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设计理念

1. 通过PLC控制一维运动平台，实现电机的自动正反转运行及手动正反转操作；
2. 一维运动平台的两端安装了行程开关，分别定义为正向限位和负向限位；
3. 在电机自动正反转运行之前，需要进行复位操作。复位过程包括启动电机朝负向运行，直到到达负向限位，然后继续正向运行一小段距离，将此位置作为电机自动正反转运行的初始位置；
4. 复位完成后，按下正转按钮，电机将正向运行一段距离（该距离由运动包络参数设定），到达位置后停止。按下反转按钮，电机将反向运行一段距离，同样到达位置后停止；
5. 在正反转运行过程中，若触发行程开关，电机将停止运行。此时可以通过手动正反转按钮控制电机离开限位开关，或者按下复位按钮重新复位平台；
6. 行程开关被触发后，必须重新复位才能进行自动正反转操作；
7. 在电机运行过程中，任何时候都可以通过“停止按钮”或“紧急停止按钮”来控制其停止；
8. 停止运行后，也需要重新复位才能继续进行自动正反转操作；
9. “复位指示灯”、“运行指示灯”和“停止指示灯”用于指示一维平台的运行状态。

机械结构

硬件电路

S7-200 CPU提供了两个高速脉冲输出端口（Q0.0和Q0.1），它们可以分别工作在PTO（脉冲串输出）或PWM（脉宽调制）模式下。PTO或PWM功能可用于实现速度和位置的开环运动控制。

PTO功能可以输出一系列脉冲，用户可以控制脉冲的周期（频率）和数量。PWM功能则可以输出一系列占空比可调的脉冲，用户可以控制脉冲的周期和宽度（占空比）。

高速脉冲输出端口与普通数字输出端口共享输出映像Q0.0和Q0.1。当Q0.0和Q0.1上激活PTO或PWM功能时，PTO/PWM生成器将控制输出波形。只有晶体管输出类型的CPU才支持高速脉冲输出功能。

运动包络

运动包络是一个预先定义的以位置为横坐标，以速度为纵坐标的曲线，它描述了运动的图形化表现。

一个运动包络由多个段组成，每个段包含一个加速至目标速度的过程，以及以目标速度运行的一定数量的脉冲。如果是单段运动控制或多个段中的最后一段，还需要包含从目标速度到停止的减速过程。

PTO主要通过包络实现位置控制。位置控制通过参数设置创建包络，并用图形方式显示包络曲线，自动生成位置控制用的子程序。

运动包络设定步骤

在开始编写程序之前，首先要设定运动包络，步骤如下：

1. 双击“向导—PTO/PWM”，出现“脉冲输出向导”窗口。
2. 选择Q0.0，点击“下一步”。
3. 选择“线性脉冲串输出（PTO）”，点击“下一步”。
4. 设置电机的最高速度、最低速度和启动/停止速度。
5. 点击“下一步”，设置加减速时间。
6. 点击“下一步”。
7. 点击“新包络”，选择“是”。
8. 图27中的灰色部分激活，选择“相对位置”，设置好参数，其中步0的目标位置应大于加减速脉冲数之和。
9. 点击“确认”。
10. 将参数“VB0”更改为“VB1000”，注意不要在程序中重复定义“VB1000—VB1069”，点击“下一步”。
11. 点击“完成”，在弹出的对话框中选择“是”。
12. 运动包络设置完成，在调用子程序中出现Q0.0对应的位控子程序。

PLC程序

上电初始化

• SM0.1：首次扫描周期时该位打开，用于调用初始化子程序。

电机控制子程序和初始化

• PTO0CTRL在程序中只使用一次，并且在每次扫描时执行，因此使用SM0.0作为EN的输入。
  • EN：使能端，使用SM0.0连接，保持常通；
  • ISTOP：有效时电机立即停止；
  • DSTOP：有效时电机减速停止；
  • Done：完成标志。为“1”时表明上一指令执行完成；
  • Error：显示错误代码，“0”表示无错误；
  • CPos：HSC计数器功能开启时，表示运行脉冲数，否则为0。

复位

• VD1100：复位返回脉冲数，在数据块的“用户定义1”中设置，根据电机的减速比、驱动器的细分以及电机行程进行设置。
• VD1043：运行包络恒速段脉冲数；VD1100－VD1080 = VD1043。

正转

• VD60.1：运动包络运行完成标志，PTO0_CTRL中的“Done”参数；v100.1：正转运行状态；v101.3：正转结束；
• I0.1：正转按钮；
• V100.1：正转运行状态；V101.2：复位完成标志。正反转自动运行前必须复位完成；
• Q0.2：电机方向；
• VD1104：正反转脉冲数，同VD1100参数一样，在“数据块”的“用户定义1”中设置。VD1104－VD1080 = VD1043。

反转

• VD60.1：运动包络运行完成标志，PTO0_CTRL中的“Done”参数；v100.2：反转运行状态；v101.4：反转结束；
• I0.2：反转按钮；
• V100.2：反转运行状态；V101.2：复位完成标志。正反转自动运行前必须复位完成；
• Q0.2：电机方向；
• VD1104：正反转脉冲数，同VD1100参数一样，在“数据块”的“用户定义1”中设置。VD1104－VD1080 = VD1043。

手动正转

手动正转是对电机的点动控制，需要持续按住按钮，电机才能运行。运行至正限位后，即使按住按钮也无法运行，只能反向运行。

手动反转

手动反转是对电机的点动控制，需要持续按住按钮，电机才能运行。运行至负限位后，即使按住按钮也无法运行，只能正向运行。

紧急停止

紧急停止：运行至正负限位时，对系统的保护策略。任何情况下，按下紧急停止按钮，使系统紧急停止。

输出

包络运行

• EN：使能端，使用SM0.0链接表示保持常通；
• START：参数开启时，执行运动包络，为确保命令只发送一次，使用上升沿信号；
• Profile：设定的运动包络编号；
• Abort：位控模块停止参数。开启后停止运行当前包络并减速停止；
• Done：完成标志。模块完成该子程序时，此参数为“1”；
• Error：错误代码，为“0”表示无错误；
• C_Profile：包含位控模块当前执行的轮廓；
• C_Step：目前正在执行的轮廓步骤；
• CPos：如果PTO向导的HSC计数器功能已启用，CPos参数包含用脉冲数目表示的模块；否则此数值始终为0。

点动运行

• EN：使能端，SM0.0保持常通；
• RUN：启用该参数加速至设定速度运行，停用该参数电机减速停止；
• Speed：设定手动运行的最高速度；
• Error：本子程序的错误代码，“0”表示无错误；
• CPos：如果PTO向导的HSC计数器功能已启用，CPos参数包含用脉冲数目表示的模块；否则此数值始终为零。

指示灯

• 复位状态下，复位指示灯亮。
• 正反转运行时，运行指示灯亮。
• 不处于复位或运行状态时，停止灯亮。