基于PLC和伺服电机的工作台位移控制 毕业论文.doc

基于plc和伺服电机的工作台位移控制 目录摘要3abstract4第一章 课题简介5第二章 工作台的组成62.1plc（s7-200）62.1.1plc介绍62.1.2plc的选型72.2伺服驱动器82.2.1伺服驱动器原理82.2.2使用伺服驱动器的基本要求82.3伺服电机92.3.1伺服电机介绍92.3.2伺服电机工作原理102.3.3伺服电机与步进电机的性能对比102.3.4伺服电机的选择112.4工作台机械部件132.4.1滚珠丝杠螺母副132.4.2联轴器142.4.3传感器14第三章 s7-200 可编程控制器173.1 s7-200的高速脉冲输出功能173.1.1 脉冲输出（pls）指令173.1.2 用于脉冲输出（q0.0或q0.1）的特殊存储器173.1.3 对输出的影响193.1.4 pto的使用193.2 s7-200中断功能203.2.1中断事件优先级203.2.2 本课题所用到的中断功能23第四章 控制系统的执行244.1 元器件的布置244.2 plc控制程序254.3 触摸屏324.4 调试32小 结33致 谢34参考文献35摘要 现代社会，随着科学的进步、自动化的不断发展，plc已成为现代产业中必不可少的使用工具，我们应该尽可能的发挥出plc的功能，使之能最大限度的满足被控对象的控制要求。本设计中为了能满足工作台的移动要求，我选用西门子plc做伺服电机的控制核心，用触摸屏来实现对伺服电机的控制，以便做到能使工作台能够在我的控制下实现自由来回的位移。本文主要介绍了plc控制系统总体方案设计、设计过程、组成、列出的梯形图，并给出了系统组成框图，分析电梯逻辑关系，提出plc的编程方法。关键词： plc 伺服电机 控制 触摸屏abstractmodern society, with the progress of science, the continuous development of the automation, plc has become essential in modern industry the use of tools, we should try to play a function of the plc, so that it can maximize the satisfaction of the controlled object controlrequirements. this design in order to meet the mobile requirements of table, i chose to use siemens plc to do the core of the servo motor control, servo motor control, touch screen, make the table in order to achieve freedom back and forth under my control displacement.this paper describes the overall design of the plc control system design process, components, listed in the ladder, and gives the system block diagram, analysis of the elevator logical relationship proposed plc programming method.keywords: plc ， servo motor ， control ， the touch screen第一章 课题简介 三年大学时光我们学习了很多知识，其中机床的运动最让我们印象深刻，因此我决定设置一个简单的可以控制位移大小的工作台来作为我的毕业设计。 普通机床中工作台的运动通过工人的手动操作来实现，数控机床工作台运动通过事先编制的加工程序来控制，在加工过程中我们学生很好奇机床的运动是如何控制的。 在学习过机械设计、电机与电力拖动、plc等课程之后，产生一个想法：自己制作一个可控制位移大小的工作台。 工作台运动通过伺服电机驱动，用plc控制伺服电机，电机带动丝杠螺母副实现工作台直左右位移，如下图所示。图1 .1工作台组成示意图第二章 工作台的组成如实物图的结构，其组成大体有五部分，包括够做电源、plc（s7-200）、伺服驱动器、伺服电机、工作台机械部件（丝杠螺母副等）。图2.1工作台实物图2.1plc（s7-200）2.1.1plc介绍 在制造业和过程工业中，除了以模拟量为被控对象的反馈控制外，还存在着大量的以开关量（数字量）为主的逻辑顺序控制，这一点在以改变几何形状和机械性能为特征的制造业中，尤为突出。它要求控制系统按照逻辑条件和一定的顺序、时序产生控制动作，并能够对来自现场的大量开关量、脉冲、计时、计数及模拟量的越限报警等数字信号进行监视和处理。这些工作在早期由继电-接触器电路来实现的，其缺点是体积庞大、故障率高、功耗大、不易维护、不易改造和升级等。 