MAP指令使用方法

./S7-200PLC脈沖輸出MAP庫(kù)文件的使用ApplicationofS7-200PTOMAPLib

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Edition<2011年3月>摘

要該文檔提供了S7-200PLC脈沖輸出指令庫(kù)MAP的使用說(shuō)明.該庫(kù)基于S7-200PLC本體脈沖輸出指令,用于幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的定位功能,控制伺服驅(qū)動(dòng)或步進(jìn)電機(jī).關(guān)鍵詞S7-200PLC；脈沖輸出；MAPKeyWordsS7-200PLC；PTO；MAP目

錄1概述2MAP庫(kù)的應(yīng)用

2.1MAP庫(kù)的基本描述

2.2輸入輸出點(diǎn)定義

2.3MAP庫(kù)的背景數(shù)據(jù)塊

2.4功能塊介紹

2.4.1Q0_x_CTRL

2.4.2Scale_EU_Pulse

2.4.3Scale_Pulse_EU

2.4.4Q0_x_Home

2.4.5Q0_x_MoveRelative

2.4.6Q0_x_MoveAbsolute

2.4.7Q0_x_MoveVelocity

2.4.8Q0_x_Stop

2.4.9Q0_x_LoadPos2.5校準(zhǔn)2.6尋找參考點(diǎn)的若干種情況1概述S7--200提供了三種方式的開(kāi)環(huán)運(yùn)動(dòng)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.S7—200的內(nèi)置脈沖串輸出提供了兩個(gè)數(shù)字輸出通道〔Q0.0和Q0.1,該數(shù)字輸出可以通過(guò)位控向?qū)ЫM態(tài)為PWM或PTO的輸出.當(dāng)組態(tài)一個(gè)輸出為PTO操作時(shí),生成一個(gè)50%占空比脈沖串用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的速度和位置的開(kāi)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(guò)PLC內(nèi)置I/O或擴(kuò)展模塊提供方向和限位控制.PTO按照給定的脈沖個(gè)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(gè)數(shù)：1到4,294,967,295周期：10μs<100K>到65535μs或者2ms到65535ms.圖1200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12MAP庫(kù)的應(yīng)用2.1MAP庫(kù)的基本描述現(xiàn)在,200系列PLC本體PTO提供了應(yīng)用庫(kù)MAPSERVQ0.0和MAPSERVQ0.1,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(gè)庫(kù)可同時(shí)應(yīng)用于同一項(xiàng)目.

各個(gè)塊的功能如表2所示：塊功能Q0_x_CTRL參數(shù)定義和控制Q0_x_MoveRelative執(zhí)行一次相對(duì)位移運(yùn)動(dòng)Q0_x_MoveAbsolute執(zhí)行一次絕對(duì)位移運(yùn)動(dòng)Q0_x_MoveVelocity按預(yù)設(shè)的速度運(yùn)動(dòng)Q0_x_Home尋找參考點(diǎn)位置Q0_x_Stop停止運(yùn)動(dòng)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(dòng)線(xiàn)性軸.為了很好的應(yīng)用該庫(kù),需要在運(yùn)動(dòng)軌跡上添加三個(gè)限位開(kāi)關(guān),如圖3：一個(gè)參考點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)〔home,用于定義絕對(duì)位置C_Pos的零點(diǎn).兩個(gè)邊界限位開(kāi)關(guān),一個(gè)是正向限位開(kāi)關(guān)<Fwd_Limit>,一個(gè)是反向限位開(kāi)關(guān)<Rev_Limit>.絕對(duì)位置C_Pos

的計(jì)數(shù)值格式為DINT,所以其計(jì)數(shù)范圍為<-2.147.483.648to+2.147.483.647>.如果一個(gè)限位開(kāi)關(guān)被運(yùn)動(dòng)物件觸碰,則該運(yùn)動(dòng)物件會(huì)減速停止,因此,限位開(kāi)關(guān)的安置位置應(yīng)當(dāng)留出足夠的裕量ΔSmin以避免物件滑出軌道盡頭.圖32.2輸入輸出點(diǎn)定義應(yīng)用MAP庫(kù)時(shí),一些輸入輸出點(diǎn)的功能被預(yù)先定義,如表3所示：

