15.7=1 位置被执行. 等待参考点开关信号 M15.1.
4) M15.1=1: 参考点信号到达, 寻找参考点已完成 M14.4=1,同步操作完成, M14.2=1,位置到达, M15.3=1, 寻找参考点结束。
6.2 增量模式
增量模式是 1STEP 的主要操作模式. 该操作模式可控制步进电机移动按照设定速度移动到一个指定位置。
6.2.1 增量模式描述
Mode=0
输出脉冲的数量决定步进电机的移动距离，最大值脉冲值为 1048575.
输出脉冲频率决定步进电机速度。
在增量模式下输出频率: Fss, Fa
方向信号作为启动信号。
注意： 步进电机实际位移取决于脉冲数实际速度取决于脉冲频率，这不是在1STEP模板中设置的。
6.2.2 增量模式例程
-
通过变量表写输出控制信号:
图. 11: 在增量模式下的控制变量
1) M24.0=0 增量模式 = 0
2) M25.0=1、M25.1=1: 因之前的已经配置中限位开关信号为常闭输入模式，在软件限位信号触发前为信号输入参见章节 4.2.2。
3) MB20=1, M24.7=0:增益系数 G = 1, 减少系数 R = 1, 输出频率Fa
Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz.
4) 脉冲输出数: 通过MB21-23的20 个位信号来存储脉冲数 ,最大值为 0FFFFF=1048575
MB21 输出脉冲数 (位 16 到位19)
MB22 输出脉冲数 (位 8 到位15)
MB23 输出脉冲数 (位 0 到位 7)
MB21的位 20 到位 23 没有使用
本例中，分配的值为 0 x 100,即. 256 个脉冲。
5) 置位 M24.4, 之后复位 M24.4 (下降沿有效), 启动增量模式 触发CW方向信号开始运动。 -
通过变量表读输入信号:
图. 12: 增量模式变量表
1）增量模式启动后，M14.0=1位置任务被激活，M15.7=1位置被执行。
2） MD10 显示剩余脉冲，如图. 12, 220 个脉冲尚未发出。
3） MD10=0: 脉冲发送完成, 置位 M14.0 和M15.7, 位置到达 M14.2=1 . 增量模式输出完成。
描述
在电源模块 F-PM-E 24VDC/8A PPM ST (6ES7136-6PA00-0BC0) 右侧安装基座上的模块只要没有打开新的电位组，那么模块在电源模块的电位组内。通过断开电源模块 F-PM-E 24VDC/8A PPM ST 的电位组可以实现安装在此种模式下的模块的安全停机。
达到 SIL 2 / PL d 标准的标准模块安全停机
电源模块 F-PM-E 24VDC/8A PPM ST (下文称为 F-PM-E)和标准输出模块的组合可实现达到SIL 2和PL d 标准的安全停机。SIL 2 符合 IEC 61508:2010标准，PL d 符合 EN ISO 13849-1:2008标准。
图. 01
可以使用下面的ET 200SP 标准模块:
| 名称 | 订货号 | 内部电容 Ci | 内部电源消耗 Ii | 符合 IEC 61508:2010 标准的许可 | 符合EN ISO 13849-1:2008 标准的许可 |
| DQ 16x24VDC/0.5A ST | 6ES7132-6BH00-0BA0 | 6 µF | 60 mA | SIL 2 | PL d |
| DQ 8x24VDC/0.5A ST | 6ES7132-6BF00-0BA0 | 3.6 µF | 35 mA | SIL 2 | PL d |
| DQ 8x24VDC/0.5A HF | 6ES7132-6BF00-0CA0 | 3.6 µF | 45 mA | SIL 2 | PL d |
| DQ 4x24VDC/2A ST | 6ES7132-6BD20-0BA0 | 6 µF | 60 mA | SIL 2 | PL d |
| AQ 4xU/I ST | 6ES7135-6HD00-0BA1 | 5.6 µF | 150 mA | SIL 1 | PL c |
| AQ 2xU/I HS | 6ES7135-6HB00-0DA1 | 5.6 µF | 45 mA | SIL 1 | PL c |
注意
当电源模块 F-PM-E 24VDC/8A PPM ST 连接电容性负载，必须考虑标准模块(见上表) 的输入电容。可以参考条目号为78645796的手册其中的 B 章节 "开关的负载"。
必须禁用标准输出模块的"电源电压L+缺失诊断"，否则在电源模块进行短路测试时标准输出模块会触发诊断。
如果未接地负载连接标准输出模块，必须考虑标准输出模块的输出在机架和地之间的电容和电阻。可以参考条目号为78645796的 手册其中的 3.1 章节 "端子分配"。
设置短路测试/断线测试的最大回读时间
在设置电源模块 F-PM-E 参数"断线测试的最大回读时间"和 "短路测试的最大回读时间"时，必须考虑以下三步。
步 1
考虑内部电容和电源消耗
每个标准输出模块都有内部电容 Ci 和内部电源消耗 Ii (不考虑连接的负载)。按如下公式计算电源模块 F-PM-E打开的电位组内的标准输出模块的内部电容和内部电源消耗的总和。
Ci_total = Ci
Ii_total = Ii
在上面的表格中获得相关值。
必须选择参数"断线测试的最大回读时间"和 "短路测试的最大回读时间"保证 Ci_total 和 Ii_total的值在电源模块 F-PM-E 的电容负载曲线之下。
步 2
考虑标准输出模块的输出负载
参考以下参数的技术数据或测量值
- 负载电流 IL 和
- 负载电容 CL
定义连接了执行机构的标准输出模块的每个输出的输出值。其中:
CL_total = CL
IL_total = IL
必须选择参数"断线测试的最大回读时间"和 "短路测试的最大回读时间"保证标准输出模块每个输出上的负载电流和负载电容在电源模块 F-PM-E 的电容负载曲线之下。
步 3
确定电容和电流消耗的总量
总的电容 Ctotal 由 Ci_total 和连接到标准输出模块的所有负载电容的总和 CL 组成。总的电源消耗 Itotal 由 Ii_total 和标准输出模块输出的所有负载电流的总和 IL 组成。
Ctotal = Ci_total + CL_total
Itotal = Ii_total + IL_total
必须选择参数"断线测试的最大回读时间"和 "短路测试的最大回读时间"保证Ctotal 和 Itotal 的值在电源模块 F-PM-E 的电容负载曲线之下。