而目前，plc控制器的程序存储容量多以mb为单位，随着超大规模集成电路技术的发展，微处理器的性能大幅提高，指令执行速度达到微妙级，从而极大提高了plc的数据处理能力，高档的plc可以进行复杂的浮点数运算，并增加了许多特殊功能，如高速计数、脉宽雕制变换、pid闭环控制、定位控制等，从而在以模拟量为主的过程控制领域也占有了一席之地，在一定程度上具备了组建dcs系统的能力。此外，plc的通信功能和远程i/o能力非常强大，可以组建成分布式通信网络系统。 在组成结构上，plc具有一体化结构和模块式结构两种模式。一体化结构的plc追求功能的完善，性能的提高，体积越来越小，有利于安装。而模块式结构的plc则利用单一功能的各种模块拼装成一台完整的plc，用户在设计自己的plc控制系统时拥有极大的灵活性，并使设备的性价比达到最优。同时，模块式结构也有利于系统的维护、换代和升级，并使系统的扩展能力大大加强。 可编程控制器的产生是基于工业控制的需要，是面向工业控制领域的专用设备，归纳为以下几点：1. 可靠性高，抗干扰能力强2. 灵活性强，控制系统具有良好的柔性。3. 通用性强，使用方便4. 功能强，适应面广5. 编程方法简单，容易掌握6. plc控制系统的设计、安装、调试、维护方便7. 体积小、重量轻、功耗低综上所述，设计彩灯用德国西门子s7-200型编程器。2.1.2plc的选型 一般选择plc型号可以从对输入/输出点、存储容量、i/o响应时间、输出负载的特点、在线和离线编程等方面考虑。 1.plc容量的选择首先对控制任务进行详细的分析，把所有的i/o点找出来，包括开关量i/o和模拟量i/o，以及这些i/o点的性质。i/o点的性质主要指它们是直流信号还是交流信号，它们的电源电压，以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。然后要对用户存储器容量进行估算。用户程序所需内存容量受到内存利用率、开关量输入/输出点数、模拟量输入/输出点数和用户编程水平等几个主要因素的影响。2.plc机型的选择（1）功能方面 所有plc一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的plc是否有能力完成控制任务。如对plc与plc、plc与智能仪表及上位机之间有灵活方便的通信要求；或对plc的计算速度、用户程序容量等有特殊要求等。（2）价格方面不同厂家的plc产品价格相差很大，有些功能类似、质量相当、i/o点数相当的plc的价格能相差40%以上。因此，在使用plc较多的情况下，价格比是一个重要的因素。（3）售后服务用户应考虑相关的技术支持，统一型号以方便维护，系统改造、升级等因素。plc主机选定后，如果控制系统需要，则相应的配套模块也就选定了。如模拟量单元、显示设定单元、位置控制单元或热电偶单元等。2.2伺服驱动器 伺服驱动器（servo drives）是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服马达进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。2.2.1伺服驱动器原理 目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器（dsp）作为控制核心，伺服驱动器可以实现比较复杂的控制算法，实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块（ipm）为核心设计的驱动电路,ipm内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦pwm电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是ac-dc-ac的过程。整流单元（ac-dc）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。 随着伺服系统的大规模应用，伺服驱动器使用、伺服驱动器调试、伺服驱动器维修都是伺服驱动器在当今比较重要的技术课题，越来越多工控技术服务商对伺服驱动器进行了技术深层次研究。2.2.2使用伺服驱动器的基本要求对驱动器要求1、 调速范围宽 2、 定位精度高 3、 有足够的传动刚性和高的速度稳定性 4、 快速响应，无超调 为了保证生产率和加工质量，除了要求有较高的定位精度外，伺服驱动器还要求有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快，因为数控系统在启动、制动时，要求加、减加速度足够大，缩短进给系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。 5、 低速大转矩，过载能力强 一般来说，伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力，在短时间内可以过载46倍而不损坏。 6、 可靠性高 要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。 对电机的要求 1、 从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 2、 电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载46倍而不损坏。 