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SIMATIC S7-300，CPU 313C， 带 MPI 的紧凑型 CPU， 24 DE/16 DA，4AE，2AA，1 Pt100， 3 个快速计数器（30 kHz）， 集成电源 24V DC， 工作存储器 128 KB， 前连接器（2x 40 极）和 需要微型存储卡
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湖南嘉普云自动化设备有限公司
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1. FM458-1DP的S7通讯
S7通讯是SIEMENS S7 系列PLC的一种优化通讯协议，主要用于PLC各站点之间基于MPI、PROFIBUS、ETHERNET网络的主站与主站的通讯，以及PLC与HMI站、OPC服务器等上位机之间的通讯。S7通讯会占用PLC的通讯资源，PLC的CPU参数里有S7通讯资源的个数，也就是这个CPU所能建立的大S7通讯连接数。
FM458-1DP是在能够在S7 400机架上工作的D7家族产品，性能与TDC一样，小循环周期可达0.1ms，可以用来处理高动态的控制任务。FM458-1DP本身也支持S7通讯，可以与其它PLC或者PC站建立S7通讯连接。但是FM458-1DP的S7通讯与TDC系统不一样，不需要用户调用功能块来建立并维护S7通讯；通讯本身是由操作系统来维护的。
2. 可以使用以下方法来访问FM458-1DP
2.1 通过400CPU的MPI或DP接口建立S7连接
通讯伙伴（WinCC，OPC，PLC等）可以通过400CPU的MPI口或DP口建立与FM458-1DP的S7连接。CPU不直接参与通讯仅做为通讯双方的中介。
图1 通过400CPU MPI或DP口连接FM458-1DP
使用OPC Scout 通过CP5711建立与FM458-1DP的S7通讯。其中CPU的DP地址为4，FM458-1DP位与400机架的第8槽。首先在Configuration Console 中配置访问点，如下图所示：
图2 配置访问点
在FM458-1DP中编程建立可访问的DB块DB1，并且建立两个Real型变量，*个设置为读取，第二个设置为写入。
图3 在FM458-1DP中编写DB1
在OPC Scout中建立非组态的连接来测试通讯，格式为：
S7:[<connectionname>|<VFD>|<accesspoint>|<Local TSAP>,<stationaddress>,
< RemoteTSAP>,<Mode>]<dataelement>
| 参数名称 | 含义 |
| <connectionname> | 连接名称，不同的连接名称不能重复 |
| <VFD> | 固定为VFD2 |
| <accesspoint> | 访问点 |
| <Local TSAP> | 本地 TSAP，固定为02.00 |
| <stationaddress> | 访问地址 |
| < Remote TSAP> | 远程 TSAP，03.08 含义为：单边S7连接，槽号为8 |
| <Mode> | 连接模式，这里固定为1 |
| <dataelement> | 访问的数据区，这里为DB1,realX |
表1 非组态连接参数含义
在本例中参数设置如下：
S7:[S7-unproj-connection_1|VFD2|CP_L2_2:|02.00,04,03.08,1]DB1,real0
S7:[S7-unproj-connection_2|VFD2|CP_L2_2:|02.00,04,03.08,1]DB1,real4
测试结果如下：
图4 OPC Scout监视
图5 FM458-1DP监视
可以在线监视FM458-1DP的信息，在Commication标签中可以看到FM458-1DP的S7资源使用情况。从图中可以看到FM458-1DP总共有16个S7资源，其中一个被PG监视占用，另外两个被OPC Scout中建立的S7连接所占用。
图6 FM458-1DP通讯资源
2.2 通过CP443-1建立基于以太网的S7连接
图7 通过CP443-1建立与FM458-1DP的S7连接
在400机架上安装CP443-1以太网通讯模块，通讯伙伴可以与FM458-1DP建立基于以太网S7连接。CP443-1的IP地址为192.168.0.24。FM458-1DP位于400机架的第8槽。
更改访问点：
西门子6ES73135BG040AB0
图8 更改访问点
在OPC Scout中建立非组态的连接来测试通讯，建立的连接为：
S7:[S7 _1|VFD2|CP_L2_2:|02.00, 192.168.0.24,03.08,1]DB1,real0
S7:[S7 _2|VFD2|CP_L2_2:|02.00, 192.168.0.24,03.08,1]DB1,real4
图9 OPC Scout监视
图10 FM458-1DP监视
同样如果使用带PN口的CPU，也可以通过CPU集成的以太网口建立基于以太网的S7连接，方法与使用CP443-1相同。
2.3 通过FM458-1DP的集成DP口建立S7连接
也可以通过FM458-1DP的集成DP口来建立与通讯伙伴的S7连接，方法与使用CPU集成DP口相同。
S7--200提供了三种方式的开环运动控制：
? 脉宽调制（PWM）--内置于S7--200，用于速度、位置或占空比控制。
? 脉冲串输出（PTO）--内置于S7--200，用于速度和位置控制。
