MAP指令使用方法

1、S7-200 PLC 脈沖輸出MAP 庫文件的使用Application of S7-200 PTO MAP Lib Getting Start                                      

2、                    Edition (2011年3月)  摘   要該文檔提供了S7-200 PLC脈沖輸出指令庫 MAP的使用說明。該庫基于S7-200 PLC本體脈沖輸出指令，用于幫助用戶實現(xiàn)較復(fù)雜的定位功能，控制伺服驅(qū)動或步進電機。關(guān)鍵詞S7-200 PLC；脈沖輸出；MAPKey WordsS7-200 PLC；PTO；

3、MAP 目       錄 1 概述2 MAP庫的應(yīng)用      2.1 MAP庫的基本描述      2.2 輸入輸出點定義      2.3 MAP庫的背景數(shù)據(jù)塊      2.4 功能塊介紹          &#

4、160; 2.4.1 Q0_x_CTRL            2.4.2 Scale_EU_Pulse            2.4.3 Scale_ Pulse_EU            2.4.4 Q0_x_Home    

5、;        2.4.5 Q0_x_MoveRelative            2.4.6 Q0_x_MoveAbsolute            2.4.7 Q0_x_MoveVelocity         

6、;   2.4.8 Q0_x_Stop            2.4.9 Q0_x_LoadPos2.5 校準(zhǔn)2.6 尋找參考點的若干種情況  1 概述 S7-200提供了三種方式的開環(huán)運動控制：· 脈寬調(diào)制（PWM）-內(nèi)置于S7-200，用于速度、位置或占空比控制。· 脈沖串輸出（PTO）-內(nèi)置于S7-200，用于速度和位置控制。· EM253位控模塊-用于速度和位置控制的附加模塊。 S7200

7、的內(nèi)置脈沖串輸出提供了兩個數(shù)字輸出通道（Q0.0和Q0.1），該數(shù)字輸出可以通過位控向?qū)ЫM態(tài)為PWM或PTO的輸出。 當(dāng)組態(tài)一個輸出為PTO操作時，生成一個50%占空比脈沖串用于步進電機或伺服電機的速度和位置的開環(huán)控制。內(nèi)置PTO功能僅提供了脈沖串輸出。您的應(yīng)用程序必須通過PLC內(nèi)置I/O或擴展模塊提供方向和限位控制。 PTO按照給定的脈沖個數(shù)和周期輸出一串方波（占空比50），如圖1。PTO可以產(chǎn)生單段脈沖串或者多段脈沖串（使用脈沖包絡(luò)）。可以指定脈沖數(shù)和周期（以微秒或毫秒為增加量）:· 脈沖個數(shù)： 1到4,294,967,295· 周期： 10s(10

8、0K)到65535s或者2ms到65535ms。 圖1 200系列的PLC的最大脈沖輸出頻率除 CPU224XP 以外均為20kHz。CPU224XP可達(dá)100kHz。如表1所示： 表1 2 MAP庫的應(yīng)用2.1 MAP庫的基本描述現(xiàn)在，200系列 PLC 本體 PTO 提供了應(yīng)用庫MAP SERV Q0.0 和 MAP SERV Q0.1，分別用于 Q0.0 和 Q0.1 的脈沖串輸出。如圖2所示：  圖2 注： 這兩個庫可同時應(yīng)用于同一項目。 各個塊的功能如表2所示：塊功能Q0_x_CTRL參數(shù)定義和控制Q0_

9、x_MoveRelative執(zhí)行一次相對位移運動Q0_x_MoveAbsolute執(zhí)行一次絕對位移運動Q0_x_MoveVelocity按預(yù)設(shè)的速度運動Q0_x_Home尋找參考點位置Q0_x_Stop停止運動Q0_x_LoadPos重新裝載當(dāng)前位置Scale_EU_Pulse將距離值轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)Scale_Pulse_EU將脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化為距離值表2總體描述該功能塊可驅(qū)動線性軸。為了很好的應(yīng)用該庫，需要在運動軌跡上添加三個限位開關(guān)，如圖3：· 一個參考點接近開關(guān)（home），用于定義絕對位置 C_Pos 的零點。· 兩個邊界限位開關(guān)，一個是正向限位開關(guān)(Fwd_Limit)，