名稱(chēng)MAPSERVQ0.0MAPSERVQ0.1脈沖輸出Q0.0Q0.1方向輸出Q0.2Q0.3參考點(diǎn)輸入I0.0I0.1所用的高速計(jì)數(shù)器HC0HC3高速計(jì)數(shù)器預(yù)置值SMD42SMD142手動(dòng)速度SMD172SMD182表32.3MAP庫(kù)的背景數(shù)據(jù)塊為了可以使用該庫(kù),必須為該庫(kù)分配68BYTE〔每個(gè)庫(kù)的全局變量,如圖4所示：圖4

下表是使用該庫(kù)時(shí)所用到的最重要的一些變量〔以相對(duì)地址表示,如表4：符號(hào)名相對(duì)地址注釋Disable_Auto_Stop+V0.0默認(rèn)值=0意味著當(dāng)運(yùn)動(dòng)物件已經(jīng)到達(dá)預(yù)設(shè)地點(diǎn)時(shí),即使尚未減速到Velocity_SS,依然停止運(yùn)動(dòng)；=1時(shí)則減速至Velocity_SS時(shí)才停止Dir_Active_Low+V0.1方向定義,默認(rèn)值0=方向輸出為1時(shí)表示正向.Final_Dir+V0.2尋找參考點(diǎn)過(guò)程中的最后方向Tune_Factor

+VD1調(diào)整因子〔默認(rèn)值=0Ramp_Time

+VD5Ramptime=accel_dec_time〔加減速時(shí)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(diǎn)過(guò)程的狀態(tài)Homing_Slow_Spd+VD19尋找參考點(diǎn)時(shí)的低速<默認(rèn)值=Velocity_SS>Homing_Fast_Spd+VD23尋找參考點(diǎn)時(shí)的高速<默認(rèn)值=Velocity_Max/2>Fwd_Limit+V27.1正向限位開(kāi)關(guān)Rev_Limit+V27.2反向限位開(kāi)關(guān)Homing_Active+V27.3尋找參考點(diǎn)激活C_Dir+V27.4當(dāng)前方向Homing_Limit_Chk+V27.5限位開(kāi)關(guān)標(biāo)志Dec_Stop_Flag+V27.6開(kāi)始減速PTO0_LDPOS_Error+VB28使用Q0_x_LoadPos時(shí)的故障信息<16#00=無(wú)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>/

accel_dec_time<格式:REAL>SS_Speed_real+VD37最小速度=Velocity_SS<格式:REAL>Est_Stopping_Dist+VD41計(jì)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(kù)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(yùn)動(dòng)控制的功能.此外,脈沖數(shù)將通過(guò)指定的高速計(jì)數(shù)器HSC計(jì)量.通過(guò)HSC中斷計(jì)算并觸發(fā)減速的起始點(diǎn).2.4.1Q0_x_CTRL該塊用于傳遞全局參數(shù),每個(gè)掃描周期都需要被調(diào)用.功能塊如圖5,功能描述見(jiàn)表5.圖5參數(shù)類(lèi)型格式單位意義Velocity_SSINDINTPulse/sec.啟動(dòng)/停止頻率Velocity_MaxINDINTPulse/sec.最大頻率accel_dec_timeINREALsec.最大加減速時(shí)間Fwd_LimitINBOOL

正向限位開(kāi)關(guān)Rev_LimitINBOOL

反向限位開(kāi)關(guān)C_PosOUTDINTPulse當(dāng)前絕對(duì)位置表5Velocity_SS是最小脈沖頻率,是加速過(guò)程的起點(diǎn)和減速過(guò)程的終點(diǎn).Velocity_Max是最大小脈沖頻率,受限于電機(jī)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范圍的脈沖頻率,將會(huì)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(shí)間〔或由Velocity_Max減速到Velocity_SS所用的時(shí)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(xiě)入塊中,但是會(huì)導(dǎo)致定位過(guò)程出錯(cuò)！2.4.2Scale_EU_Pulse該塊用于將一個(gè)位置量轉(zhuǎn)化為一個(gè)脈沖量,因此它可用于將一段位移轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù),或?qū)⒁粋€(gè)速度轉(zhuǎn)化為脈沖頻率.功能塊如圖6,功能描述見(jiàn)表6.圖6

參數(shù)類(lèi)型格式單位意義InputINREALmmormm/s欲轉(zhuǎn)換的位移或速度PulsesINDINTPulse/revol.電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要的脈沖數(shù)E_UnitsINREALmm/revol.電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所產(chǎn)生的位移OutputOUTDINTPulseorpulse/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(jì)算公式：

