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PTO/PWM高速脉冲输出功能
S7200的CPU本体上有两个PTO/PWM高速脉冲发生器,它们每个都可以产生一个高速脉冲串(PTO)或者一个脉宽调制波形(PWM)。其最高频率可达20K。
S7-200的新一代产品CPU 224 XP能够输出更高频率的脉冲。新一代产品在PTO功能上也得到改进,通过新编程软件STEP 7-Micro/WIN V4.0内置的PTO/PWM编程向导,用户可以实现线性升、降速斜率曲线,以及多段速度包络曲线,或者输出连续脉冲并根据需要按降速曲线停止。
PTO/PWM与数字量输出过程映象寄存器共用输出点Q0.0和Q0.1。当在Q0.0或Q0.1上激活PTO/PWM功能时,PTO/PWM发生器对Q0.0或Q0.1拥有控制权,同时普通输出点功能被禁止。这时Q0.0/Q0.1的输出波形不受过程映象区状态,输出点强制值或者立即输出指令执行的影响。
脉冲串输出(PTO)
PTO功能按照给定的脉冲个数和周期输出一串方波,占空比为50%。PTO可以产生单段脉冲或通过使用脉冲包络产生多段脉冲。必须为其设定脉冲个数和周期(以微秒或毫秒为单位):
脉冲个数:1-4 294 967 295
周期:50μs(20K)到65535μs或者2ms到65535ms(注:设定的周期应为偶数,否则会引起占空比失真。CPU224 XP可以支持最短10μs脉冲周期。)
脉宽调制输出(PWM)
PWM功能产生一个占空比变化周期固定的脉冲输出。你可以为其设定周期和脉宽(以微秒或毫秒为单位):
周期:50μs到65535μs或者2ms到65535ms(CPU224 XP可以支持最短10μs脉冲周期。)
脉宽:0μs到65535μs或者0ms到65535ms(最低50μs,设置为0μs等于禁止输出;CPU224 XP可以支持最短10μs脉冲周期。)
PTO/PWM发生器的详细参数和例程请参见《S7200系统手册》。
常问问题
使用PTO/PWM发生器的功能应使用什么类型的CPU?
应使用24VDC晶体管输出的CPU,继电器输出的绝对不行。
PTO或PWM输出的幅值是多少?
PTO 或 PWM 输出的幅值为 24V(高电平有效,共负端连接),若想实现输出其他电压的幅值,需自己加转换器来实现。CPU 224 XP 的高速输出点所在的数字量输出点可以支持 5 - 24V 电压幅值。
在PTO脉冲串执行过程中,你能否通过PLS 指令改变其周期值?
不行,必须终止PTO 输出后才能改变周期值。
如何强制停止 PTO 或 PWM 输出?
可以通过编程将控制字节中的使能位 SM67.7 或 SM77.7 清零,然后执行 PLS 指令,便可立即停止 PTO 或 PWM 输出。
为何输出信号的指示灯已亮,却没有良好的电压波形输出,或者有时丢脉冲?
PTO或PWM输出负载最小不能低于额定负载的10%;即在输出为高电平的状态下,负载电流不低于140mA。
如何计算PTO的周期增量?
PTO的脉冲周期增量公式为:周期增量 = (终止周期 – 初始周期) / 脉冲数
当周期小于50μs时为何不能获得满意的波形输出?
因为限制PWM输出的因素有两个:
硬件输出电路响应速度的限制,对于Q0.0Q0.1 从断开到接通为2 μs,从接通到断开10 μs ,因此最小脉宽不可能小于10 μs。
最大的频率为20K,因此最小周期为50 μs。
所以如果脉宽低于50 μs 的波形无法保证。
不论是连续脉冲,还是相对较长周期内的单个脉冲,其脉冲宽度限制都是相同的。
新产品CPU224 XP支持10μs的脉冲周期。
如何改变PWM输出的周期/脉冲宽度?