10、一個是反向限位開關(guān)(Rev_Limit)。· 絕對位置 C_Pos  的計數(shù)值格式為 DINT ，所以其計數(shù)范圍為(-2.147.483.648 to +2.147.483.647). · 如果一個限位開關(guān)被運動物件觸碰，則該運動物件會減速停止，因此，限位開關(guān)的安置位置應(yīng)當(dāng)留出足夠的裕量 Smin 以避免物件滑出軌道盡頭。 圖3 2.2 輸入輸出點定義應(yīng)用MAP庫時，一些輸入輸出點的功能被預(yù)先定義，如表3所示： 名稱MAP SERV Q0.0MAP SERV Q0.1脈沖輸出Q0.0Q0.1方向輸出Q0.2Q0.3參考點輸入I0.0I

11、0.1所用的高速計數(shù)器HC0HC3高速計數(shù)器預(yù)置值SMD 42SMD 142手動速度SMD 172SMD 182表32.3 MAP庫的背景數(shù)據(jù)塊為了可以使用該庫，必須為該庫分配 68 BYTE（每個庫）的全局變量，如圖4所示： 圖4 下表是使用該庫時所用到的最重要的一些變量（以相對地址表示），如表4：符號名相對地址注釋Disable_Auto_Stop+V0.0默認(rèn)值=0意味著當(dāng)運動物件已經(jīng)到達(dá)預(yù)設(shè)地點時，即使尚未減速到Velocity_SS，依然停止運動； =1時則減速至Velocity_SS時才停止Dir_Active_Low+V0.1方向定義，默認(rèn)值 0 = 方向輸出

12、為1時表示正向。Final_Dir+V0.2尋找參考點過程中的最后方向Tune_Factor +VD1調(diào)整因子（默認(rèn)值=0）Ramp_Time +VD5Ramp time = accel_dec_time（加減速時間）Max_Speed_DI+VD9最大輸出頻率 = Velocity_MaxSS_Speed_DI+VD13最小輸出頻率 = Velocity_SSHoming_State+VD18尋找參考點過程的狀態(tài)Homing_Slow_Spd+VD19尋找參考點時的低速(默認(rèn)值 = Velocity_SS)Homing_Fast_Spd+VD23尋找參考點時的高速(默認(rèn)值

13、 = Velocity_Max/2)Fwd_Limit+V27.1正向限位開關(guān)Rev_Limit+V27.2反向限位開關(guān)Homing_Active+V27.3尋找參考點激活C_Dir+V27.4當(dāng)前方向Homing_Limit_Chk+V27.5限位開關(guān)標(biāo)志Dec_Stop_Flag+V27.6開始減速PTO0_LDPOS_Error+VB28使用Q0_x_LoadPos時的故障信息(16#00 = 無故障, 16#FF = 故障)Target_Location+VD29目標(biāo)位置Deceleration_factor+VD33減速因子 =(Velocity_SS Velocity_Max) /

14、accel_dec_time (格式: REAL)SS_Speed_real+VD37最小速度 = Velocity_SS (格式: REAL)Est_Stopping_Dist+VD41計算出的減速距離 (格式: DINT)表42.4 功能塊介紹下面逐一介紹該庫中所應(yīng)用到的程序塊。這些程序塊全部基于PLC-200 的內(nèi)置PTO輸出，完成運動控制的功能。此外，脈沖數(shù)將通過指定的高速計數(shù)器 HSC 計量。通過 HSC 中斷計算并觸發(fā)減速的起始點。 2.4.1 Q0_x_CTRL該塊用于傳遞全局參數(shù)，每個掃描周期都需要被調(diào)用。功能塊如圖5，功能描述見表5。 圖5參數(shù)類型格式單位

