第一部分：ET200S工艺模块1Count24V/100kHz

1．概述

 

       ET200S工艺模块主要包括四种类型：模块1Count24V/100kHz，1Count5V/500kHz，1SSI，2PULSE。本文通过一个简单的调试例程，描述怎样按照工艺要求设置ET200S工艺模块1Count24V/100kHz的功能应用，以及应用、操作和测试相应的软硬件。

    工艺模块1Count24V/100kHz主要包括以下几种操作模式：

   （1）计数模式：包括连续计数，周期计数和单次计数

   （2）测量模式：包括频率测量，周期测量和转速测量

   （3）位置检测：这个模式是连续计数功能的一部分，用来在等时模式作为一个纯输入模块使用。

    本文主要描述该模块在计数模式下的使用，测量模式等请参考计数功能使用。

 

2．系统的硬件体系结构

图 1 系统的硬件体系结构

 

    本示例为一套S7-300 PLC通过ET200S 1Count24V/100kHz模块从24V增量型编码器读取计数数据，监控旋转状态。

    图1为示例系统的配置图，图中包含如下的硬件：

    ?一台笔记本电脑或PG/PC

    ?一块CP5512

    ?一套S7-300 PLC

    ?一套ET200S系统

 

3．硬件和软件需求

 

表3－1硬件订货信息
 

名称	数量	订货号
IM151-1 STANDARD interface module and terminating module	1	6ES7151-1AA03-0AB0
TM-P15S23-A0 (screw-type terminal)	1	6ES7193-4CD20-0AA0
TM-E15S26-A1 (screw-type terminal)	1	6ES7193-4CA40-0AA0
PM-E 24–48 VDC/24–230 VAC	1	6ES7138-4CB10-0AB0
1 SSI, 1 unit	1	6ES7 138-4DB01-0AB0
1Count 24V/100kHz, 1 unit	1	6ES7 138-4DB01-0AB0
PROFIBUS FC Standard Cable		6XV1 830-0EH10
PROFIBUS FastConnect bus connector RS 485 with 90° cable outlet (with PG interface)	2	6ES7 972-0BB50-0XA0
CP 5512  communications processor	1	6GK1 551-2AA00
MPI cable For connecting SIMATIC S7 and the PG through MPI; length 5 m	1	6ES7 901-0BF00-0AA0
CPU 315-2 DP	1	6ES7315-2AG10-0AB0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表3－2软件订货信息

 

名称	订货号
STEP 7 Professional Edition 2004	6ES7 810-5CC08-0YA5

 

 

           

 

4．硬件安装与接线

 

连接的编码器类型：

（1）24V脉冲发生器（不带方向信号）

（2）24V脉冲发生器（带方向信号）

（3）24V增量型编码器

 

图2 编码器连接

 

 

5．系统组态及参数设置

 

  （1）硬件配置 

       按照图1硬件配置图进行连接，一套S7-300 PLC作为DP主站连接ET200S
   从站系统，24V增量型编码器按图2接线图依次接入
   ET200S   1Count24V/100kHz模块。

 

  （2）系统组态及参数设置

 

    在STEP7管理器中新建一个名为Latch_ET200S_1COUNT的项目，插入一个SIMATIC 300 STATION，命名为1COUNT，然后在硬件组态中按订货号和硬件安装次序依次插入机架、CPU、ET200S标准从站模块和ET200S 1COUNT计数模块（从硬件列表中选择模块1COUNT 24V/100kHz C）。

图3主站硬件组态

 

 

ET200S 1COUNT模块参数配置如图4所示。

图4参数设置
 

    参数Signal evaluation A*    B *和Sensor A*    B * DI 根据连接的编码器类型进行选择，此处选择PNP类型24V增量型编码器；

    参数Direction input B *可设置成正方向或反方向；

    参数Type of counting mode可设置三种计数模式：连续计数，周期计数和单次计数；

    其他参数设置选择默认值即可。

 

   （3）例程

       循环程序OB1：

//预设

      L     0                                     //删除控制位

      T     DB1.DBD    0

      T     DB1.DBD    4

      SET

      S DB1.DBX4.0                         //打开软件门

 

//写控制接口

      L     DB1.DBD    0                     //写8字节到 1SSI模块

      T     PQD  264

      L     DB1.DBD    4                            //输出起始地址

      T     PQD  268

 

