S7-200SMART在伺服控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

董海英

摘要：文章介紹了S7-200SMART在伺服控制系統(tǒng)中準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)位置控制的應(yīng)用，通過介紹系統(tǒng)硬件接線及軟件設(shè)置方法，利用S7-200SMART的高速脈沖輸出控制伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)絕對(duì)運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)等。

關(guān)鍵詞：臺(tái)達(dá)伺服控制器;西門子S7-200SMART;脈沖輸出

中圖分類號(hào)：TP271 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）07-0014-02

1 基本線路的連接

S7-200SMART做伺服控制，CPU型號(hào)必須選擇ST系列輸出，即晶體管輸出，否則PLC不具備脈沖高速輸出功能。我們以ST30系列CPU為例。在接入伺服驅(qū)動(dòng)控制器的控制端子時(shí)， PLC的脈沖輸出端（如Q0.0），有可能會(huì)造成驅(qū)動(dòng)器光耦的輸入電流太大而燒毀，一般需要在SMART200的脈沖輸出端串接1K歐姆、2W的限流電阻，接線如圖1所示。此外需要特別強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，SMART200的輸出方式為晶體管PNP型輸出，即其輸出點(diǎn)Q0.0、Q0.1、Q0.2這三個(gè)點(diǎn)作為指定3路脈沖輸出點(diǎn)，工作輸出時(shí)的信號(hào)為高電平。對(duì)于大部分日系的伺服控制器，所能接受的驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須是NPN型。臺(tái)達(dá)伺服控制系統(tǒng)可以選擇兩種接線方式，可以適用于任何PLC控制系統(tǒng)，詳見圖2所示，其中圖片的下半部分即是SMART200的正確接線方式。

2 S7-200SMART中的程序設(shè)置

在SMART中，通過“向?qū)А敝械摹斑\(yùn)動(dòng)”部分，使用者可以不必編制任何復(fù)雜的程序即可通過正常調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行高精度位置控制。在向?qū)е?，有如下參?shù)逐步填寫：（1）要選擇編程哪個(gè)軸。因?yàn)檩S一旦確定，則PLC自動(dòng)分配了輸出點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的軸，如軸一，則自動(dòng)分配Q0.0為脈沖輸出，Q0.2為方向輸出。（2）進(jìn)入“測(cè)量系統(tǒng)”界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。其中，選擇測(cè)量系統(tǒng)一般選擇工程單位，電機(jī)一次旋轉(zhuǎn)所需脈沖數(shù)，則可以自己設(shè)置。因?yàn)樯婕暗剿欧到y(tǒng)的簡(jiǎn)單機(jī)械計(jì)算，所以我們必須要提前知道以下參數(shù)：絲杠的導(dǎo)程，也就是絲杠旋轉(zhuǎn)一圈所移動(dòng)的距離，一般單位是mm。絲杠的導(dǎo)程是可以測(cè)量出來的，也就是絲杠的螺距（兩個(gè)螺紋的距離）*頭數(shù)。對(duì)于單線螺紋導(dǎo)程等于螺距。這樣，“測(cè)量系統(tǒng)”后兩個(gè)參數(shù)就都可以填寫出來。其中電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈所需脈沖數(shù)可以自己設(shè)定，比如1000，這個(gè)參數(shù)設(shè)定的最終意義，是決定了伺服控制系統(tǒng)中電子齒輪分子和分母的設(shè)定值。（3）選擇方向控制。如選擇單相2輸出，則表示Q0.0作為脈沖輸出控制伺服運(yùn)轉(zhuǎn)，Q0.2高電平時(shí)正轉(zhuǎn)，QO.2低電平時(shí)反轉(zhuǎn)。（4）正、反兩方向限位，可以自己選擇PLC的輸入I點(diǎn)自己定義，也可以選擇不使用，而通過程序來添加限位輸入點(diǎn)。定義了正反向極限，便于做零點(diǎn)復(fù)歸設(shè)置。（5）“RPS”參考點(diǎn)設(shè)定。參考點(diǎn)設(shè)定對(duì)于伺服控制系統(tǒng)具有特別意義，也就是我們所說的零點(diǎn)復(fù)歸，選擇PLC的一個(gè)輸入點(diǎn)如I0.0作為參考點(diǎn)，可以選擇一個(gè)復(fù)歸的零點(diǎn)?！癦P”為零脈沖輸入，需要將伺服控制系統(tǒng)中的Z脈沖信號(hào)接入PLC的輸入點(diǎn)，做高速計(jì)數(shù)器輸入。（6）參考點(diǎn)設(shè)置很重要，首先必須啟用參考點(diǎn)（即RPS），這里需要設(shè)置接近參考點(diǎn)后的運(yùn)行速度、查找參考點(diǎn)的方向，以及參考點(diǎn)的偏移量，也就是到達(dá)參考點(diǎn)后，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的距離并停止。（7）參考點(diǎn)搜索順序，有四種搜需參考點(diǎn)的順序，可根據(jù)實(shí)際工程自行設(shè)定。模式1顯示RP搜索模式1的兩個(gè)選項(xiàng)。此模式將RP定位在靠近工作區(qū)一側(cè)的RPS輸入開始激活的位置。搜索模式2將RP定位在RPS輸入的激活區(qū)域的中心。搜索模式3將RP定位在RPS輸入的激活區(qū)域外的指定數(shù)量的零脈沖（ZP）處。搜索模式4將RP定位在RPS輸入的激活區(qū)域內(nèi)的指定數(shù)量的零脈沖（ZP）處。（8）選擇曲線包絡(luò)，伺服系統(tǒng)可以按照指定的曲線包絡(luò)運(yùn)動(dòng)，也可以用其他的指令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。