? EM253位控模块--用于速度和位置控制的附加模块。
S7—200的内置脉冲串输出提供了两个数字输出通道（Q0.0和Q0.1），该数字输出可以通过位控向导组态为PWM或PTO的输出。
当组态一个输出为PTO操作时，生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电机的速度和位置的开环控制。内置PTO功能仅提供了脉冲串输出。您的应用程序必须通过PLC内置I/O或扩展模块提供方向和限位控制。
PTO按照给定的脉冲个数和周期输出一串方波（占空比50％），如图1。PTO可以产生单段脉冲串或者多段脉冲串（使用脉冲包络）。可以脉冲数和周期（以微秒或毫秒为增加量）:
? 脉冲个数： 1到4,294,967,295
? 周期： 10μs(100K)到65535μs或者2ms到65535ms。
图1
200系列的PLC的大脉冲输出频率除 CPU224XP 以外均为20kHz。CPU224XP可达100kHz。如表1所示：
表1
2 MAP库的应用
2.1 MAP库的基本描述
现在，200系列 PLC 本体 PTO 提供了应用库MAP SERV Q0.0 和 MAP SERV Q0.1，分别用于 Q0.0 和 Q0.1 的脉冲串输出。如图2所示：
图2
注： 这两个库可同时应用于同一项目。
各个块的功能如表2所示：
| 块 | 功能 |
| Q0_x_CTRL | 参数定义和控制 |
| Q0_x_MoveRelative | 执行一次相对位移运动 |
| Q0_x_MoveAbsolute | 执行一次位移运动 |
| Q0_x_MoveVelocity | 按预设的速度运动 |
| Q0_x_Home | 寻找参考点位置 |
| Q0_x_Stop | 停止运动 |
| Q0_x_LoadPos | 重新装载当前位置 |
| Scale_EU_Pulse | 将距离值转化为脉冲数 |
| Scale_Pulse_EU | 将脉冲数转化为距离值 |
表2
总体描述
该功能块可驱动线性轴。
为了很好的应用该库，需要在运动轨迹上添加三个限位开关，如图3：
? 一个参考点接近开关（home），用于定义位置 C_Pos 的零点。
? 两个边界限位开关，一个是正向限位开关(Fwd_Limit)，一个是反向限位开关(Rev_Limit)。
? 位置? C_Pos 的计数值格式为 DINT ，所以其计数范围为(-2.147.483.648 to +2.147.483.647). ?
? 如果一个限位开关被运动物件触碰，则该运动物件会减速停止，因此，限位开关的安置位置应当留出足够的裕量?ΔSmin 以避免物件滑出轨道尽头。
图3
2.2 输入输出点定义
应用MAP库时，一些输入输出点的功能被预先定义，如表3所示：
| 名称 | MAP SERV Q0.0 | MAP SERV Q0.1 |
| 脉冲输出 | Q0.0 | Q0.1 |
| 方向输出 | Q0.2 | Q0.3 |
| 参考点输入 | I0.0 | I0.1 |
| 所用的高速计数器 | HC0 | HC3 |
| 高速计数器预置值 | SMD 42 | SMD 142 |
| 手动速度 | SMD 172 | SMD 182 |
表3
2.3 MAP库的背景数据块
为了可以使用该库，必须为该库分配 68 BYTE（每个库）的全局变量，如图4所示：
图4
下表是使用该库时所用到的重要的一些变量（以相对地址表示），如表4：
| 符号名 | 相对地址 | 注释 |
| Disable_Auto_Stop | +V0.0 | 默认值=0意味着当运动物件已经到达预设地点时，即使尚未减速到Velocity_SS，依然停止运动； =1时则减速至Velocity_SS时才停止 |
| Dir_Active_Low | +V0.1 | 方向定义，默认值 0 = 方向输出为1时表示正向。 |
| Final_Dir | +V0.2 | 寻找参考点过程中的后方向 |
| Tune_Factor | +VD1 | 调整因子（默认值=0） |
| Ramp_Time | +VD5 | Ramp time = accel_dec_time（加减速时间） |
| Max_Speed_DI | +VD9 | 大输出频率 = Velocity_Max |
| SS_Speed_DI | +VD13 | 小输出频率 = Velocity_SS |
| Homing_State | +VB18 | 寻找参考点过程的状态 |
| Homing_Slow_Spd | +VD19 | 寻找参考点时的低速(默认值 = Velocity_SS) |
| Homing_Fast_Spd | +VD23 | 寻找参考点时的高速(默认值 = Velocity_Max/2) |
| Fwd_Limit | +V27.1 | 正向限位开关 |
| Rev_Limit | +V27.2 | 反向限位开关 |
| Homing_Active | +V27.3 | 寻找参考点激活 |
| C_Dir | +V27.4 | 当前方向 |
| Homing_Limit_Chk | +V27.5 | 限位开关标志 |
| Dec_Stop_Flag | +V27.6 | 开始减速 |
| PTO0_LDPOS_Error | +VB28 | 使用Q0_x_LoadPos时的故障信息(16#00 = *, 16#FF = 故障) |
| Target_Location | +VD29 | 目标位置 |