//读反馈接口

      L     PID  264                         //从 1SSI模块读8字节

      T     DB1.DBD    8

      L     PID  268                         //输入起始地址

      T     DB1.DBD   12

           

控制接口的参数分配如图5，在硬件组态里，对应计数模块的输出区8个字节（PQB264 ~ PQB271）。在上面例程中，DB1中8个字节（DB1.DBB0~DB1.DBB7）用来存放控制接口的参数。

图5 控制接口参数分配

反馈接口的参数分配如图6，在硬件组态里，对应计数模块的输入区8个字节（PIB264 ～PIB271）。在上面例程中，DB1中8个字节（DB1.DBB8 ～DB1.DBB15）用来存放反馈接口的参数。

图6 反馈接口参数分配

6．测试、监控与诊断

图7 变量表监控

在STEP7管理器Blocks中建立变量表，在变量DB1.DBD 8（反馈接口Bytes 0～3）中监控测量的编码器值，通过变量DB1.DBX 13.6 （STS_C_UP）和DB1.DBX 13.7（STS_C_DN）监控编码器值的变化方向。

 

7．功能

    7．1计数输入的控制：

   通过软件门控制

   软件门与硬件门(“与”逻辑操作)

   7．2门控功能

   软件门：通过用户程序控制

      当使能软件门控制位时，在参数配置里采用“interrupt counting
    procedure”，从装载值开始计数，当软件门停止后再使能，计数从停止时的
  计数值开始继续计数；

      在参数配置里采用“terminate counting procedure”，从装载值开始计
  数，当软件门停止后再使能，计数从装载值开始重新计数；

图8 硬件门使用

 

    硬件门：在硬件门使能后，通过数字量输入控制，功能和软件门控制一样。前提是如图8所示，在参数“Function DI”里设置成“hardware gate”。

 

7．3锁存功能

    锁存与重新触发：

    在硬件组态中参数配置“Function DI”使能“锁存与重新触发”后，在用户程序中把软件门使能，当数字量输入端有上升沿脉冲时，把当前计数值锁存。计数功能继续进行，直到数字量输入端有下一个上升沿脉冲，锁存当前计数值并开始从装载值重新计数。

    如果你在这个过程中直接装入装载值，不会改变在反馈字中的锁存值。如果关闭软件门，只是中断计数，而数字量输入中锁存和重新触发功能仍然有效。

    注意在软件门使能后，当数字量输入端有第一个上升沿时，计数模式开始进行，参考图9锁存和重新触发功能时序图。

图9 锁存和重新触发功能时序图

  

 

 

锁存：

    在硬件组态参数配置“Function DI”中使能“锁存”后，在用户程序中把软件门使能，当数字量输入端有上升沿脉冲时，锁存计数值。计数功能继续进行，直到数字量输入端有下一个上升沿脉冲，锁存新计数值。

    注意如果你在这个过程中直接装入装载值，不会改变在反馈字中的锁存值。如果关闭软件门，只是中断计数，而数字量输入中锁存功能仍然有效。

 

图10 锁存功能时序图

 

  7．4同步功能

同步功能只能在单次计数和周期计数模式下使用。可以使用旋转编码器的零标志位做为参考信号。先使能软件门，然后使能同步控制位，在单次计数同步中，数字量输入中从第一个上升沿脉冲开始从装载值进行同步计数。而在周期计数同步中，数字量输入中第一个上升沿脉冲和后续的每个上升沿脉冲使计数器从装载值开始同步计数。在完成同步后，状态位“STS_SYN”被置位。

图11 同步功能时序图

 

7．5在计数模式里对输出的控制

    计数模板有一个数字量输出和一个虚拟的数字量输出（存在于反馈接口的状态位上），可以存储两个比较值，依靠计数值和比较值的关系可以对输出进行控制：

   （1）  直接对输出进行控制

    使能控制位CTRL_DO1和CTRL_DO2，通过控制位SET_DO1和SET_DO2直接对输出进行控制。状态位STS_CMP1和STS_CMP2显示了相应的输出状态。直到这些状态位被确认，他们一直保持现有状态；如果没有使能DO1和DO2，通过控制位SET_DO1和SET_DO2直接影响这些状态位。

    下面四种输出形式的使用情况和直接控制输出类似，需要先装载比较值，根据设定的比较条件对输出进行控制。

 

