S7-200SMART在伺服控制系统中的应用

董海英

摘要：文章介绍了S7-200SMART在伺服控制系统中准确实现位置控制的应用，通过介绍系统硬件接线及软件设置方法，利用S7-200SMART的高速脉冲输出控制伺服电机实现绝对运动、相对运动等。

关键词：台达伺服控制器;西门子S7-200SMART;脉冲输出

中图分类号：TP271 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）07-0014-02

1 基本线路的连接

S7-200SMART做伺服控制，CPU型号必须选择ST系列输出，即晶体管输出，否则PLC不具备脉冲高速输出功能。我们以ST30系列CPU为例。在接入伺服驱动控制器的控制端子时， PLC的脉冲输出端（如Q0.0），有可能会造成驱动器光耦的输入电流太大而烧毁，一般需要在SMART200的脉冲输出端串接1K欧姆、2W的限流电阻，接线如图1所示。此外需要特别强调的一点是，SMART200的输出方式为晶体管PNP型输出，即其输出点Q0.0、Q0.1、Q0.2这三个点作为指定3路脉冲输出点，工作输出时的信号为高电平。对于大部分日系的伺服控制器，所能接受的驱动信号必须是NPN型。台达伺服控制系统可以选择两种接线方式，可以适用于任何PLC控制系统，详见图2所示，其中图片的下半部分即是SMART200的正确接线方式。

2 S7-200SMART中的程序设置

在SMART中，通过“向导”中的“运动”部分，使用者可以不必编制任何复杂的程序即可通过正常调用子程序实现对伺服控制系统进行高精度位置控制。在向导中，有如下参数逐步填写：（1）要选择编程哪个轴。因为轴一旦确定，则PLC自动分配了输出点所对应的轴，如轴一，则自动分配Q0.0为脉冲输出，Q0.2为方向输出。（2）进入“测量系统”界面进行参数设置。其中，选择测量系统一般选择工程单位，电机一次旋转所需脉冲数，则可以自己设置。因为涉及到伺服系统的简单机械计算，所以我们必须要提前知道以下参数：丝杠的导程，也就是丝杠旋转一圈所移动的距离，一般单位是mm。丝杠的导程是可以测量出来的，也就是丝杠的螺距（两个螺纹的距离）*头数。对于单线螺纹导程等于螺距。这样，“测量系统”后两个参数就都可以填写出来。其中电机旋转一圈所需脉冲数可以自己设定，比如1000，这个参数设定的最终意义，是决定了伺服控制系统中电子齿轮分子和分母的设定值。（3）选择方向控制。如选择单相2输出，则表示Q0.0作为脉冲输出控制伺服运转，Q0.2高电平时正转，QO.2低电平时反转。（4）正、反两方向限位，可以自己选择PLC的输入I点自己定义，也可以选择不使用，而通过程序来添加限位输入点。定义了正反向极限，便于做零点复归设置。（5）“RPS”参考点设定。参考点设定对于伺服控制系统具有特别意义，也就是我们所说的零点复归，选择PLC的一个输入点如I0.0作为参考点，可以选择一个复归的零点。“ZP”为零脉冲输入，需要将伺服控制系统中的Z脉冲信号接入PLC的输入点，做高速计数器输入。（6）参考点设置很重要，首先必须启用参考点（即RPS），这里需要设置接近参考点后的运行速度、查找参考点的方向，以及参考点的偏移量，也就是到达参考点后，系统自动运行的距离并停止。（7）参考点搜索顺序，有四种搜需参考点的顺序，可根据实际工程自行设定。模式1显示RP搜索模式1的两个选项。此模式将RP定位在靠近工作区一侧的RPS输入开始激活的位置。搜索模式2将RP定位在RPS输入的激活区域的中心。搜索模式3将RP定位在RPS输入的激活区域外的指定数量的零脉冲（ZP）处。搜索模式4将RP定位在RPS输入的激活区域内的指定数量的零脉冲（ZP）处。（8）选择曲线包络，伺服系统可以按照指定的曲線包络运动，也可以用其他的指令进行运动控制。

3 伺服控制系统的主要设置参数

P1-00=2外部脉冲输入设定为脉冲列+符号;

P1-01=00控制方式为位置控制;

P1-44=电子齿轮分子;

P1-45=电子齿轮分母;

电子齿轮分子与分母设定的依据如下：滚珠丝杠的导程（单线）假设为4mm，则丝杠旋转一圈的位移是4mm。ASD-B2的编码器分辨率为160000，即输入脉冲数*（P1-44/P1-45）=160000。如果设定输入脉冲数为2000（在SMART200的向导中设置），因此P1-44/P1-45=80。由此可以设定为P1-44=80，P1-45=1。

P2-10=101 DI1设定为伺服环ON，即伺服系统工作，常开点;

P2-13=22  DI4设定为反转极限，即伺服系统反转停止点，常闭点;

P2-14=23  DI5设定为反转极限，即伺服系统正转停止点，常闭点

P2-15=021  DI6设定为伺服环EMGS，即伺服系统急停，常闭点;

以上参数就是需要设置的伺服控制器参数，数量很少，主要的功能实现都是在PLC系统中进行。

4 结语

高速脉冲输出方式主要应用与对速度及位置的精确控制，S7-200SMART有3路100kHz的高速脉冲输出，位置控制功能强大，支持PWM/PTO输出方式以及多种运动控制模式，可以用向导设置运动曲线，支持绝对、相对和手动位控模式，实现完美精确运动控制，在伺服电机及步进电机控制系统中优点尤其突出。