SIMATIC S7-200 PLC高速脈沖輸出－PWM使用

1          高速脈沖輸出介紹

在需要對負載進行高精度控制時，如對步進電機的控制，需要對步進電機提供一系列的脈沖，高速脈沖輸出指令就是為滿足這種需求而開發的。
1.1     高速脈沖輸出---輸出端子的確定
S7-200只有輸出繼電器Q0.0和Q0.1具有高速脈沖輸出功能，不用高速脈沖時，作普通的數字量輸出點用。
1.2     高速脈沖輸出的形式
高速脈沖輸出有兩種的形式：
高速脈沖序列(或稱高速脈沖串)輸出PTO
脈沖寬度調制輸出PWM
可通過特殊繼電器來定義輸出的形式
1.3     高速脈沖輸出相關寄存器
每個高速脈沖發生器對應一定數量特殊標志寄存器，這些寄存器包括控制字節寄存器、狀態字節寄存器和參數數值寄存器，用以控制高速脈沖的輸出形式、反映輸出狀態和參數值。
1.4     編程中的脈沖輸出指令
PLS指令
功能：EN有效，檢測各相關寄存器的狀態，激活由控制字節定義的高速脈沖輸出操作。Q取0或1對應Q0.0和Q0.1如圖 1.4?1

圖 1.4?1

2       PWM簡介及編程運用

PWM(Pulse Width Modulation脈沖調制)寬度可調脈沖輸出

PWM功能提供帶變量占空比的固定周期輸出?？梢晕⒚牖蚝撩霝闀r間基準指定周期和脈寬。

2.1     S7-200的PWM

S7-200有兩臺PWM發生器，建立高速脈沖串或脈寬調節信號信號波形。一臺發生器指定給數字輸出點Q0.0，另一臺發生器指定給數字輸出點Q0.1。一個指定的特殊內存(SM)位置為每臺發生器存儲以下數據：一個控制字節(8位值)、一個脈沖計數值(一個不帶符號的32位值)和一個周期和脈寬值(一個不帶符號的16位值)。

    PWM功能在Q0.0或Q0.1位置現用時，PWM發生器控制輸出，并禁止輸出點的正常使用。輸出信號波形不受過程映像寄存器狀態、點強迫數值、執行立即輸出指令的影響。如圖 2.1?1

圖 2.1?1

2.2   PWM周期和脈沖寬度

脈沖寬度為16為無符號數，脈沖寬度增量單位為us或ms。范圍0~65535，占空比為0~100%。當脈沖寬度大于或等于周期時輸出將連續接通。為0時，輸出一直被關斷。如表 1

表 1 周期和脈沖寬度

脈寬時間／周期	反應
脈寬時間 >= 周期值	占空比為100%：輸出連續運行。
脈寬時間 = 0	占空比為0%：輸出關閉。
周期 < 2個時間單位	周期的默認值為兩個時間單位。

2.3     PWM更新方式

根據在改變脈沖寬度時是否需要改變時間基準，可分為同步更新和異步更新。如表 2

表 2 同步、異步更新

同步更新	脈寬的改變和PWM脈沖的新周期同步發生。適用于不需要改變時間基準的情況，常用中斷實現。
異步更新	需要改變時間基準時使用。異步更新可能會導致PWM功能暫時失效，造成被控裝置的振動。

注意: 由于此原因，建議使用同步PWM更新。選擇可用于所有預計周期數值的。

2.4      PWM控制寄存器器

Q0.0	Q0.1	控制位
SM67.0	SM77.0	PWM更新周期值       0 = 無更新；1 = 更新周期
SM67.1	SM77.1	PWM更新脈寬時間值   0 = 無更新；1 = 更新周期
SM67.2	SM77.2	PTO更新脈沖計值
SM67.3	SM77.3	PWM選擇基時         0 = 1us；     1 =1ms
SM67.4	SM77.4	PWM更新方法：       0 = 異步更新；  1 = 同步更新
SM67.5	SM77.5	PTO操作
SM67.6	SM77.6	PTO/PWM模式選擇     0 = 選擇PTO； 1 = 選擇PWM
SM67.7	SM77.7	PWM啟用             0 = 禁用PWM；  1 = 啟用PWM

Q0.0	Q0.1	其他PWM寄存器
SMW68	SMW78	PWM周期值(范圍：2至 65535)
SMW70	SMW80	PWM脈寬值(范圍：0至65535)

2.5     PWM軟件編程步驟

1.確定高速PWM的輸出端(Q0.0或Q0.1)

2. 初始化設置

設置控制字節---將控制字寫入SMB67或SMB77

寫入周期值SMW68(78)、

寫入脈沖寬度值SMW70(80)

3.執行PLS指令

注：

1.在啟用PWM操作之前，將用于Q0.0和Q0.1的過程映像寄存器設為0。

2.所有的控制位、周期、脈寬和脈沖計數值的默認值均為0。

3.PTO/PWM輸出必須至少有10%的額定負載，才能完成從關閉至打開以及從打開至關閉的順利轉換。

4.PWM初始化建議使用"首次掃描"位(SM0.1)初始化脈沖輸出。執行程序只執行一次，可以節省PLC的掃描程序執行的時間

5.通常，您用一個子程序為脈沖輸出初始化PWM。您從主程序調用初始化子程序。使用首次掃描內存位(SM0.1)將脈沖輸出初始化為0，并調用子程序，執行初始化操作。當您使用子程序調用時，隨后的掃描不再調用該子程序，這樣會降低掃描時間執行，并提供結構更嚴謹的程序。

編程實例：

設定Q0.0輸出周期為10ms,50%占空比PWM脈沖，同步更新方式

首先根據PWM的控制寄存器表格得出下列數據如圖 2.5?1

圖 2.5?1

表 3 周期和脈寬設定控制字

SMW68	PWM周期值(范圍：2至 65535)	10
SMW70	PWM脈寬值(范圍：0至65535)	5

程序：如圖 2.5?2、 如圖 2.5?3、圖 2.5?4、圖 2.5?5

圖 2.5?2

圖 2.5?3

圖 2.5?4

圖 2.5?5

總結：

對于PWM的控制寄存器的操作控制字的賦值常用參考(十六進制)

表 4

控制寄存器	選擇模式	PWM更新方法	基時	脈寬	周期
16#D1	PWM	同步	1us		載入
16#D2	PWM	同步	1us	載入
16#D3	PWM	同步	1us	載入	載入
16#D9	PWM	同步	1ms		載入
16#DA	PWM	同步	1ms	載入
16#DB	PWM	同步	1ms	載入	載入

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