   （2）  计数值>＝比较值

    举例：设定一个比较值2000，当计数值大于等于2000时，使能DO1输出。

 

硬件组态：

图12 比较值输出

 

     计数模块的参数设置如图12所示，只需设置参数“Function DI”为“Counter>=comparison value”模式，其他参数设置参照图4普通计数模式。

 

 

主程序：

 

//预设

      SET  

      S     DB1.DBX    4.0                 //置位软件门

      S     DB1.DBX    4.4                 //使能DO1

 

//装入比较值

      A     M    100.0                             //触发位

      S     DB1.DBX    5.2

      L     DB1.DBD    4

      T     PQD  268

 

      L     2000

      T     DB1.DBD    0

      T     PQD  264

 

      AN    M    100.0

      R     DB1.DBX    5.2

      L     DB1.DBD    4

      T     PQD  268

 

//写控制接口

 

      L     DB1.DBD    0                //写8字节到 1SSI模块

      T     PQD  264

      L     DB1.DBD    4                //输出起始地址

      T     PQD  268

 

//读反馈接口

 

      L     PID  264                      //从 1SSI模块读8字节

      T     DB1.DBD    8

      L     PID  268                      //输入起始地址

      T     DB1.DBD   12

           

    监控与测试：通过使能M100.0，装入比较值1（2000），当编码器计数值大于等于2000时，使能输出DO1，同时置位状态位STS_CMP1（DB1.DBX14.3）和STS_DO1（DB1.DBX13.3）。

图13 比较值<2000

图14 比较值>＝2000

 

   （3）  计数值<＝比较值

   （4）  到达比较值时输出脉冲

   （5）  到达比较值时开关输出（仅限DO1）

 

第二部分：ET200S工艺模块1Count5V/500kHz 

    工艺模块1Count5V/500kHz的使用可参考第一部分的描述，其不同点主要体现在硬件接线和硬件组态的参数配置上。

1．硬件接线图

    模块只能连接5V增量型编码器。

图15 硬件接线图

2．硬件组态和参数配置

 

图16 模块1Count5V/500kHz参数配置

 

    参数Signal evaluation A*    B *和Sensor A*    B * DI 根据连接的编码器类型进行选择，此处选择5V增量型编码器单倍计数；

    参数Direction input B *可设置成正方向或反方向；

       参数Type of counting mode可设置三种计数模式：连续计数，周期计数和单次计数；

    其他参数设置选择默认值即可。

 

 

参考文献

 

【1】 Catalog IK PI 2005

 

【2】 Manual: ET 200S Technological Functions

 

【3】 Manual:  ET 200S Distributed I/O System

 

关键词
工艺模块1Count24V/100kHz ，计数模式，测量模式，位置检测，工艺模块 

1. 概述
ET200S 功能模块主要包括四种类型：模块1Count24V/100kHz, 1Count5V/500kHz, 1SSI 和 2 PULSE。本文主要针对初次使用 2 PULSE 功能模块的用户，介绍 2 PULSE 两路脉冲输出功能模块的功能、配置及简单编程。但是本文无法取代 ET200S 功能模块手册《ET 200S Technological Functions》。建议用户通过此文档掌握该模块的初步调试和使用方法后，仔细阅读模块手册《ET 200S Technological Functions》，进一步加深对ET200S 功能模块的理解。

2. 模板介绍

图 1 2 PULSE 模块外形

模板订货号：6ES7 138-4DD00-0AB0
模板功能：该模块可以产生脉冲信号对被控对象进行控制。
工作模式：脉冲输出模式；脉宽调制(PWM)模式；脉冲串模式；On/Off延时模式。
模板主要属性：输出脉冲个数：2；输出脉冲电压：24V；输出脉冲最大频率：2.5kHz

3. 模板接线图

图 2 接线端子

含义：
Channel 0: 端子1 到 4
Channel 1: 端子5 到 8
24 VDC：传感器电源
M：公共端
DI：输入信号
DO：输出信号

4. 硬件配置
2 PULSE 功能模板基本可以和任意ET200S 接口模块一起使用，本文中以 IM151-3PN 接口模块为例。

主要软、硬件列表：

名称	订货号	数量
CPU 315-2 PN/DP	6ES7 315-2EH13-0AB0	1
IM151-3 PN 接口模块	6ES7 151-3BA20-0AB0	1
PM-E 电源管理模块	6ES7 138-4CA01-0AA0	1
2 PULSE 脉冲数出模块	6ES7 138-4DD00-0AB0	1
1 Count 24V/100kHz	6ES7 138-4DA04-0AB0	1
STEP7 V5.4 SP5	6ES7 810-4CC08-0YA7	1
1 Count 24V/100kHz	6ES7 138-4DA04-0AB0	1