15、意義Velocity_SSINDINTPulse/sec.啟動/停止頻率Velocity_MaxINDINTPulse/sec.最大頻率accel_dec_timeINREALsec.最大加減速時間Fwd_LimitINBOOL 正向限位開關(guān)Rev_LimitINBOOL 反向限位開關(guān)C_PosOUTDINTPulse當(dāng)前絕對位置表5 Velocity_SS 是最小脈沖頻率，是加速過程的起點和減速過程的終點。Velocity_Max 是最大小脈沖頻率，受限于電機最大頻率和PLC的最大輸出頻率。在程序中若輸入超出（Velocity_SS，Velocity_Max）范

16、圍的脈沖頻率，將會被Velocity_SS 或 Velocity_Max 所取代。accel_dec_time 是由 Velocity_SS 加速到 Velocity_Max 所用的時間（或由Velocity_Max 減速到 Velocity_SS 所用的時間，兩者相等），范圍被規(guī)定為 0.02 32.0 秒，但最好不要小于0.5秒。 警告：超出 accel_dec_time 范圍的值還是可以被寫入塊中，但是會導(dǎo)致定位過程出錯！  2.4.2 Scale_EU_Pulse該塊用于將一個位置量轉(zhuǎn)化為一個脈沖量，因此它可用于將一段位移轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)，

17、或?qū)⒁粋€速度轉(zhuǎn)化為脈沖頻率。功能塊如圖6，功能描述見表6。 圖6 參數(shù)類型格式單位意義InputINREALmm or mm/s欲轉(zhuǎn)換的位移或速度PulsesINDINTPulse /revol.電機轉(zhuǎn)一圈所需要的脈沖數(shù)E_UnitsINREALmm /revol.電機轉(zhuǎn)一圈所產(chǎn)生的位移OutputOUTDINTPulse or pulse/s轉(zhuǎn)換后的脈沖數(shù)或脈沖頻率表6 下面是該功能塊的計算公式：   2.4.3 Scale_ Pulse_EU該塊用于將一個脈沖量轉(zhuǎn)化為一個位置量，因此它可用于將一段脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化為位移，或?qū)⒁粋€脈沖頻率

18、轉(zhuǎn)化為速度。功能塊如圖7，功能描述見表7。  圖7 參數(shù)類型格式單位意義InputINREALPulse or pulse/s欲轉(zhuǎn)換的脈沖數(shù)或脈沖頻率PulsesINDINTPulse /revol.電機轉(zhuǎn)一圈所需要的脈沖數(shù)E_UnitsINREALmm /revol.電機轉(zhuǎn)一圈所產(chǎn)生的位移OutputOUTDINTmm or mm/s轉(zhuǎn)換后的位移或速度表7 下面是該功能塊的計算公式：  2.4.4 Q0_x_Home功能塊如圖8，功能描述見表8。 圖8 參數(shù)類型格式單位意義EXECUTEINBOOL 尋

19、找參考點的執(zhí)行位PositionINDINTPulse參考點的絕對位移Start_DirINBOOL 尋找參考點的起始方向（0=反向，1=正向）DoneOUTBOOL 完成位（1=完成）ErrorOUTBOOL 故障位（1=故障）表8 該功能塊用于尋找參考點，在尋找過程的起始，電機首先以 Start_Dir 的方向，Homing_Fast_Spd 的速度開始尋找；在碰到limit switch (“Fwd_Limit” or “Rev_Limit”)后，減速至停止，然后開始相反方向的尋找；當(dāng)碰到參考點開關(guān)(input I0.0; withQ0_1_Hom