3、 为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。 4、 电机应能承受频繁启、制动和反转。图2.2 伺服驱动器实物2.3伺服电机2.3.1伺服电机介绍伺服电机（servo motor ）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。2.3.2伺服电机工作原理伺服系统（servomechanism）是使物体的位置、方位,伺服电机状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。2.3.3伺服电机与步进电机的性能对比步进电机作为一种开环控制的系统，和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号），但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。 1、 控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为 1.8、0.9，五相混合式步进电机步距角一般为0.72 、0.36。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如三洋公司（sanyo denki）生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8、0.9、0.72、0.36、0.18、0.09、0.072、0.036，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。 交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以三洋全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2000线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360/8000=0.045。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360/131072=0.0027466，是步距角为1.8的步进电机的脉冲当量的1/655。 2、 低频特性不同 步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。 交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（fft），可检测出机械的共振点，便于系统调整。 3、 矩频特性不同 步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300600rpm。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000rpm或3000rpm）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。 4、 过载能力不同 步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以三洋交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的二到三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。 5、 运行性能不同 步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。 6、 速度响应性能不同 步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以山洋400w交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000rpm仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。2.3.4伺服电机的选择直流伺服驱动技术受电机本身缺陷的影响，其发展受到了限制。直流伺服电机存在机械结构复杂、维护工作量大等缺点，在运行过程转子容易发热，影响了与其连接的其他机械设备的精度，难以应用到高速及大容量的场合，机械换向器则成为直流伺服驱动技术发展的瓶颈。 交流伺服电机克服了直流伺服电机存在的电刷、换向器等机械部件所带来的各种缺点，特别是交流伺服电机的过负荷特性和低惯性更体现出交流伺服系统的优越性。从伺服驱动产品当前的应用来看，直流伺服产品正逐渐减少，交流伺服产品则日渐增加，市场占有率逐步扩大。在实际应用中，精度更高、速度更快、使用更方便的交流伺服产品已经成为主流产品。 日本安川电机制作所推出的小型交流伺服电动机和驱动器，其中d系列适用于数控机床（最高转速为1000r/min，力矩为0.252.8n.m），r系列适用于机器人（最高转速为3000r/min，力矩为0.0160.16n.m）。