表 1 软硬件配置

 

图 3 系统配置图

5. 硬件组态及参数配置
按照图 3 通过网线连接 CPU315-2PN/DP 与 IM151-3PN 的PN 接口并将 ET200S 站的I/O 模板和功能模板安装好，正确连接电源线和信号线。
打开 STEP7，在管理器中新建一个项目，插入相应的 S7-300 站，进入硬件配置界面，配置 PN I/O 和其他相关模块（图 4）。由于本文主要介绍 ET200S 2 PULSE 模块，其他配置过程不在详细描述，如有关于 PN I/O 配置的问题请参阅相关手册和说明，参考链接：26707214

图 4 硬件组态

ET200S 2 PULSE 模块参数配置界面：

图 5 2 PULSE 模块参数界面

其中参数含义：
1. 组诊断；
2. CPU/主站停机时输出的状态：可以选择继续工作、使用替代值等模式；
3. 通道编号 0；
4. DO 诊断：可以诊断输出断线、短路等；
5. 替代值：配合参数 2 使用；
6. 运行模式：更改 2 PULSE 输出模式，包括脉冲输出，脉宽调制(PWM)，脉冲串，On/Off 延时等模式；
7. PWM(脉宽调制)的输出模式：可以使用千分数或者S7 模拟量格式的值；
8. 时基：后面所有跟时间相关的参数都以该参数为时间单位；
9. DI 数字量输入的功能：可作为普通输入和硬件使能使用；
10. 接通延时；
11. 最小/脉冲时间；
12. 周期时间；
13. 通道编号 1；
将项目配置好后，存盘编译并下载，参数配置随即生效。

6. 编程
该模板跟很多其他的 ET200S 功能模板类似，都是通过外部 I/O 直接对模板进行控制和反馈。ET200S 2 PULSE 模块输入/输出分配详见表 2，表 3：
控制信号（输出）：

表 2 输出地址分配

反馈信号（输入）

表 3 输入地址分配

为了便于对该模板地址中的位、字节、字等地址的读写，我们根据模板的硬件地址将需要的输入/输出地址通过程序映射到一个接口 DB 块中，以后的操作都针对该 DB 块中相应的地址进行读写即可（见图 6）：

图 6 项目程序

7. 模式说明及举例

7.1.脉冲输出模式：
脉冲输出模式可以使 2 PULSE 模块在输出使能后通过一定时间的延迟后输出一个给定脉冲宽度的脉冲输出。时序请参见图 7：

图 7 脉冲输出时序图

脉冲数出参数配置：

图 8 脉冲数出参数配置

在 2 PULSE 模块参数界面，选择运行模式为 pulse output，时基为 1ms，DI 输入功能为普通输入，所以在运行的时候输出将不参考硬件使能的状态。启动延时设为 1000ms。
通过图 7 可以看出脉冲输出模式需要在程序里面给定给两个主要的数值：脉冲时间和接通延时时间，其中：
脉冲时间 = 给定数值 * 参数设定的时基
接通延时 = 延时系数 * 0.1 * 参数设定的启动延时
变量表赋值：

图 9 脉冲数出赋值变量表

根据输入/输出地址定义，将相应的值写到相应的地址中，在本例中数值为：
脉冲时间 = 2000 * 1ms= 2s
接通延时 = 10 * 0.1 * 1000ms = 1s
这时，当激活软件使能 DBX52.0 时，观察 DB2.DBX0.1 会经过 1s 的延时后输出一个 2s 宽的脉冲。

7.2.脉宽调制（PWM）模式：
在脉宽调制模式下，该模块可以输出一个脉冲序列，用户可以通过修改输出值来修改脉冲序列的脉冲宽度，可以通过系数修改脉冲的周期。时序见图 10

