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

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.

1. 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。
    
2. 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

1. 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 0xFFFFF=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。
2. 通过变量表读输入信号:
   

1. HART变量的基本概念与基本使用

1.1 简介
HART (Highway Addressable Remote Transducer)，可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议, HART协议使用FSK技术，在4~20mA信号过程量上叠加一个频率信号，成功的实现模拟信号和数字信号双向通讯，而不互相干扰。
HART 模拟量模块是指除了可以提供模拟量数值外，还可以提供 HART 通讯功能的模拟量模块。HART 模拟量模块可以用于PROFIBUS-DP 的分布式 I/O 从站中。（使用6ES7153-2BA02-0AB0及更高版本或6ES7153-2BB02-0AB0及更高版本的接口模块作为连接 PROFIBUS-DP 的从站接口）。

1.2 多变量读取
在实际应用中通常用SFC58，SFC59进行数据记录的读写实现多变量的读取。但6ES7153-2BA02-0AB0 或更高版本可以使用HART变量直接进行多变量的读取。

1.3 HART变量
基本要求：IM 153-2（6ES7153-2BA02-0AB0 或更高版本）和 STEP 7（V5.4 SP3 或更高版本）
地址分配：HART 模块占用 16 个输入/输出字节。 如果组态 HART 变量，该模块将为每个 HART变量分配5 个字节，其中4个字节表示过程值，一个字节表示质量代码。
HART变量数量：6ES7153-2BA02-0AB0模块可以最多分配 8 个 HART 变量，每个通道的HART 变量不超过 4 个。 您可以在模块的属性对话框中为通道分配 HART 变量。
IO资源：如果使用全部 8 个 HART 变量，则 每个HART 模拟量输入模块总共占用 56 个输入/输出字节（16 个字节 + 8 x 5 个字节 = 56 个字节）。“无”组态不占用其它输入字节。
组态 HART 变量：可以在 STEP 7 HW Config 中分配 HART 变量。
多变量：PV，SV，TV，QV
● PV（Primary Variable，主变量）
● SV（Secundary Variable，二级变量）
● TV（Teritary Variable，三级变量）
● QV（Quatenary，四级变量）

HART变量结构：

图1

质量代码含义：

 表1

1.4 直接读取HART变量的条件：
(1) IM支持这种通讯方式
(2) 模板信息中有hart variables的可以支持
(3) 仪表本身也要能支持多变量
只有在三者满足的情况下才可以通讯成功。

接口模板是否支持直接读取HART变量请参见下图：
6ES7153-2BA02-0AB0:

图2

6ES7153-2BA01-0AB0:

图3

HART 模拟量模块是否支持直接读取HART变量请参见下图：
其中6ES7331-7TF01-0AB0支持。6ES331-7TF00-0AB0不支持。

图4

2. 工程实例

2.1 软硬件列表

表2

2.2 HART模板接线方法：
对于6ES7331-7TF01-0AB0模板和HART仪表的接线，请参见下图：
(1)、红色线为 +24V，黑色线为 0V。
(2)、黄色信号线为S+，棕色信号线为S-。
在例程中使用的HART仪表为两线制，此时需要短接10，11。如果为四线制则不需要，具体接线请参考模板手册。

图5

2.3 硬件组态步骤：

a. 使用Step7 v5.4 创建300主站项目，在硬件组态窗口依订货号添加背板、电源、CPU、343-1模块。参见下图：

图6

b. 双击DP接口，添加DP网络并定义网络参数。参见下图：

图7

c. 添加订货号为6ES7153-2BA02-0AB0的DP从站，并定义地址为8。参见下图：

图8

d. 在8号从站插槽中中添加订货号为6ES7331-7TF01-0AB0的HART模拟量模板，并在通道4.0添加一个现场设备。参见下图：

图9

地址分配列表：例程使用了4.0通道，即PIW272

	4.0	4.1	4.2	4.3	4.4	4.5	4.6	4.7
PIW	272	274	276	278	280	282	284	286

表3

e. 双击HART模拟量模板，在Inputs标签页定义传感器类型。参见下图配置：

图10

f. 在HART variables标签页定义HART变量，例程使用了前4个HART变量。

HART变量分配列表：
Variable 1为通道0的PV值，地址为PID288
Variable 2为通道0的SV值，地址为PID293
Variable 3为通道0的TV值，地址为PID298
Variable 4为通道0的QV值，地址为PID303
参见下图配置：

图11

g. 至此，组态完成，编译保存并退出硬件组态界面。
h. 在程序块中添加OB82、OB86、OB122冗错块。参见下图：

图12

i. 在程序块中添加变量表，并添加通道地址以及HART变量地址。参见下图：

图13

j. 至此，保存项目并下载至CPU。

2.4 测试
打开变量表，在线监控通道模拟量值(通道电流值)以及HART变量实际值。请参看下图：

   西门子  6ES7193-6PA00-0AA0   西门子  6ES7193-6PA00-0AA0   西门子  6ES7193-6PA00-0AA0