之后又推出m、f、s、h、c、g 六个系列。20世纪90年代先后推出了新的d系列和r系列。由旧系列矩形波驱动、8051单片机控制改为正弦波驱动、80c、154cpu和门阵列芯片控制，力矩波动由24%降低到7%，并提高了可靠性。这样，只用了几年时间形成了八个系列（功率范围为0.056kw）较完整的体系，满足了工作机械、搬运机构、焊接机械人、装配机器人、电子部件、加工机械、印刷机、高速卷绕机、绕线机等的不同需要。 本课题选用的伺服电机是安川系列伺服电机，电机型号sgm-a5a312。图2.3是安川伺服电机的铭牌和外观，图2.4是伺服电机的实物图。 图2.3 伺服电机铭牌和外观 图2.4 安川伺服电机实物图2.4工作台机械部件2.4.1滚珠丝杠螺母副丝杠螺母副是机床上常用的运动变换机构，其功用是将旋转运动变换成直线运动。按丝杠与螺母的摩擦性质不同，可将数控机床上常用的丝杠螺母副分为以下几类： (a) 滑动丝杠螺母副，主要用于旧机床的数控化改造、经济型数控机床等； (b) 滚珠丝杠螺母副，广泛用于中、高档数控机床； (c) 静压丝杠螺母副，主要用于高精度数控机床、重型机床。这里主要介绍一下滚珠丝杠螺母副的结构、特点、设计要求和应用。 滚珠丝杠的结构组成滚珠丝杠由丝杠、螺母、滚珠和滚珠返回装置4部分组成。在丝杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了螺旋滚道，滚道内装满滚珠。丝杠回转时，为保持丝杠螺母的连续工作，滚珠通过螺母上的返回装置完成循环。按照滚珠的循环方式，滚珠丝杠螺母副分成内循环方式和外循环方式两大类如图2.5所示。图 2.5 滚珠丝杠螺母副的循环方式内循环方式是指在循环过程中滚珠始终保持和丝杠接触的方式。这种方式螺母结构紧凑，定位可靠，刚性好，不易磨损，返回滚道短，不易产生滚珠堵塞，摩擦损失小。缺点是结构复杂、制造较困难。外循环方式是指在循环过程中滚珠与丝杠脱离接触的方式。外循环方式制造工艺简单，应用广泛；螺母径向尺寸较大；但因用弯管端部作挡珠器，故刚性差、易磨损。特点：a) 传动效率高、摩擦损失小。滚珠丝杠螺母副传动的效率高达85%98%，是普通滑动丝杠的24倍。因此，功率消耗只相当于常规丝杠的1/41/2。 b) 运动灵敏，低速时无爬行。由于滚珠与丝杠和螺母之间的摩擦是滚动摩擦，运动件的摩擦阻力及动、静摩擦阻力之差都很小，采用滚珠丝杠螺母副是提高进给系统灵敏度、定位精度和防止爬行的有效措一。c) 传动精度高，刚性好。通过适当的预紧，可消除传动间隙，实现无间隙传动。 d) 滚珠丝杠螺母副的磨损很小，使用寿命长。 e) 无自锁能力，具有传动的可逆性，故对于垂直使用的丝杠，由于重力的作用，当传动切断时不能立即停止运动，应增加自锁装置。 f) 滚珠丝杠螺母副制造工艺复杂，滚珠丝杠和螺母的材料、热处理和加工要求与滚动轴承相同，且螺旋滚道必须磨削，因而制造成本高。 2.4.2联轴器hk系列十字滑块联轴器 结构简单的高扭矩刚性、高灵敏度联轴器 主体中间用十字滑块联接，安装方便，免维护 图2.6 联轴器实物图容许大的径向和角向偏差；零回转间隙 采用铝合金和不锈钢材料 可抗油污抗腐蚀和电气绝缘 定位螺丝固定方式2.4.3传感器国家标准gb7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。(a) (b)图2.7 接近传感器的外观(a)和检测距离(b) 图2.8 接近传感器实物图接近传感器，是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。能检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号。在换为电气信号的检测方式中，包括利用电磁感应引起的检测对象的金属体中产生的涡电流的方式、捕测体的接近引起的电气信号的容量变化的方式、利石和引导开关的方式。在jis的定义中，在传感器中也能以非接触方式检测到物体的接近和附近检测对象有无的产品总称为“接近开关”，由感应型、静电容量型、超声波型、光电型、磁力型等构成。将检测金属存在的感应型接近传感器、检测金属及非金属物体存在的静电容量型接近传感器、利用磁力产生的直流磁场的开关定义为“接近传感器”。本装置中所用的是日本神视（现属松下公司）gxl-8fu电感式接近开关，其外观和感应距离如图2.7所示，安装位置如图2.8所示。接近传感器的内部电路和外部接线:图2.9传感器i/o接口电路图2.10传感器外部接线gxl-8fu电感式接近开关的内部电路如上图2.9所示，外部接线如图2.10所示，该传感器为两线输出，传感器必须通过负载连接到电源。如果传感器连接到一个不带负载的电源上，将会出现短路保护，使传感器无法正常工作。（输出保持在off状态，指示灯不亮。）如果不带负载的反向极性连接电源，将会毁坏传感器。故棕色线接到24伏，蓝色线接到0伏。第三章 s7-200 可编程控制器 伺服电机主要靠接收到的脉冲数来定位，每接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移。伺服电机驱动器接收控制器发来的脉冲信号，再把脉冲按一定序列分配给电机的各相线，从而控制电机的运动，因此要求控制器能够发出高速脉冲信号。