20、e: I0.1)的上升沿時，開始減速到 “Homing_Slow_Spd”。如果此時的方向與 “Final_Dir” 相同，則在碰到參考點開關(guān)下降沿時停止運動，并且將計數(shù)器HC0的計數(shù)值設(shè)為 “Position” 中所定義的值。 如果當(dāng)前方向與 “Final_Dir” 不同，則必然要改變運動方向，這樣就可以保證參考點始終在參考點開關(guān)的同一側(cè)（具體是那一側(cè)取決于 “Final_Dir”）。 尋找參考點的狀態(tài)可以通過全局變量 “Homing_State” 來監(jiān)測，如表9： Homing_State的值意義0參考點已找到2開始尋找4在相反方向，以 速度 Homing_F

21、ast_Spd 繼續(xù)尋找過程（在碰到限位開關(guān)或參考點開關(guān)之后）6發(fā)現(xiàn)參考點，開始減速過程7在方向 Final_Dir ，以速度 Homing_Slow_Spd 繼續(xù)尋找過程（在參考點已經(jīng)在 Homing_Fast_Spd 的速度下被發(fā)現(xiàn)之后）10故障（在兩個限位開關(guān)之間并未發(fā)現(xiàn)參考點）表9 2.4.5 Q0_x_MoveRelative該功能塊用于讓軸按照指定的方向，以指定的速度，運動指定的相對位移。功能塊如圖9，功能描述見表10。 圖9  參數(shù)類型格式單位意義EXECUTEINBOOL 相對位移運動的執(zhí)行位Num_PulsesINDINTPu

22、lse相對位移（必須>1）VelocityINDINTPulse/sec.預(yù)置頻率(Velocity_SS <= Velocity <=Velocity_Max)DirectionINBOOL 預(yù)置方向（0=反向，1=正向）DoneOUTBOOL 完成位（1=完成） 表10 2.4.6 Q0_x_MoveAbsolute該功能塊用于讓軸以指定的速度，運動到指定的絕對位置。功能塊如圖10，功能描述見表11。 圖10 參數(shù)類型格式單位意義EXECUTEINBOOL 絕對位移運動的執(zhí)行位PositionINDIN

23、TPulse絕對位移VelocityINDINTPulse/sec.預(yù)置頻率(Velocity_SS <= Velocity <=Velocity_Max)DoneOUTBOOL 完成位（1=完成）表11 2.4.7 Q0_x_MoveVelocity該功能塊用于讓軸按照指定的方向和頻率運動，在運動過程中可對頻率進行更改。功能塊如圖11，功能描述見表12。 圖11參數(shù)類型格式單位意義EXECUTEINBOOL 執(zhí)行位VelocityINDINTPulse/sec.預(yù)置頻率(Velocity_SS <= Velocity <=Vel

24、ocity_Max)DirectionINBOOL 預(yù)置方向（0=反向，1=正向）ErrorOUTBYTE 故障標(biāo)識（0=無故障，1=立即停止，3=執(zhí)行錯誤）C_PosOUTDINTPulse當(dāng)前絕對位置表12注意：Q0_x_MoveVelocity 功能塊只能通過 Q0_x_Stop block 功能塊來停止軸的運動。如圖12： 圖12 2.4.8 Q0_x_Stop該功能塊用于使軸減速直至停止。功能塊如圖13，功能描述見表13。 圖13參數(shù)類型格式單位意義EXECUTEINBOOL 執(zhí)行位DoneOUTBOOL 完成位（

25、1=完成）表13  2.4.9 Q0_x_LoadPos該功能塊用于將當(dāng)前位置的絕對位置設(shè)置為預(yù)置值。功能塊如圖14，功能描述見表14。 圖14 參數(shù)類型格式單位意義EXECUTEINBOOL 設(shè)置絕對位置的執(zhí)行位New_PosINDINTPulse預(yù)置絕對位置DoneOUTBOOL 完成位（1=完成）ErrorOUTBYTE 故障位（0=無故障）C_PosOUTDINTPulse當(dāng)前絕對位置表14 注意：使用該塊將使得原參考點失效，為了清晰地定義絕對位置，必須重新尋找參考點。 2.5 校準(zhǔn) 該