PWM功能可以在初始化时设置脉冲的周期和宽度,也可以在连续输出脉冲时很快地改变上述参数。其操作步骤为:
设置控制字节,以允许写入(或者更新)相应的参数
将相应的特殊存储器写入新的周期/脉宽值
执行PLS指令,对PTO/PWM发生器进行硬件设置变更
用户的具体项目也可能要求先中止前一个PTO脉冲管道,然后再定义新的管道。
通过创建五个唯一的指令子程序,位控向导使得控制内置PTO更加容易。每一个位控指令都有一个
“PTOx_”前缀,其中x为模块位置。
USS_CTRL子程序
PTOx_CTRL子程序(控制)使能和初始化用于步进电机或伺服电机的PTO输出。在您的程序中仅能使用该子程序一次,并保证每个扫描周期该子程序都被执行。一直使用SM0.0作为EN输入的输入。
I_STOP(立即STOP)输入量为一个布尔量输入。当输入为低电平时,PTO功能正常操作。当输入变为高电平时,PTO立即终止脉冲输出。
D_STOP(减速STOP)输入量为一个布尔量输入。当输入为低电平时,PTO功能正常操作。当输入变为高电平时,PTO产生一个脉冲串将电机减速到停止。
Done输出是一个布尔量输出。当Done位为高电平时,表明CPU已经执行完子程序。
当Done位为高电平时,Error字节以一个无错误代码或错误代码来报告正常完成。
若在向导中已使能HSC,则C_Pos参数包含以脉冲数表示的模块当前位置。否则,当前位置将一直为0。
PTOx_RUN子程序
PTOx_RUN子程序(运行包络)命令PLC在一个指定的包络中执行运动操作,此包络存储在组态/包络表中。接通EN位,使能该子程序。确保EN位保持接通,直至Done位指示该子程序已完成。
接通START参数以初始化包络的执行。对于每次扫描,当START参数接通且PTO当前未激活时,指令激活PTO。要保证该命令只发一次,使用边沿检测指令以脉冲触发START参数接通。
包络参数包含该移动包络的号码或符号名。
接通参数Abort,命令位控模块停止当前的包络并减速直至电机停下。
模块完成该指令时,参数Done接通。
参数Error包含指令的执行结果。
参数C_Profile包含位控模块当前正在执行的包络。
参数C_Step包含当前正在执行的包络的步。
若在向导中已允许HSC,则C_Pos参数包含以脉冲数作为模块的当前位置。否则,当前位置将一直为0。
PTOx_MAN子程序
PTOx_MAN子程序(手动模式)使PTO输出置为手动模式。该子程序允许电机以不同的速度启动、停止和运行。
当使能PTOx_MAN子程序时,不允许执行其它PTO子程序。
使能RUN(Run/Stop)参数,命令PTO加速到指定速度(速度参数)。即使在电机运行时,您也可以改变速度参数的值。
禁止参数RUN则命令PTO减速,直至电机停止。
参数Speed决定RUN使能时的速度。速度是一个每秒多少个脉冲的双整型(DINT)值。电机运行时可以修改该速度参数。
PTOx_LDPOS指令
PTOx_LDPOS指令(装载位置)改变PTO脉冲计数器的当前位置值为一个新值。您可以使用该指令为任何一个运动命令建立一个新的零位置。
接通EN位使能该指令。确保EN位保持接通直至Done位指示该指令完成。
接通START参数,以装载一个新的位置值到PTO脉冲计数器。
每一循环周期,只要START参数接通且PTO当前不忙,该指令装载一个新的位置给PTO脉冲计数器。要保证该命令只发一次,使用边沿检测指令以脉冲触发START参数接通。
New_Pos参数提供一个新的值替代报告的当前位置值。位置值用脉冲数表示。
PTOx_ADV子程序
PTOx_ADV子程序停止当前的连续运动包络,并增加向导包络定义中指定的脉冲数。当您在位控向导中指定了至少一个使能PTOx_ADV选项的单速连续转动,则该子程序被创建。
PTO指令的错误代码
表9-7 PTO指令错误代码
错误代码 描述
0 无错误,正常完成
1 在运行中执行立即STOP命令。STOP命令成功完成
2 在运行中执行减速STOP命令。STOP命令成功完成
3 在脉冲发生器中或PTO表的格式化中检测到的执行错误
127 HSC、PLS或PTO指令在执行过程中产生一个ENO错误
128 请求无法处理。CPU要么正在忙于处理另一个请求,要么该请求无START脉冲。
129 立即STOP和减速STOP命令都在同一时间使能
130 PTO指令当前正被命令为STOP
132 没有为指定包络所组态的包络块
脉冲个数:1-4 294 967 295
周期:50μs(20K)到65535μs或者2ms到65535ms(注:设定的周期应为偶数,否则会引起占空比失真。CPU224 XP可以支持最短10μs脉冲周期。)
PTOx_LDPOS指令
PTOx_LDPOS指令(装载位置)改变PTO脉冲计数器的当前位置值为一个新值。您可以使用该指令为任何一个运动命令建立一个新的零位置。
接通EN位使能该指令。确保EN位保持接通直至Done位指示该指令完成。
接通START参数,以装载一个新的位置值到PTO脉冲计数器。
每一循环周期,只要START参数接通且PTO当前不忙,该指令装载一个新的位置给PTO脉冲计数器。要保证该命令只发一次,使用边沿检测指令以脉冲触发START参数接通。
New_Pos参数提供一个新的值替代报告的当前位置值。位置值用脉冲数表示。
PTOx_ADV子程序
PTOx_ADV子程序停止当前的连续运动包络,并增加向导包络定义中指定的脉冲数。当您在位控向导中指定了至少一个使能PTOx_ADV选项的单速连续转动,则该子程序被创建。
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