s7 200 控制伺服和步进电机

### S7-200系列PLC控制伺服和步进电机技术详解 #### 一、高速计数器概述 在工业自动化领域，S7-200系列PLC（可编程逻辑控制器）因其高性价比、易用性以及广泛的适用场景而受到广泛欢迎。在这一系列PLC中，高速计数器是非常重要的组成部分之一，特别是在需要精确控制速度或位置的应用场景中，例如伺服和步进电机控制。 #### 二、S7-200系列PLC支持的高速计数器 ##### 1. 各种CPU支持的高速计数器 S7-200系列PLC中的高速计数器工作在中断方式下，并配备有专门的输入口用于接收计数信号、外部启动、外部复位以及计数方向的控制信号。每个高速计数器都有一个独特的编号，通常表示为`HCn`（在非程序中常使用`HSCn`），其中`n`的取值范围为0~5。不同型号的CPU支持的高速计数器数量有所不同： - **CPU221、CPU222**：可以使用`HC0`、`HC3`、`HC4`和`HC5`。 - **CPU224、CPU226**：可以使用`HC0`至`HC5`。 每个高速计数器都有一个当前值，这是一个只读的32位双字，可以通过数据传送指令随时读取。这些当前值对于监控和控制伺服或步进电机的速度和位置至关重要。 ##### 2. 高速计数器类型及工作模式 每一高速计数器都支持多种工作模式，具体取决于输入端子的配置。常见的工作模式包括： - **带内部方向控制的单相增/减计数器**：仅有一个计数输入端，方向控制由内部控制字节设置。例如，`HC0`的模式0，通过`SM37.3`控制方向，0为减计数，1为增计数。 - **带外部方向控制的单相增/减计数器**：有一个计数输入端和一个方向控制输入端，方向由外部信号决定。例如，`HC1`的模式3，使用`I0.7`控制方向，0为减计数，1为增计数。 - **带增减计数输入的双向计数器**：有两个输入端，分别用于增计数和减计数。当两个输入脉冲间隔大于0.3ms时，计数器能够正确计数；如果小于0.3ms，计数器会视两个脉冲为同时发生，当前值不变。 - **A/B相正交计数器**：有两个输入端A相和B相，利用这两个输入脉冲的相位差来确定计数方向。A相脉冲领先于B相时为增计数，反之为减计数。 表1列出了各个高速计数器支持的工作模式及其对应的输入端子： | 运行模式 | 描述 | HC0 | HC4 | I0.0 | I0.1 | I0.2 | I0.3 | I0.4 | I0.5 | |---|---|---|---|---|---|---|---|---|---| | 0 | 带内部方向控制的单相增/减计数器 | 计数 | 计数 | - | - | - | - | - | - | | 1 | 计数 | 复位 | 计数 | 复位 | - | - | - | - | - | | 3 | 带外部方向控制的单相增/减计数器 | 计数 | 方向 | 计数 | 方向 | - | - | - | - | | 4 | 计数 | 方向 | 复位 | 计数 | 方向 | 复位 | - | - | - | | 6 | 带增减计数输入的双向计数器 | 增计数 | 减计数 | 增计数 | 减计数 | - | - | - | - | | 7 | 增计数 | 减计数 | 复位 | 增计数 | 减计数 | 复位 | - | - | - | | 9 | A/B相正交计数器 | A相计数 | B相计数 | A相计数 | B相计数 | - | - | - | - | | 10 | A相计数 | B相计数 | 复位 | A相计数 | B相计数 | 复位 | - | - | - | 表2展示了其他高速计数器的工作模式： | 运行模式 | 描述 | HC1 | HC2 | I0.6 | I0.7 | I1.0 | I1.1 | I1.2 | I1.3 | I1.4 | I1.5 | |---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---| | 0 | 带内部方向控制的单相增/减计数器 | 计数 | 计数 | - | - | - | - | - | - | - | - | | 1 | 计数 | 复位 | 计数 | 复位 | - | - | - | - | - | - | - | | 2 | 计数 | 复位 | 启动 | 计数 | 复位 | 启动 | - | - | - | - | - | | 3 | 带外部方向控制的单相增/减计数器 | 计数 | 方向 | 计数 | 方向 | - | - | - | - | - | - | | 4 | 计数 | 方向 | 复位 | 计数 | 方向 | 复位 | - | - | - | - | - | | 5 | 计数 | 方向 | 复位 | 启动 | 计数 | 方向 | 复位 | 启动 | - | - | - | | 6 | 带增减计数输入的双向计数器 | 增计数 | 减计数 | 增计数 | 减计数 | - | - | - | - | - | - | | 7 | 增计数 | 减计数 | 复位 | 增计数 | 减计数 | 复位 | - | - | - | - | - | | 8 | 增计数 | 减计数 | 复位 | 启动 | 增计数 | 减计数 | 复位 | 启动 | - | - | - | | 9 | A/B相正交计数器 | A相计数 | B相计数 | A相计数 | B相计数 | - | - | - | - | - | - | | 10 | A相计数 | B相计数 | 复位 | A相计数 | B相计数 | 复位 | - | - | - | - | - | | 11 | A相计数 | B相计数 | 复位 | 启动 | A相计数 | B相计数 | 复位 | 启动 | - | - | - | 此外，某些模式还支持额外的复位端和启动端。复位端有效时会清除计数器当前值；启动端有效时才允许计数器进行计数。 #### 三、高速计数器的编程设置 为了正确使用高速计数器，除了掌握指令外，还需要正确设置控制字节、当前值和预置值等参数。下面详细介绍高速计数器的控制字节设置： - **复位有效电平控制位**：决定了复位输入的有效电平，0代表高电平有效，1代表低电平有效。 - `HSC0`：`SM37.0` - `HSC1`：`SM47.0` - `HSC2`：`SM57.0` - `HSC3`：`SM147.0` - **启动有效电平控制位**：决定了启动输入的有效电平，0代表高电平有效，1代表低电平有效。 - `HSC0`：`SM37.1` - `HSC1`：`SM47.1` - `HSC2`：`SM57.1` - `HSC3`：`SM147.1` 通过合理设置这些控制字节，可以确保高速计数器按照预期的方式工作，从而实现对伺服和步进电机的精确控制。 ### 总结 S7-200系列PLC的高速计数器是实现伺服和步进电机精确控制的关键组件。通过对高速计数器的支持、工作模式和编程设置的详细了解，可以更有效地利用这些功能来满足各种工业自动化需求。无论是初学者还是工程师，掌握这些技术都将对项目设计和实施产生积极的影响。