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SIMATIC DP，电子模块 用于 ET 200S，1 count 24V/100kHz 15mm 安装宽度， 运行方式：计数，测量， （周期持续时间测量 高分辨率） 带节拍同步

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. 概述
ET200S 功能模块主要包括四种类型：模块1Count24V/100kHz, 1Count5V/500kHz, 1SSI 和 2 PULSE。本文主要针对初次使用 2 PULSE 功能模块的用户，介绍 2 PULSE 两路脉冲输出功能模块的功能、配置及简单编程。但是本文无法取代 ET200S 功能模块手册《ET 200S Technological Functions》。建议用户通过此文档掌握该模块的初步调试和使用方法后，仔细阅读模块手册《ET 200S Technological Functions》，进一步加深对ET200S 功能模块的理解。

2. 模板介绍

图 1 2 PULSE 模块外形

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模板功能：该模块可以产生脉冲信号对被控对象进行控制。
工作模式：脉冲输出模式；脉宽调制(PWM)模式；脉冲串模式；On/Off延时模式。
模板主要属性：输出脉冲个数：2；输出脉冲电压：24V；输出脉冲最大频率：2.5kHz

3. 模板接线图

图 2 接线端子

含义：
Channel 0: 端子1 到 4
Channel 1: 端子5 到 8
24 VDC：传感器电源
M：公共端
DI：输入信号
DO：输出信号

4. 硬件配置
2 PULSE 功能模板基本可以和任意ET200S 接口模块一起使用，本文中以 IM151-3PN 接口模块为例。

主要软、硬件列表：

表 1 软硬件配置

图 3 系统配置图

5. 硬件组态及参数配置
按照图 3 通过网线连接 CPU315-2PN/DP 与 IM151-3PN 的PN 接口并将 ET200S 站的I/O 模板和功能模板安装好，正确连接电源线和信号线。
打开 STEP7，在管理器中新建一个项目，插入相应的 S7-300 站，进入硬件配置界面，配置 PN I/O 和其他相关模块（图 4）。由于本文主要介绍 ET200S 2 PULSE 模块，其他配置过程不在详细描述，如有关于 PN I/O 配置的问题请参阅相关手册和说明，参考链接：26707214

图 4 硬件组态

ET200S 2 PULSE 模块参数配置界面：

图 5 2 PULSE 模块参数界面

其中参数含义：
1. 组诊断；
2. CPU/主站停机时输出的状态：可以选择继续工作、使用替代值等模式；
3. 通道编号 0；
4. DO 诊断：可以诊断输出断线、短路等；
5. 替代值：配合参数 2 使用；
6. 运行模式：更改 2 PULSE 输出模式，包括脉冲输出，脉宽调制(PWM)，脉冲串，On/Off 延时等模式；
7. PWM(脉宽调制)的输出模式：可以使用千分数或者S7 模拟量格式的值；
8. 时基：后面所有跟时间相关的参数都以该参数为时间单位；
9. DI 数字量输入的功能：可作为普通输入和硬件使能使用；
10. 接通延时；
11. 最小/脉冲时间；
12. 周期时间；
13. 通道编号 1；
将项目配置好后，存盘编译并下载，参数配置随即生效。

6. 编程
该模板跟很多其他的 ET200S 功能模板类似，都是通过外部 I/O 直接对模板进行控制和反馈。ET200S 2 PULSE 模块输入/输出分配详见表 2，表 3：
控制信号（输出）：

表 2 输出地址分配

反馈信号（输入）

表 3 输入地址分配

为了便于对该模板地址中的位、字节、字等地址的读写，我们根据模板的硬件地址将需要的输入/输出地址通过程序映射到一个接口 DB 块中，以后的操作都针对该 DB 块中相应的地址进行读写即可（见图 6）：

图 6 项目程序

7. 模式说明及举例

7.1.脉冲输出模式：
脉冲输出模式可以使 2 PULSE 模块在输出使能后通过一定时间的延迟后输出一个给定脉冲宽度的脉冲输出。时序请参见图 7：

图 7 脉冲输出时序图

脉冲数出参数配置：

图 8 脉冲数出参数配置

在 2 PULSE 模块参数界面，选择运行模式为 pulse output，时基为 1ms，DI 输入功能为普通输入，所以在运行的时候输出将不参考硬件使能的状态。启动延时设为 1000ms。
通过图 7 可以看出脉冲输出模式需要在程序里面给定给两个主要的数值：脉冲时间和接通延时时间，其中：
脉冲时间 = 给定数值 * 参数设定的时基
接通延时 = 延时系数 * 0.1 * 参数设定的启动延时
变量表赋值：