| Deceleration_factor | +VD33 | 减速因子 =(Velocity_SS – Velocity_Max) / |
| accel_dec_time (格式: REAL) | ||
| SS_Speed_real | +VD37 | 小速度 = Velocity_SS (格式: REAL) |
| Est_Stopping_Dist | +VD41 | 计算出的减速距离 (格式: DINT) |
表4
2.4 功能块介绍
下面逐一介绍该库中所应用到的程序块。这些程序块全部基于PLC-200 的内置PTO输出，完成运动控制的功能。此外，脉冲数将通过的高速计数器 HSC 计量。通过 HSC 中断计算并触发减速的起始点。
2.4.1 Q0_x_CTRL
该块用于传递全局参数，每个扫描周期都需要被调用。功能块如图5，功能描述见表5。
图5
| 参数 | 类型 | 格式 | 单位 | 意义 |
| Velocity_SS | IN | DINT | Pulse/sec. | 启动/停止频率，必须是大于零的数 |
| Velocity_Max | IN | DINT | Pulse/sec. | 大频率 |
| accel_dec_time | IN | REAL | sec. | 大加减速时间 |
| Fwd_Limit | IN | BOOL | 正向限位开关 | |
| Rev_Limit | IN | BOOL | 反向限位开关 | |
| C_Pos | OUT | DINT | Pulse | 当前位置 |
表5
Velocity_SS 是小脉冲频率，是加速过程的起点和减速过程的终点。
Velocity_Max 是大小脉冲频率，受限于电机大频率和PLC的大输出频率。
在程序中若输入超出（Velocity_SS，Velocity_Max）范围的脉冲频率，将会被Velocity_SS 或 Velocity_Max 所取代。
accel_dec_time 是由 Velocity_SS 加速到 Velocity_Max 所用的时间（或由Velocity_Max 减速到 Velocity_SS 所用的时间，两者相等），范围被规定为 0.02 ~ 32.0 秒，但好不要小于0.5秒。
警告：超出 accel_dec_time 范围的值还是可以被写入块中，但是会导致定位过程出错！
2.4.2 Scale_EU_Pulse
该块用于将一个位置量转化为一个脉冲量，因此它可用于将一段位移转化为脉冲数，或将一个速度转化为脉冲频率。功能块如图6，功能描述见表6。
图6
| 参数 | 类型 | 格式 | 单位 | 意义 |
| Input | IN | REAL | mm or mm/s | 欲转换的位移或速度 |
| Pulses | IN | DINT | Pulse /revol. | 电机转一圈所需要的脉冲数 |
| E_Units | IN | REAL | mm /revol. | 电机转一圈所产生的位移 |
| Output | OUT | DINT | Pulse or pulse/s | 转换后的脉冲数或脉冲频率 |
表6
下面是该功能块的计算公式：
2.4.3 Scale_ Pulse_EU
该块用于将一个脉冲量转化为一个位置量，因此它可用于将一段脉冲数转化为位移，或将一个脉冲频率转化为速度。功能块如图7，功能描述见表7。
图7
| 参数 | 类型 | 格式 | 单位 | 意义 |
| Input | IN | REAL | Pulse or pulse/s | 欲转换的脉冲数或脉冲频率 |
| Pulses | IN | DINT | Pulse /revol. | 电机转一圈所需要的脉冲数 |
| E_Units | IN | REAL | mm /revol. | 电机转一圈所产生的位移 |
| Output | OUT | DINT | mm or mm/s | 转换后的位移或速度 |
表7
下面是该功能块的计算公式：
2.4.4 Q0_x_Home
功能块如图8，功能描述见表8。
图8
| 参数 | 类型 | 格式 | 单位 | 意义 |
| EXECUTE | IN | BOOL | 寻找参考点的执行位 | |
| Position | IN | DINT | Pulse | 参考点的位移 |
| Start_Dir | IN | BOOL | 寻找参考点的起始方向 | |
| （0=反向，1=正向） | ||||
| Done | OUT | BOOL | 完成位（1=完成） | |
| Error | OUT | BOOL | 故障位（1=故障） |
表8
该功能块用于寻找参考点，在寻找过程的起始，电机首先以 Start_Dir 的方向，Homing_Fast_Spd 的速度开始寻找；在碰到limit switch (“Fwd_Limit” or “Rev_Limit”)后，减速至停止，然后开始相反方向的寻找；当碰到参考点开关(input I0.0; with
Q0_1_Home: I0.1)的上升沿时，开始减速到 “Homing_Slow_Spd”。如果此时的方向与 “Final_Dir” 相同，则在碰到参考点开关下降沿时停止运动，并且将计数器HC0的计数值设为 “Position” 中所定义的值。
如果当前方向与 “Final_Dir” 不同，则必然要改变运动方向，这样就可以保证参考点始终在参考点开关的同一侧（具体是那一侧取决于 “Final_Dir”）。
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