26、塊所使用的算法將計算出減速過程（從減速起始點到速度最終達(dá)到Velocity_SS）所需要的脈沖數(shù)。但時在減速過程中所形成的斜坡有可能會導(dǎo)致計算出的減速斜坡與實際的包絡(luò)不完全一致。此時就需要對 “Tune_Factor” 進行校正。  校正因子 “Tune_Factor”“Tune_Factor” 的最優(yōu)值取決于最大、最小和目標(biāo)脈沖頻率以及最大減速時間。如圖15： 圖15如圖所示，運動的目標(biāo)位置是B，算法會自動計算出減速起始點，當(dāng)計算與實際不符時，當(dāng)軸已經(jīng)運動到B點時，尚未到達(dá)最低速度，此時若位 ”Disable_Auto_Stop” = 0，則軸運動到B

27、點即停止運動，若位 ”Disable_Auto_Stop” = 1，則軸會繼續(xù)運動直至到達(dá)最低速度。圖中所示的情況為計算的減速起始點出現(xiàn)的太晚了。 確定調(diào)整因子 注意：一次新的校準(zhǔn)過程并不需要將伺服驅(qū)動器連接到CPU。步驟如下：1. 置位 ”Disable_Auto_Stop”，即令 ”Disable_Auto_Stop” = 1。2. 設(shè)置 “Tune_Factor” = 1。3. 使用 Q0_x_LoadPos 功能將當(dāng)前位置的絕對位置設(shè)為0。4. 使用 Q0_x_MoveRelative，以指定的速度完成一次相對位置運動（留出足夠的空間以使得該運動得以順利完成）。5.

28、 運動完成后，查看實際位置 HC0。Tune_Factor 的調(diào)整值應(yīng)由 HC0，目標(biāo)相對位移 Num_Pulses，預(yù)估減速距離 Est_Stopping_Dist 所決定。Est_Stopping_Dist 由下面的公式計算得出：             Tune_Factor由下面的公式計算得出：  6. 在調(diào)用 Q0_x_CTRL 的網(wǎng)絡(luò)之后插入一條網(wǎng)絡(luò)，將調(diào)整后的 Tune_Factor 傳遞給全局變量 +VD1，如圖16。  

29、;圖167. 復(fù)位 ”Disable_Auto_Stop”，即令 ”Disable_Auto_Stop” = 0。  2.6 尋找參考點的若干種情況在尋找參考點的過程中由于起始位置、起始方向和終止方向的不同會出現(xiàn)很多種情況。 一個總的原則就是：從起始位置以起始方向 Start_Dir 開始尋找，碰到參考點之前若碰到限位開關(guān)，則立即調(diào)頭開始反向?qū)ふ遥业絽⒖键c開關(guān)的上升沿（即剛遇到參考點開關(guān)）即減速到尋找低速 Homing_Slow_Spd，若在檢測到參考點開關(guān)的下降沿（即剛離開遇到參考點開關(guān)）之前已經(jīng)減速到 Homing_Slow_Spd，則比較當(dāng)前方向與終止方向 Final_Dir 是否一致，若一致，則完成參考點尋找過程；若否，則調(diào)頭找尋另一端的下降沿。若在檢測到參考點開關(guān)的下降沿（即剛離開遇到參考點開關(guān)）之前尚未減速到 Homing_Slow_Spd，則在減速到 Homing_Slow_Spd 后調(diào)頭加速，直至遇到參考點開關(guān)上升沿，重新減速到 Homing_Slow_Spd，最后判斷當(dāng)前方向與終止方向 Final_Dir 是否一致，若一致，則完成參考點尋找過程；若否，則調(diào)頭找尋另一端的下降沿。（Final_Dir 決定尋找參考點過程結(jié)束后，軸停在參考點開關(guān)的哪一側(cè)） 下面的圖形會反應(yīng)不同