图 9 脉冲数出赋值变量表

根据输入/输出地址定义，将相应的值写到相应的地址中，在本例中数值为：
脉冲时间 = 2000 * 1ms= 2s
接通延时 = 10 * 0.1 * 1000ms = 1s
这时，当激活软件使能 DBX52.0 时，观察 DB2.DBX0.1 会经过 1s 的延时后输出一个 2s 宽的脉冲。

7.2.脉宽调制（PWM）模式：
在脉宽调制模式下，该模块可以输出一个脉冲序列，用户可以通过修改输出值来修改脉冲序列的脉冲宽度，可以通过系数修改脉冲的周期。时序见图 10

图 10 脉宽调制（PWM）模式时序图

脉宽调制(PWM)的参数配置

图 11 脉宽调制（PWM）模式参数配置

1. 选择运行模式为脉宽调制(PWM)；
2. 输出 PWM (脉宽调制)的输出模式：本例中使用千分数；
3. 时基为 1ms；
4. DI 为普通输入，不作为硬件使能；
5. 启动延时为 1000ms；
6. 最小脉冲宽度 10ms (调节脉冲宽度时，最小不能小于此值)；
7. 脉冲周期时间为 1000ms；
脉宽调制(PWM)模式可以在程序里面给定给两个主要的数值：脉冲宽度和脉冲周期，其中：
脉冲周期 = 周期系数 * 0.1 * 参数预设的脉冲周期
脉冲宽度 = （给定数值 / 1000） * 脉冲周期
通过变量表赋值：

图 12 脉宽调制（PWM）模式赋值变量表

根据输入/输出地址定义，将相应的值写到相应的地址中，在本例中数值为：
脉冲周期 =10 * 0.1 * 1000ms = 1s
脉冲宽度 = （500 / 1000） * 1s = 0.5s
这时，当激活软件使能 DBX52.0 时，观察 DB2.DBX 0.1 将经过 1s 的延时后输出一个占空比为 1:1 的 1Hz 频率脉冲。要改变脉冲宽度，直接修改 DB2.DBW 50 的给定值即可。

7.3.脉冲串输出模式：
在脉冲串输出模式中，该模块可以输出一个固定脉冲个数的脉冲串，用户可以定义脉冲个数和修改脉冲周期时间。时序见图：

图 13 脉冲串输出模式时序图

脉冲串输出的参数配置：

图 14 脉冲串输出模式参数配置

将参数中的运行模式更改为 pulse train，脉冲宽度赋值为 100ms，其他参数与前面模式类似。
脉冲串输出模式可以在程序里面给定给两个主要的数值：脉冲个数和脉冲周期，其中：
脉冲个数 = 给定数值
脉冲周期 = 周期系数 * 0.1 * 参数预设的脉冲周期
通过变量表赋值：

图 15 脉冲串输出模式赋值变量表

根据输入/输出地址定义，将相应的值写到相应的地址中，在本例中数值为：
脉冲周期 = 2 * 0.1 * 1000ms = 200ms
脉冲个数 = 50
这时，当激活软件使能 DBX52.0 时，观察 DB2.DBX 0.1 会经过 1s 的延时后输出 50 个周期为 200ms 的脉冲串。将该脉冲串接到计数功能模板的输入做计数，可以由图16 看到计数的结果为 50 个。要改变脉冲周期，直接修改 DB2.DBW 53 的系数值即可。

图 16 脉冲串输出模式计数测试结果

7.4.On/Off-Delay 模式
在 On/Off-Delay 输出模式下，该模块输出可以根据数字量输入的状态做延时接通和延时关断。时序见图：

图 17 On/Off-Delay 模式时序图

On/Off-Delay 的参数配置：

图 18 On/Off-Delay 模式参数配置

将参数中的运行模式更改为 on-/off-delay，并设定接通延时为 1000ms，其他参数与前面模式类似。
On/Off-Delay 模式可以在程序里面给定给两个主要的数值：关断延时时间和接通延时时间，其中：
关断延时 = 给定数值 * 参数预设的时基
接通延时 = 接通延时系数 * 0.1 * 参数预设的接通延时
通过变量表赋值：

图 19 On/Off-Delay 模式赋值变量表

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