图 10 脉宽调制（PWM）模式时序图

脉宽调制(PWM)的参数配置

图 11 脉宽调制（PWM）模式参数配置

1. 选择运行模式为脉宽调制(PWM)；
2. 输出 PWM (脉宽调制)的输出模式：本例中使用千分数；
3. 时基为 1ms；
4. DI 为普通输入，不作为硬件使能；
5. 启动延时为 1000ms；
6. 最小脉冲宽度 10ms (调节脉冲宽度时，最小不能小于此值)；
7. 脉冲周期时间为 1000ms；
脉宽调制(PWM)模式可以在程序里面给定给两个主要的数值：脉冲宽度和脉冲周期，其中：
脉冲周期 = 周期系数 * 0.1 * 参数预设的脉冲周期
脉冲宽度 = （给定数值 / 1000） * 脉冲周期
通过变量表赋值：

图 12 脉宽调制（PWM）模式赋值变量表

根据输入/输出地址定义，将相应的值写到相应的地址中，在本例中数值为：
脉冲周期 =10 * 0.1 * 1000ms = 1s
脉冲宽度 = （500 / 1000） * 1s = 0.5s
这时，当激活软件使能 DBX52.0 时，观察 DB2.DBX 0.1 将经过 1s 的延时后输出一个占空比为 1:1 的 1Hz 频率脉冲。要改变脉冲宽度，直接修改 DB2.DBW 50 的给定值即可。

7.3.脉冲串输出模式：
在脉冲串输出模式中，该模块可以输出一个固定脉冲个数的脉冲串，用户可以定义脉冲个数和修改脉冲周期时间。时序见图：

图 13 脉冲串输出模式时序图

脉冲串输出的参数配置：

图 14 脉冲串输出模式参数配置

将参数中的运行模式更改为 pulse train，脉冲宽度赋值为 100ms，其他参数与前面模式类似。
脉冲串输出模式可以在程序里面给定给两个主要的数值：脉冲个数和脉冲周期，其中：
脉冲个数 = 给定数值
脉冲周期 = 周期系数 * 0.1 * 参数预设的脉冲周期
通过变量表赋值：

图 15 脉冲串输出模式赋值变量表

根据输入/输出地址定义，将相应的值写到相应的地址中，在本例中数值为：
脉冲周期 = 2 * 0.1 * 1000ms = 200ms
脉冲个数 = 50
这时，当激活软件使能 DBX52.0 时，观察 DB2.DBX 0.1 会经过 1s 的延时后输出 50 个周期为 200ms 的脉冲串。将该脉冲串接到计数功能模板的输入做计数，可以由图16 看到计数的结果为 50 个。要改变脉冲周期，直接修改 DB2.DBW 53 的系数值即可。

图 16 脉冲串输出模式计数测试结果

7.4.On/Off-Delay 模式
在 On/Off-Delay 输出模式下，该模块输出可以根据数字量输入的状态做延时接通和延时关断。时序见图：

图 17 On/Off-Delay 模式时序图

On/Off-Delay 的参数配置：

图 18 On/Off-Delay 模式参数配置

将参数中的运行模式更改为 on-/off-delay，并设定接通延时为 1000ms，其他参数与前面模式类似。
On/Off-Delay 模式可以在程序里面给定给两个主要的数值：关断延时时间和接通延时时间，其中：
关断延时 = 给定数值 * 参数预设的时基
接通延时 = 接通延时系数 * 0.1 * 参数预设的接通延时
通过变量表赋值：

图 19 On/Off-Delay 模式赋值变量表

根据输入/输出地址定义，将相应的值写到相应的地址中，在本例中数值为：
关断延时时间 = 1000 * 1ms = 1s
接通延时时间 = 10 * 0.1 * 1000ms = 1s
这时，激活软件使能 DBX52.0 后，观察输入状态 DB2.DBX 0.2 和输出状态 DB2.DBX 0.1，当数字量输入接通后，数字量输出经过 1s 的延时后接通；当数字量输入断开后，数字量输出经过 1s 的延时后断开。
ET200S 2 PULSE有两个通道脉冲输出，本文只针对第一个通道进行描述，第二通道的使用方法与第一通道相同，而且两个通道可以独立使用不同的操作模式，互不干扰。如要了解更多关于此模块的使用方法、诊断方法、技术参数等内容，请参见模块手册《ET 200S Technological Functions》。该手册可以通过下面的链接下载：9264111

关键词
功能模块 2 PULSE, 脉冲输出模式， 脉宽调制模式