综合考虑性价比，本课题选用西门子s7-200 cpu 224 dc/dc/dc 型号的plc 作为控制器。3.1 s7-200的高速脉冲输出功能s7-200有pto、pwm两台高速脉冲发生器。 pto脉冲串功能可输出指定个数、指定周期的方波脉冲（占空比50%）；pwm功能可输出脉宽变化的脉冲信号，用户可以指定脉冲的周期和脉冲的宽度。若一台发生器指定给数字输出点q0.0，另一台发生器则指定给数字输出点q0.1。当pto、pwm发生器控制输出时，将禁止输出点q0.0、q0.1的正常使用；当不使用pto、pwm高速脉冲发生器时，输出点q0.0、q0.1恢复正常的使用，即由输出映像寄存器决定其输出状态。3.1.1 脉冲输出（pls）指令脉冲输出（pls）指令功能为：使能有效时，检查用于脉冲输出（q0.0或q0.1）的特殊存储器位（sm），然后执行特殊存储器位定义的脉冲操作。指令格式如表3.1所示。表3.1脉冲输出（pls）指令格式ladstl操作数及数据类型pls qq：常量（0或1）数据类型字3.1.2 用于脉冲输出（q0.0或q0.1）的特殊存储器（1）控制字节和参数的特殊存储器每个pto/pwm发生器都有：一个控制字节（8位）、一个脉冲计数值（无符号的32位数值）和一个周期时间和脉宽值（无符号的16位数值）。这些值都放在特定的特殊存储区（sm），如表3.2所示。执行pls指令时，s7-200读这些特殊存储器位（sm），然后执行特殊存储器位定义的脉冲操作，即对相应的pto/pwm发生器进行编程。表3.2 脉冲输出（q0.0或q0.1）的特殊存储器q0.0和q0.1对pto/pwm输出的控制字节q0.0q0.1说明sm67.0sm77.0pto/pwm刷新周期值 0 ：不刷新；1 ：刷新sm67.1sm77.1pwm刷新脉冲宽度值 0 ：不刷新；1：刷新sm67.2sm77.2pto刷新脉冲计数值 0 ：不刷新；1：刷新sm67.3sm77.3pto/pwm时基选择 0 ：1 s； 1：1mssm67.4sm77.4pwm更新方法 0 ：异步更新；1：同步更新sm67.5sm77.5pto操作 0 ：单段操作；1：多段操作sm67.6sm77.6pto/pwm模式选择 0 ：选择pto 1 ： 选择pwmsm67.7sm77.7pto/pwm允许 0：禁止； 1 ：允许q0.0和q0.1对pto/pwm输出的周期值q0.0q0.1说明smw68smw78pto/pwm周期时间值（范围：2至 65 535）q0.0和q0.1对pto/pwm输出的脉宽值q0.0q0.1说明smw70smw80pwm脉冲宽度值（范围：0至65 535）q0.0和q0.1对pto脉冲输出的计数值q0.0q0.1说明smd72smd82pto脉冲计数值（范围：1至4 294 967 295）q0.0和q0.1对pto脉冲输出的多段操作q0.0q0.1说明smb166smb176段号（仅用于多段pto操作），多段流水线pto运行中的段的编号smw168smw178包络表起始位置，用距离v0的字节偏移量表示（仅用于多段pto操作）q0.0和q0.1的状态位q0.0q0.1说明sm66.4sm76.4pto包络由于增量计算错误异常终止 0 ：无错；1 ： 异常终止sm66.5sm76.5pto包络由于用户命令异常终止 0 ： 无错；1 ：异常终止sm66.6sm76.6pto流水线溢出 0 ：无溢出； 1 ： 溢出sm66.7sm76.7pto空闲 0 ：运行中； 1 ： pto空闲 通过修改脉冲输出（q0.0或q0.1）的特殊存储器sm区（包括控制字节），既更改pto或pwm的输出波形，然后再执行pls指令。注意：所有控制位、周期、脉冲宽度和脉冲计数值的默认值均为零。向控制字节（sm67.7或sm77.7）的pto/pwm允许位写入零，然后执行pls指令，将禁止pto或pwm波形的生成。（2）状态字节的特殊存储器除了控制信息外，还有用于pto功能的状态位，如表2所示。程序运行时，根据运行状态使某些位自动置位。可以通过程序来读取相关位的状态，用此状态作为判断条件，实现相应的操作。3.1.3 对输出的影响 pto/pwm生成器和输出映像寄存器共用q0.0和q0.1。在q0.0或q0.1使用pto或pwm功能时，pto/pwm发生器控制输出，并禁止输出点的正常使用，输出波形不受输出映像寄存器状态、输出强制、执行立即输出指令的影响；在q0.0或q0.1位置没有使用pto或pwm功能时，输出映像寄存器控制输出，所以输出映像寄存器决定输出波形的初始和结束状态，即决定脉冲输出波形从高电平或低电平开始和结束，使输出波形有短暂的不连续，为了减小这种不连续有害影响，应注意：（1）可在起用pto或pwm操作之前，将用于q0.0和q0.1的输出映像寄存器设为0。（2）pto/pwm输出必须至少有10%的额定负载，才能完成从关闭至打开以及从打开至关闭的顺利转换，即提供陡直的上升沿和下降沿。3.1.4 pto的使用 pto是可以指定脉冲数和周期的占空比为50%的高速脉冲串的输出。状态字节中的最高位（空闲位）用来指示脉冲串输出是否完成。可在脉冲串完成时起动中断程序，若使用多段操作，则在包络表完成时起动中断程序。