3 伺服控制系統(tǒng)的主要設(shè)置參數(shù)

P1-00=2外部脈沖輸入設(shè)定為脈沖列+符號(hào);

P1-01=00控制方式為位置控制;

P1-44=電子齒輪分子;

P1-45=電子齒輪分母;

電子齒輪分子與分母設(shè)定的依據(jù)如下：滾珠絲杠的導(dǎo)程（單線）假設(shè)為4mm，則絲杠旋轉(zhuǎn)一圈的位移是4mm。ASD-B2的編碼器分辨率為160000，即輸入脈沖數(shù)*（P1-44/P1-45）=160000。如果設(shè)定輸入脈沖數(shù)為2000（在SMART200的向?qū)е性O(shè)置），因此P1-44/P1-45=80。由此可以設(shè)定為P1-44=80，P1-45=1。

P2-10=101 DI1設(shè)定為伺服環(huán)ON，即伺服系統(tǒng)工作，常開點(diǎn);

P2-13=22 ?DI4設(shè)定為反轉(zhuǎn)極限，即伺服系統(tǒng)反轉(zhuǎn)停止點(diǎn)，常閉點(diǎn);

P2-14=23 ?DI5設(shè)定為反轉(zhuǎn)極限，即伺服系統(tǒng)正轉(zhuǎn)停止點(diǎn)，常閉點(diǎn)

P2-15=021 ?DI6設(shè)定為伺服環(huán)EMGS，即伺服系統(tǒng)急停，常閉點(diǎn);

以上參數(shù)就是需要設(shè)置的伺服控制器參數(shù)，數(shù)量很少，主要的功能實(shí)現(xiàn)都是在PLC系統(tǒng)中進(jìn)行。

4 結(jié)語

高速脈沖輸出方式主要應(yīng)用與對(duì)速度及位置的精確控制，S7-200SMART有3路100kHz的高速脈沖輸出，位置控制功能強(qiáng)大，支持PWM/PTO輸出方式以及多種運(yùn)動(dòng)控制模式，可以用向?qū)гO(shè)置運(yùn)動(dòng)曲線，支持絕對(duì)、相對(duì)和手動(dòng)位控模式，實(shí)現(xiàn)完美精確運(yùn)動(dòng)控制，在伺服電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中優(yōu)點(diǎn)尤其突出。