ET200S 1 STEP 步进模块使用入门

1 模块介绍

1.1 模块概述

ET200S 1STEP步进模块输出脉冲控制步进电机驱动器，输出脉冲数决定步进电机移动的距离，输出脉冲频率决定步进电机的速度。

模块订货号：6ES7138-4DC00-0AB0

1.2 模块特性

图1 1STEP 步进模块

 

l  1个通道，可以用于控制1个步进电机

l  参考点开关数字量输入

l  外部停止或外部脉冲使能数字量输入

l  脉冲和方向信号采用符合RS422电平差分输出

l  输出最大频率204 kHZ

l  输出最大脉冲数 1048575

l  4个LED状态指示

l  2种操作模式：寻找参考点模式、增量模式

 

 

 

2 模块接线

图2 1STEP 端子接线图

 

l  端子1、5：脉冲信号差分输出

l  端子4、8：方向信号差分输出

l  端子2、3：外部停止或外部脉冲使能数字量输入DI（功能选择见4.2节）

端子6、7：参考点开关数字量输入

 

 

3 硬件配置

1STEP 步进模块可以安装在ET200S接口模块或ET200S CPU模块后使用。

本文中以IM151–7 CPU模块为例。 

 

名称	订货号	数量
IM151-7F CPU	6ES7151-7AA20-0AB0	1
PM-E DC24 电源模块	6ES7138-4CA01-0AA0	1
TM-P15S23-A0 端子模块	6ES7193-4CD20-0AA0	1
1STEP 5V/204kHZ	6ES7138-4DC00-0AB0	1
TM-E15S26-A1 端子模块	6ES7193-4CA40-0AA0	1
STEP7 V5.4 SP5	6ES7 810–4CC08–0YA5	1

表1 软硬件配置

 

 

图3 ET200S 站配置图

4 硬件组态及参数配置

4.1 硬件组态

1)  按照图2、图3完成ET200S站安装和接线。

2)  打开STEP7,在管理器中新建一个项目，然后插入一个S7-300站。

3)  进入硬件组态界面进行配置。选中IM151-7 CPU直接拖拽到站配置窗口中。

图4 插入IM151-7 CPU

4)  在4号槽和5号槽中分别插入PM-E DC24电源模块和1STEP步进模块。

图5 硬件组态

4.2 模块参数配置

图6 1STEP 模块参数界面

4.2.1 模块参数配置说明

1) Group Diagnostic：组诊断。

2) Base Frequency：基本频率，单位Hz，记作Fb。

3) Multiplier n：倍增系数 n，取值范围1-255。此倍增系数决定启动停止频率 Fss，计算公式Fss=Fb×n。

4) Time i：时间系数i，取值范围1-255。此时间系数决定加速度和减速度a，单位为Hz/ms，计算公式为a = Fb ×R / (i×0.128 ms)。

5) Function DI：数字量DI输入功能选择，可以配置为外部脉冲使能输入或外部停火输入。缺省为外部脉冲使能输入。

6) External Stop，Limit Stop：外部停止，限位停止信号类型，break contact为常闭信号，make contact为常看信号。缺省为常闭信号接入。

 

4.2.2 本文例子采用参数

本文例子参数配置即为图6中显示参数配置

1)         不激活组诊断。

2)         基本频率4Hz。

3)         倍增系数1，启动停止频率 4Hz。

4)         时间系数1，加速度减速度 31.25 Hz/ms。

5)         外部脉冲使能输入。

6)         外部停止输入、限位输入信号类型为常闭信号输入。

 

5 程序编制

5.1 模块输入输出地址分配

1STEP 步进模块跟其它ET200S 功能模块类似，都是通过直接读写I/O地址对模块进行控制访问。

反馈信号（输入），占用8个字节，输入地址分配见表2。

控制信号（输出），占用8个字节，输出地址分配见表3。

输入、输出地址分配变量具体描述参见 ET200S 位置控制操作手册，参考链接：

/cs/document/9260790?caller=view&lc=en-CN

 