（1）周期和脉冲数周期范围从50微秒至65,535微秒或从2毫秒至65,535毫秒，为16位无符号数，时基有s和ms两种，通过控制字节的第三位选择。注意：如果周期 2个时间单位，则周期的默认值为2个时间单位。周期设定奇数微秒或毫秒（例如75毫秒），会引起波形失真。脉冲计数范围从1至4,294,967,295，为32位无符号数，如设定脉冲计数为0，则系统默认脉冲计数值为1。（2）pto的种类及特点 pto功能可输出多个脉冲串，现用脉冲串输出完成时，新的脉冲串输出立即开始。这样就保证了输出脉冲串的连续性。pto功能允许多个脉冲串排队，从而形成流水线。流水线分为两种：单段流水线和多段流水线。 单段流水线是指：流水线中每次只能存储一个脉冲串的控制参数，初始pto段一旦起动，必须按照对第二个波形的要求立即刷新sm，并再次执行pls指令，第一个脉冲串完成，第二个波形输出立即开始，重复此这一步骤可以实现多个脉冲串的输出。 单段流水线中的各段脉冲串可以采用不同的时间基准，但有可能造脉冲串之间的不平稳过渡。输出多个高速脉冲时，编程复杂。多段流水线是指在变量存储区v建立一个包络表。包络表存放每个脉冲串的参数，执行pls指令时，s7 200 plc自动按包络表中的顺序及参数进行脉冲串输出。包络表中每段脉冲串的参数占用8个字节，由一个16位周期值（2字节）、一个16位周期增量值（2字节）和一个32位脉冲计数值（4字节）组成。3.2 s7-200中断功能和微型计算机一样，s7-200系列plc具有中断功能，在运行程序过程中当一些随机的中断事件发生时，cpu暂时停止执行主程序，并保存断点，然后去对随机发生的更迫切的事件进行处理，即转去执行相应的中断服务子程序，中断服务子程序执行结束后，返回主程序继续正常工作。3.2.1中断事件优先级 s7-200系列plc包括通讯口中断、i/o中断和时基中断，它们的优先级如下表3.3所示：表3.3 中断优先级事件号中断事件描述级优先级组内类型组内优先级8通讯口0：单字符接收完成通讯中断最高级通信口009通讯口0：发送字符完成023通讯口0：接收信息完成024通讯口1：接收信息完成通信口1125通讯口1：单字符接收完成126通讯口1：发送字符完成119pto 脉冲输出完成中断i/o中断脉冲串输出020pto 脉冲输出完成中断10i0.0上升沿中断外部输入22i0.1上升沿中断34i0.2上升沿中断46i0.3上升沿中断51i0.0下升沿中断63i0.1下升沿中断75i0.2下升沿中断87i0.3下升沿中断912高速计数器0: cv=pv（当前值=设置值）高速计数器1027高速计数器0:输入方向改变1128高速计数器0:外部复位1213高速计数器1: cv=pv（当前值=设置值）1314高速计数器1:输入方向改变141515高速计数器1:外部复位1616高速计数器2: cv=pv（当前值=设置值）17高速计数器2:输入方向改变1718高速计数器2:外部复位1832高速计数器3: cv=pv（当前值=设置值）1929高速计数器4: cv=pv（当前值=设置值）2030高速计数器4:输入方向改变2131高速计数器4:外部复位2233高速计数器5: cv=pv（当前值=设置值）2310定时中断0,smb34时基中断最低级定时011定时中断1,smb35121定时器t32:ct=pt中断定时器222定时器t96:ct=pt中断3在s7-200 系列plc中，可连接的中断事件及中断事件号见下表3.4所示：表3.4可连接的中断事件及中断事件号 cpucpu221cpu222cpu224cpu226可连接的中断事件数2531 34可连接的中断事件号012、1923、2733023、2733033（1）通讯口中断plc的串行通讯口在自由端口模式下，用户用程序定义波特率、每个字符位数、奇偶效验和通讯协议。利用接收和发送中断可以简化程序对通讯的控制。（2）i/o中断i/o中断包括上升沿和下降沿中断、高速计数中断、脉冲串输出（pto）中断。通过捕捉i0.0至i0.3的上升沿和下降沿产生中断，可以用来当某个发生时必须引起注意的条件。高速计数中断可以是当计数当前值等于预置值时响应，可以是计数方向时响应，也可以是外部复位时响应。这些高速计数事件得到实时响应，用以实现对扫描周期还要短的控制任务。 脉冲串输出中断是在当脉冲串输出完成时产生，破除迷信可以方面地运用到步进电动机的转角与速度控制。(3)时基中断时基中断包括定时中断和定时器t32/t96中断，周期以ms为增量单位。内部定时中断包括定时中断0和定时中断两个。周期时间5255ms，定时中断0，时间周期写在smb34中；定时中断1，时间周期写在smb35中。可以用于定时检测采样和执行pid指令。定时器t32/t96为1ms定时器，和普通计数器一样，一旦定时器中断允许，当计数值等于预置值时，cpu响应中断，执行被连接的中断服务程序。表3.5 中断时基梯形图lad语名表功能操作码操作数eni中断允许指令（eni）全局地允许所有被连接的中断事件。disi中断禁止指令（disi）全局地禁止处理所有中断，当进入run模式后，中断被禁止。atchint,evnt 当使能端输入有效，中断连接指令（atch）将中断事件(evnt) 与中断服务程序号int相关联，并使能该中断事