1.S7-200 SMART的开环运动控制介绍

S7-200 SMART CPU提供两种方式的开环运动控制：

1）脉宽调制（PWM）：内置于CPU中，用于速度、位置或占空比的控制。

2）运动轴：内置于CPU中，用于速度和位置的控制。

CPU提供了最多三个数字量输出（Q0.0、Q0.1和Q0.3），这三个数字量输出可以通过PWM向导组态为PWM输出，或者通过运动向导组态为运动控制输出。当作为PWM操作组态输出时，输出的周期是固定的，脉宽或脉冲占空比可通过程序进行控制。脉宽的变化可在应用中控制速度或位置。

运动轴提供了带有集成方向控制和禁用输出的单脉冲串输出。运动轴还包括可编程输入，允许将CPU组态为包括自动参考点搜索在内的多种操作模式。运动轴为步进电动机或伺服电动机的速度和位置开环控制提供了统一的解决方案。

2.高速脉冲输出指令介绍

S7-200 SMART PLC配有2～3个PWM发生器，它们可以产生一个脉冲调制波形。一个发生器输出点是Q0.0，另外两个发生器输出点是Q0.1和Q0.3。当Q0.0、Q0.1和Q0.3作为高速输出点时，其普通输出点被禁用，而当不作为PWM发生器时，Q0.0、Q0.1和Q0.3可作为普通输出点使用。一般情况下，PWM输出负载至少为10%的额定负载。经济型的S7-200 SMART PLC并没有高速输出点，标准型的S7-200 SMART PLC才有高速输出点，目前典型的两个型号是CPU ST40和CPU ST60。CPU ST20只有两个高速输出通道，即Q0.0和Q0.1。

脉冲输出指令（PLS）配合特殊存储器用于配置高速输出功能，PLS指令格式见表7-1。

PWM提供三条通道，这些通道允许占空比可变的固定周期时间输出，如图7-1所示，PLS指令可以指定周期时间和脉冲宽度。以μs或ms为单位指定脉冲宽度和周期。

表7-1 PLS指令格式

图7-1 脉冲串输出

PWM的周期范围为10～65535μs或者2～65535ms，PWM的脉冲宽度时间范围为10～65535μs或者2～65535ms。

3.与PLS指令相关的特殊寄存器的含义

如果要装入新的脉冲宽度（SMW70或SMW80）和周期（SMW68或SMW78），应该在执行PLS指令前装入这些值和控制寄存器，然后PLS指令会从特殊存储器SM中读取数据，并按照存储数值控制PWM发生器。这些特殊寄存器分为三大类：PWM功能状态字、PWM功能控制字和PWM功能寄存器。这些寄存器的含义见表7-2、表7-3和表7-4。

表7-2 PWM控制寄存器的SM标志

表7-3 其他PWM寄存器的SM标志

表7-4 PWM控制字节参考

续

【关键点】使用PWM功能相关的特殊存储器SM需要注意以下几点。

1）如果要装入新的脉冲宽度（SMW70或SMW80）或者周期（SMW68或SMW78），应该在执行PLS指令前装入这些数值到控制寄存器。

2）受硬件输出电路响应速度的限制，对于Q0.0、Q0.1和Q0.3从断开到接通为1.0μs，从接通到断开3.0μs，因此最小脉宽不可能小于4.0μs。最大的频率为100kHz，因此最小周期为10μs。

4.PLS高速输出指令应用

以下用一个例子介绍高速输出指令的应用。

【例7-1】用CPU ST40的Q0.0输出一串脉冲，周期为100ms，脉冲宽度时间为20ms，要求有起停控制。

【解】梯形图如图7-2所示。(www.daowen.com)

图7-2 梯形图

初学者往往对于控制字的理解比较困难，但西门子公司设计了指令向导功能，读者只要设置参数即可生成子程序，使得程序的编写变得简单。以下将介绍此方法。

（1）打开指令向导

单击菜单栏的“工具”→“PWM”，如图7-3所示，弹出如图7-4所示的界面。

图7-3 打开指令向导

（2）选择输出点

CPU ST40有三个高速输出点，本例选择Q0.0输出，也就是勾选“PWM0”选项，同理如果要选择Q0.1输出，则应勾选“PWM1”选项，单击“下一步”按钮，如图7-4所示。

图7-4 选择输出点

3）子程序命名

如图7-5所示，可对子程序命名，也可以使用默认的名称，单击“下一步”按钮

图7-5 子程序命名

（4）选择时间基准

PWM的时间基准有“毫秒”和“微妙”，本例选择“毫秒”，如图7-6所示，单击“下一步”按钮。

图7-6 选择时间基准

（5）完成向导

如图7-7所示，单击“下一步”按钮，弹出如图7-8所示的界面，单击“生成”按钮，完成向导设置，生成子程序“PWM0_RUN”，读者可以在“项目树”中的“调用子例程”中找到。

图7-7 完成向导（1）

图7-8 完成向导（2）

（6）编写梯形图程序

梯形图如图7-9所示。其功能与图7-2的梯形图完全一样，但相比而言此梯形图更加简洁，也更加容易编写。

图7-9 梯形图

【关键点】如图7-9中的子程序“PWM0_RUN”中的Cycle是指脉冲周期100ms Pulse是指脉冲宽度时间20ms。