【例7-2】剪切机上有1套步进驱动系统，步进驱动器的型号为SH-2H042Ma，步进电动机的型号为17HS111，是两相四线直流24V步进电动机，用于送料，送料长度是200mm，当送料完成后，停1s开始剪切，剪切完成2s后，再自动进行第二个循环。要求：按下按钮SB1开始工作，按下按钮SB2停止工作。请画出I/O接线图并编写程序。

【解】

1.主要软硬件配置

1）1套STEP7-Micro/WIN SMART V1.0。

2）1台步进电动机，型号为17HS111。

3）1台步进驱动器，型号为SH-2H042Ma。

4）1台CPU ST40。

2.步进电动机与步进驱动器的接线

本系统选用的步进电动机是两相四线的步进电动机，其型号是17HS111，这种型号的步进电动机的出线接线图如图7-10所示。其含义是：步进电动机的4根引出线分别是红色、绿色、黄色和蓝色；其中红色引出线应该与步进驱动器的A+接线端子相连，绿色引出线应该与步进驱动器的A−接线端子相连，黄色引出线应该与步进驱动器的B+接线端子相连，蓝色引出线应该与步进驱动器的B−接线端子相联。

3.PLC与步进电动机、步进驱动器的接线

步进驱动器有共阴和共阳两种接法，这与控制信号有关系，通常西门子PLC输出信号是+24V信号（即PNP型接法），所以应该采用共阴接法，所谓共阴接法就是步进驱动器的DIR−和CP−与电源的负极短接，如图7-10所示。顺便指出，三菱的PLC输出的是低电位信号（即NPN型接法），因此应该采用共阳接法。

图7-10 PLC与驱动器和步进电动机接线图

那么PLC能否直接与步进驱动器相连接呢？一般情况下是不能的。这是因为步进驱动器的控制信号通常是+5V，而西门子PLC的输出信号是+24V，显然是不匹配的。解决问题的办法就是在PLC与步进驱动器之间串联一只2kΩ电阻，起分压作用，因此输入信号近似等于+5V。有的资料指出串联一只2kΩ的电阻是为了将输入电流控制在10mA左右，也就是起限流作用，在这里电阻的限流或分压作用的含义在本质上是相同的。CP+（CP−）是脉冲接线端子，DIR+（DIR−）是方向控制信号接线端子。PLC接线图如图7-10所示。有的步进驱动器只能接“共阳接法”，如果使用西门子S7-200 SMART PLC控制这种类型的步进驱动器，则不能直接连接，必须将PLC的输出信号进行反相。另外，读者还要注意，输入端的接线采用是PNP接法，因此两只接近开关是PNP型，若读者选用的是NPN型接近开关，那么接法就不同了。

【关键点】步进驱动器的控制信号通常是+5V，但并不绝对，例如有的工控企业为了使用方便，特意到驱动器的生产厂家定制24V控制信号的驱动器。

4.组态硬件

高速输出有PWM模式和运动轴模式，对于较复杂的运动控制显然用运动轴模式控制更加便利。以下将具体介绍这种方法。

（1）激活“运动控制向导”

打开STEP 7软件，在主菜单“工具”栏中单击“运动”选项，弹出装置选择界面，如图7-11所示。

图7-11 激活“位置控制向导”

（2）选择需要配置的轴

CPU ST40系列PLC内部有三个轴可以配置，本例选择“轴0”即可，如图7-12所示，再单击“下一步”按钮。

图7-12 选择需要配置的轴

3）为所选择的轴命名

为所选择的轴命名，本例为默认的“轴0”，再单击“下一步”按钮，如图7-13所示

图7-13 为所选择的轴命名

（4）输入系统的测量系统

在“选择测量系统”选项中选择“工程单位”。由于步进电动机的步距角为1.8°，所以电动机转一圈需要200个脉冲，所以“电机一次旋转所需的脉冲”为“200”；“测量单位”设为“mm”；“电机一次旋转产生多少mm运动”为“10”；这些参数与实际的机械结构有关，再单击“下一步”按钮，如图7-14所示。

图7-14 输入系统的测量系统

5）设置脉冲方向输出

设置有几路脉冲输出，其中有单相（1个输出）、双向（2个输出）和正交（2个输出）三个选项，本例选择“单相（1个输出）”；再单击“下一步”按钮，如图7-15所示。

图7-15 设置脉冲方向输出

（6）分配输入点

本例中并不用到LMT+（正限位输入点）、LMT-（负限位输入点）、RPS（参考点输入点）和ZP（零脉冲输入点），所以可以不设置。直接选中“STP”（停止输入点），选择“启用”，停止输入点为“I0.1”，指定相应输入点有效时的响应方式为“减速停止”，指定输入信号有效电平为“高”电平有效，再单击“下一步”按钮，如图7-16所示。

图7-16 分配输入点

7）指定电动机速度(www.daowen.com)

MAX_SPEED：定义电动机运动的最大速度。

SS_SPEED：根据定义的最大速度，在运动曲线中可以指定的最小速度。如果SS_SPEED数值过高，电动机可能在起动时失步，并且在尝试停止时，负载可能使电动机不能立即停止而多行走一段。停止速度也为SS_SPEED

设置如图7-17所示，在“1”、“2”和“3”处输入最大速度、最小速度、起动和停止速度，再单击“下一步”按钮。

图7-17 指定电机速度

（8）设置加速和减速时间

ACCEL_TIME（加速时间）：电动机从SS_SPEED加速至MAX_SPEED所需要的时间，默认值=1000ms（1s），本例选默认值，如图7-18所示的“1”处。

图7-18 设置加速和减速时间

DECEL_TIME（减速时间）：电动机从MAX_SPEED减速至SS_SPEED所需要的时间，默认值=1000ms（1s），本例选默认值，如图7-18所示的“2”处，再单击“下一

步”按钮。

（9）为配置分配存储区

指令向导在V内存中以受保护的数据块页形式生成子程序，在编写程序时不能使用

PTO向导已经使用的地址，此地址段可以由系统推荐，也可以人为分配，人为分配的好处

是可以避开读者习惯使用的地址段。为配置分配存储区的VB内存地址如图7-19所示，

本例设置为“VB0～VB92”，再单击“下一步”按钮。

图7-19 为配置分配存储区

（10）完成组态

单击“下一步”按钮，如图7-20所示。弹出如图7-21所示的界面，单击“生成”按钮，完成组态。

图7-20 完成组态（1）

图7-21 生成程序代码

5.子程序简介

PTOx_CTRL子程序：（控制）启用和初始化运动轴，方法是自动命令运动轴，在每次CPU更改为RUN模式时，加载组态/包络表，每个运动轴使用此子例程一次，并确保程序会在每次扫描时调用此子例程。PTOx_CTRL子程序的参数见表7-5。

表7-5 PTOx_CTRL子程序的参数表

AXISx_GOTO：其功能是命令运动轴转到所需位置，这个子程序提供绝对位移和相对位移2种模式。AXISx_GOTO子程序的参数见表7-6。

表7-6 AXISx_GOTO子程序的参数表

6.编写程序

使用了运动向导，编写程序就比较简单了，但必须搞清楚两个子程序的使用方法，这是编写程序的关键，数据块的赋值如图7-22所示，梯形图如图7-23所示。

图7-22 数据块的赋值

【关键点】利用指令向导编写程序，其程序简洁、容易编写，特别是控制步进电动机加速起动和减速停止，显得非常方便，且能很好避免步进电动机失步。

图7-23 梯形图

图7-23 梯形图（续）