2.4.3Scale_Pulse_EU該塊用于將一個(gè)脈沖量轉(zhuǎn)化為一個(gè)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€(gè)脈沖頻率轉(zhuǎn)化為速度.功能塊如圖7,功能描述見(jiàn)表7.圖7參數(shù)類(lèi)型格式單位意義InputINREALPulseorpulse/s欲轉(zhuǎn)換的脈沖數(shù)或脈沖頻率PulsesINDINTPulse/revol.電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要的脈沖數(shù)E_UnitsINREALmm/revol.電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所產(chǎn)生的位移OutputOUTDINTmmormm/s轉(zhuǎn)換后的位移或速度表7下面是該功能塊的計(jì)算公式：2.4.4Q0_x_Home功能塊如圖8,功能描述見(jiàn)表8.圖8參數(shù)類(lèi)型格式單位意義EXECUTEINBOOL

尋找參考點(diǎn)的執(zhí)行位PositionINDINTPulse參考點(diǎn)的絕對(duì)位移Start_DirINBOOL

尋找參考點(diǎn)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(diǎn),在尋找過(guò)程的起始,電機(jī)首先以Start_Dir的方向,Homing_Fast_Spd的速度開(kāi)始尋找；在碰到limitswitch<"Fwd_Limit"or"Rev_Limit">后,減速至停止,然后開(kāi)始相反方向的尋找；當(dāng)碰到參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)<inputI0.0;withQ0_1_Home:I0.1>的上升沿時(shí),開(kāi)始減速到"Homing_Slow_Spd".如果此時(shí)的方向與"Final_Dir"相同,則在碰到參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)下降沿時(shí)停止運(yùn)動(dòng),并且將計(jì)數(shù)器HC0的計(jì)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(yùn)動(dòng)方向,這樣就可以保證參考點(diǎn)始終在參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)的同一側(cè)〔具體是那一側(cè)取決于"Final_Dir".尋找參考點(diǎn)的狀態(tài)可以通過(guò)全局變量"Homing_State"來(lái)監(jiān)測(cè),如表9：Homing_State的值意義0參考點(diǎn)已找到2開(kāi)始尋找4在相反方向,以速度Homing_Fast_Spd繼續(xù)尋找過(guò)程〔在碰到限位開(kāi)關(guān)或參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)之后6發(fā)現(xiàn)參考點(diǎn),開(kāi)始減速過(guò)程7在方向Final_Dir,以速度Homing_Slow_Spd繼續(xù)尋找過(guò)程〔在參考點(diǎn)已經(jīng)在Homing_Fast_Spd的速度下被發(fā)現(xiàn)之后10故障〔在兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)之間并未發(fā)現(xiàn)參考點(diǎn)表92.4.5Q0_x_MoveRelative該功能塊用于讓軸按照指定的方向,以指定的速度,運(yùn)動(dòng)指定的相對(duì)位移.功能塊如圖9,功能描述見(jiàn)表10.圖9

參數(shù)類(lèi)型格式單位意義EXECUTEINBOOL

相對(duì)位移運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行位Num_PulsesINDINTPulse相對(duì)位移〔必須>1VelocityINDINTPulse/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102.4.6Q0_x_MoveAbsolute該功能塊用于讓軸以指定的速度,運(yùn)動(dòng)到指定的絕對(duì)位置.功能塊如圖10,功能描述見(jiàn)表11.圖10

參數(shù)類(lèi)型格式單位意義EXECUTEINBOOL

絕對(duì)位移運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行位PositionINDINTPulse絕對(duì)位移VelocityINDINTPulse/sec.預(yù)置頻率

<Velocity_SS<=Velocity<=

Velocity_Max>DoneOUTBOOL

完成位〔1=完成表112.4.7Q0_x_MoveVelocity該功能塊用于讓軸按照指定的方向和頻率運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可對(duì)頻率進(jìn)行更改.功能塊如圖11,功能描述見(jiàn)表12.圖11參數(shù)類(lèi)型格式單位意義EXECUTEINBOOL

執(zhí)行位VelocityINDINTPulse/sec.預(yù)置頻率

<Velocity_SS<=Velocity<=

Velocity_Max>DirectionINBOOL

預(yù)置方向

〔0=反向,1=正向ErrorOUTBYTE

故障標(biāo)識(shí)

