S7-200SMART在伺服控制系統(tǒng)中的應用

董海英

摘要：文章介紹了S7-200SMART在伺服控制系統(tǒng)中準確實現(xiàn)位置控制的應用，通過介紹系統(tǒng)硬件接線及軟件設置方法，利用S7-200SMART的高速脈沖輸出控制伺服電機實現(xiàn)絕對運動、相對運動等。

關鍵詞：臺達伺服控制器;西門子S7-200SMART;脈沖輸出

中圖分類號：TP271 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）07-0014-02

1 基本線路的連接

S7-200SMART做伺服控制，CPU型號必須選擇ST系列輸出，即晶體管輸出，否則PLC不具備脈沖高速輸出功能。我們以ST30系列CPU為例。在接入伺服驅(qū)動控制器的控制端子時， PLC的脈沖輸出端（如Q0.0），有可能會造成驅(qū)動器光耦的輸入電流太大而燒毀，一般需要在SMART200的脈沖輸出端串接1K歐姆、2W的限流電阻，接線如圖1所示。此外需要特別強調(diào)的一點是，SMART200的輸出方式為晶體管PNP型輸出，即其輸出點Q0.0、Q0.1、Q0.2這三個點作為指定3路脈沖輸出點，工作輸出時的信號為高電平。對于大部分日系的伺服控制器，所能接受的驅(qū)動信號必須是NPN型。臺達伺服控制系統(tǒng)可以選擇兩種接線方式，可以適用于任何PLC控制系統(tǒng)，詳見圖2所示，其中圖片的下半部分即是SMART200的正確接線方式。

2 S7-200SMART中的程序設置

在SMART中，通過“向?qū)А敝械摹斑\動”部分，使用者可以不必編制任何復雜的程序即可通過正常調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)對伺服控制系統(tǒng)進行高精度位置控制。在向?qū)е?，有如下參?shù)逐步填寫：（1）要選擇編程哪個軸。因為軸一旦確定，則PLC自動分配了輸出點所對應的軸，如軸一，則自動分配Q0.0為脈沖輸出，Q0.2為方向輸出。（2）進入“測量系統(tǒng)”界面進行參數(shù)設置。其中，選擇測量系統(tǒng)一般選擇工程單位，電機一次旋轉(zhuǎn)所需脈沖數(shù)，則可以自己設置。因為涉及到伺服系統(tǒng)的簡單機械計算，所以我們必須要提前知道以下參數(shù)：絲杠的導程，也就是絲杠旋轉(zhuǎn)一圈所移動的距離，一般單位是mm。絲杠的導程是可以測量出來的，也就是絲杠的螺距（兩個螺紋的距離）*頭數(shù)。對于單線螺紋導程等于螺距。這樣，“測量系統(tǒng)”后兩個參數(shù)就都可以填寫出來。其中電機旋轉(zhuǎn)一圈所需脈沖數(shù)可以自己設定，比如1000，這個參數(shù)設定的最終意義，是決定了伺服控制系統(tǒng)中電子齒輪分子和分母的設定值。（3）選擇方向控制。如選擇單相2輸出，則表示Q0.0作為脈沖輸出控制伺服運轉(zhuǎn)，Q0.2高電平時正轉(zhuǎn)，QO.2低電平時反轉(zhuǎn)。（4）正、反兩方向限位，可以自己選擇PLC的輸入I點自己定義，也可以選擇不使用，而通過程序來添加限位輸入點。定義了正反向極限，便于做零點復歸設置。（5）“RPS”參考點設定。參考點設定對于伺服控制系統(tǒng)具有特別意義，也就是我們所說的零點復歸，選擇PLC的一個輸入點如I0.0作為參考點，可以選擇一個復歸的零點?！癦P”為零脈沖輸入，需要將伺服控制系統(tǒng)中的Z脈沖信號接入PLC的輸入點，做高速計數(shù)器輸入。（6）參考點設置很重要，首先必須啟用參考點（即RPS），這里需要設置接近參考點后的運行速度、查找參考點的方向，以及參考點的偏移量，也就是到達參考點后，系統(tǒng)自動運行的距離并停止。（7）參考點搜索順序，有四種搜需參考點的順序，可根據(jù)實際工程自行設定。模式1顯示RP搜索模式1的兩個選項。此模式將RP定位在靠近工作區(qū)一側(cè)的RPS輸入開始激活的位置。搜索模式2將RP定位在RPS輸入的激活區(qū)域的中心。搜索模式3將RP定位在RPS輸入的激活區(qū)域外的指定數(shù)量的零脈沖（ZP）處。搜索模式4將RP定位在RPS輸入的激活區(qū)域內(nèi)的指定數(shù)量的零脈沖（ZP）處。（8）選擇曲線包絡，伺服系統(tǒng)可以按照指定的曲線包絡運動，也可以用其他的指令進行運動控制。

3 伺服控制系統(tǒng)的主要設置參數(shù)

P1-00=2外部脈沖輸入設定為脈沖列+符號;

P1-01=00控制方式為位置控制;

P1-44=電子齒輪分子;

P1-45=電子齒輪分母;

電子齒輪分子與分母設定的依據(jù)如下：滾珠絲杠的導程（單線）假設為4mm，則絲杠旋轉(zhuǎn)一圈的位移是4mm。ASD-B2的編碼器分辨率為160000，即輸入脈沖數(shù)*（P1-44/P1-45）=160000。如果設定輸入脈沖數(shù)為2000（在SMART200的向?qū)е性O置），因此P1-44/P1-45=80。由此可以設定為P1-44=80，P1-45=1。

P2-10=101 DI1設定為伺服環(huán)ON，即伺服系統(tǒng)工作，常開點;

P2-13=22 ?DI4設定為反轉(zhuǎn)極限，即伺服系統(tǒng)反轉(zhuǎn)停止點，常閉點;

P2-14=23 ?DI5設定為反轉(zhuǎn)極限，即伺服系統(tǒng)正轉(zhuǎn)停止點，常閉點

P2-15=021 ?DI6設定為伺服環(huán)EMGS，即伺服系統(tǒng)急停，常閉點;

以上參數(shù)就是需要設置的伺服控制器參數(shù)，數(shù)量很少，主要的功能實現(xiàn)都是在PLC系統(tǒng)中進行。

4 結(jié)語

高速脈沖輸出方式主要應用與對速度及位置的精確控制，S7-200SMART有3路100kHz的高速脈沖輸出，位置控制功能強大，支持PWM/PTO輸出方式以及多種運動控制模式，可以用向?qū)гO置運動曲線，支持絕對、相對和手動位控模式，實現(xiàn)完美精確運動控制，在伺服電機及步進電機控制系統(tǒng)中優(yōu)點尤其突出。