表2 输入地址分配

 

表3 输出地址分配

 

5.2 项目示例程序

为了便于对该模块地址中的位、字节、字等地址的读写，通过在梯形图编程环境中使用MOVE指令，将输入地址区 PIB272-PIB279传送到MB10-MB17，将MB20-MB27传送到PQB272-PQB279。对1STEP模块的读写访问通过MB地址区完成。

1STEP 模块IO地址分配见图5。

图7 项目示例程序

6 模式说明及示例

6.1 寻找参考点模式

通过执行寻找参考点模式，对轴进行同步，即建立机械零点与电气零点对应关系。

6.1.1 寻找参考点模式说明

Mode=1

参考点开关为常开信号接入

寻找参考点输出频率 Fss、Fa

Fss 启动停止频率，描述参见 4.2.1节

Fa 输出频率 Fa = Fb ×G × R

Fb：基本频率。1STEP 模块参数中配置，描述参见 4.2.1节。

Multiplier G：倍增系数 G。取值范围1-255，模块输出地址字节0，参见表3。

Reduction Factor R：减小系数R。模块输出地址字节4第7位，参加表3。模块输出地址4.7=0，R=1；模块输出地址4.7=1，R=0.1。

图8 寻找参考点

6.1.2 寻找参考点模式示例

本文示例按照图8模式进行，即正方向寻找参考。

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  寻找参考点模式Mode=1

2) M25.0=1、M25.1=1 由于之前模块参数配置限位开关信号为常闭输入，所以当没有软限位开关激活时，应该有信号输入。参见4.2.2节。

3) M25.2=0  不激活软件脉冲使能信号。由于之前模块参数配置已经使能DI为外部脉冲使能信号输入，此时就不再使用内部软件脉冲使能信号。参见4.2.2节。

4) 置位M24.4，然后复位M24.4（下降沿信号有效），启动寻找参考点模式。脉冲输出频率为Fa。

5) MB20=1、M24.7=0 倍增系数G=1、减小系数R=1，Fa频率值为
Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz。

 

2．通过变量表读输入状态变量：

图10 参考点模式状态变量

1) M15.2=1外部脉冲使能信号激活。

2) M15.0=1 驱动使能。

3) 寻找参考点启动后，M14.0=1 位置任务激活，M15.7=1 位置操作执行中。等待参考点开关信号M15.1。

4) M15.1=1 参考点信号达到，寻找参考点完成。M14.4=1，同步操作完成，M14.2=1 位置到达，M15.3=1 寻找参考点停止。

 

6.2 增量模式

增量模式是1STEP 主要工作模式。通过该工作模式可以控制步进电机按照给定的速度移动给定的距离。

6.2.1 增量模式说明

Mode=0

输出脉冲数决定步进电机移动的距离，最大脉冲数1048575

输出脉冲频率决定步进电机的速度

增量模式输出频率  Fss、Fa

方向信号作为启动信号

 

注意：脉冲数对应的实际位移量和脉冲频率对应的实际速率由步进电机驱动器确定，不再1STEP模块中进行设置。

6.2.2 增量模式示例

1. 通过变量表写输出控制变量：

图11 增量模式控制变量

1) M24.0=0  增量模式Mode=0

2) M25.0=1、M25.1=1 由于之前模块参数配置限位开关信号为常闭输入，所以当没有软限位开关激活时，应该有信号输入。参见4.2.2节。

3) MB20=1、M24.7=0 倍增系数G=1、减小系数R=1，输出频率 Fa为
Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz。

4) 输出脉冲数，通过MB21-23组成20位地址长度用于存放脉冲数，最大值即为 0xFFFFF=1048575

    MB21 输出脉冲数（位16-位19）

    MB22 输出脉冲数（位8-位15）

    MB23 输出脉冲数（位0-位7）

    MB21 位20-位23没有使用

本示例中赋值为0x100，即256个脉冲。 

5) 置位M24.4，然后复位M24.4（下降沿信号有效），启动增量模式，正方向移动。

 

2．通过变量表读输入状态变量：