〔0=無(wú)故障,1=立即停止,3=執(zhí)行錯(cuò)誤C_PosOUTDINTPulse當(dāng)前絕對(duì)位置表12注意：Q0_x_MoveVelocity功能塊只能通過(guò)Q0_x_Stopblock功能塊來(lái)停止軸的運(yùn)動(dòng).如圖12：圖122.4.8Q0_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(jiàn)表13.圖13參數(shù)類(lèi)型格式單位意義EXECUTEINBOOL

執(zhí)行位DoneOUTBOOL

完成位〔1=完成表13

2.4.9Q0_x_LoadPos該功能塊用于將當(dāng)前位置的絕對(duì)位置設(shè)置為預(yù)置值.功能塊如圖14,功能描述見(jiàn)表14.圖14參數(shù)類(lèi)型格式單位意義EXECUTEINBOOL

設(shè)置絕對(duì)位置的執(zhí)行位New_PosINDINTPulse預(yù)置絕對(duì)位置DoneOUTBOOL

完成位〔1=完成ErrorOUTBYTE

故障位〔0=無(wú)故障C_PosOUTDINTPulse當(dāng)前絕對(duì)位置表14注意：使用該塊將使得原參考點(diǎn)失效,為了清晰地定義絕對(duì)位置,必須重新尋找參考點(diǎn).2.5校準(zhǔn)該塊所使用的算法將計(jì)算出減速過(guò)程〔從減速起始點(diǎn)到速度最終達(dá)到Velocity_SS所需要的脈沖數(shù).但時(shí)在減速過(guò)程中所形成的斜坡有可能會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出的減速斜坡與實(shí)際的包絡(luò)不完全一致.此時(shí)就需要對(duì)"Tune_Factor"進(jìn)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(shí)間.如圖15：圖15如圖所示,運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)位置是B,算法會(huì)自動(dòng)計(jì)算出減速起始點(diǎn),當(dāng)計(jì)算與實(shí)際不符時(shí),當(dāng)軸已經(jīng)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),尚未到達(dá)最低速度,此時(shí)若位"Disable_Auto_Stop"=0,則軸運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)即停止運(yùn)動(dòng),若位"Disable_Auto_Stop"=1,則軸會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)直至到達(dá)最低速度.圖中所示的情況為計(jì)算的減速起始點(diǎn)出現(xiàn)的太晚了.確定調(diào)整因子注意：一次新的校準(zhǔn)過(guò)程并不需要將伺服驅(qū)動(dòng)器連接到CPU.步驟如下：置位"Disable_Auto_Stop",即令"Disable_Auto_Stop"=1.設(shè)置"Tune_Factor"=1.使用Q0_x_LoadPos功能將當(dāng)前位置的絕對(duì)位置設(shè)為0.使用Q0_x_MoveRelative,以指定的速度完成一次相對(duì)位置運(yùn)動(dòng)〔留出足夠的空間以使得該運(yùn)動(dòng)得以順利完成.運(yùn)動(dòng)完成后,查看實(shí)際位置HC0.Tune_Factor的調(diào)整值應(yīng)由HC0,目標(biāo)相對(duì)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(jì)算得出：

Tune_Factor由下面的公式計(jì)算得出：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.

圖16復(fù)位"Disable_Auto_Stop",即令"Disable_Auto_Stop"=0.2.6尋找參考點(diǎn)的若干種情況在尋找參考點(diǎn)的過(guò)程中由于起始位置、起始方向和終止方向的不同會(huì)出現(xiàn)很多種情況.一個(gè)總的原則就是：從起始位置以起始方向Start_Dir開(kāi)始尋找,碰到參考點(diǎn)之前若碰到限位開(kāi)關(guān),則立即調(diào)頭開(kāi)始反向?qū)ふ?找到參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)的上升沿〔即剛遇到參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)即減速到尋找低速Homing_Slow_Spd,若在檢測(cè)到參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)的下降沿〔即剛離開(kāi)遇到參考點(diǎn)開(kāi)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(diǎn)尋找過(guò)程；若否,則調(diào)頭找尋另一端的下降沿.若在檢測(cè)到參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)的下降沿〔即剛離開(kāi)遇到參考點(diǎn)開(kāi)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(diǎn)開(kāi)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(diǎn)尋找過(guò)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(diǎn)過(guò)程結(jié)束后,軸停在參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)的哪一側(cè)下面的圖形會(huì)反應(yīng)不同情形下尋找參考點(diǎn)的過(guò)程.

Start_Dir=0,Final_Dir=0,如圖17