1、S7-200SMARTPLC应用技术应用技术模模块五五S7-200SMARTPLC的模的模拟量模量模块及运及运动控制控制S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/4/18 5.2 步进电机的正反转控制 5.1 电热水炉温度控制系统目目录ContentsS7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/4/18【能力目标能力目标】1能够对能够对S7-200SMARTPLC的模块量模块进行电路连接、硬件组的模块量模块进行电路连接、硬件组态和编程。态和编程。2能够构建能
2、够构建S7-200SMARTPLC的运动控制系统，并能利用运动控的运动控制系统，并能利用运动控制向导组态运动轴，使用运动控制面板进行调试以及编程等。制向导组态运动轴，使用运动控制面板进行调试以及编程等。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/4/18【知识目标知识目标】1熟悉熟悉S7-200SMARTPLC模拟量模块的种类。模拟量模块的种类。2掌握模拟量模块的使用和编程。掌握模拟量模块的使用和编程。3掌握掌握S7-200SMARTPLC运动控制的组态及编程。运动控制的组态及编程。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术
3、哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/4/18任务任务5.1电热水炉温度控制系统电热水炉温度控制系统S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024任务导入任务导入 电热水炉温度控制示意图如图所示，要求当水位低于低位液位开关时，打开进水电磁阀进水，当水位高于高位液位开关时，关闭进水电磁阀停止进水。加热时，当水温低于80时，打开电源控制开关开始加热，当水温高于95时，停止加热并保温。电热水炉温度控制示意图S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动
4、化化控控制制2024/4/18 模模拟量量输入（入（A/D）模）模块：将将现场仪表表输出的（出的（标准）模准）模拟量信号量信号020mA、05V、010VDC等等转化化为PLC可以可以处理的一定位数的数字信号。理的一定位数的数字信号。模模拟量量输出（出（D/A）模）模块：将将PLC处理后的数字信号理后的数字信号转化化为现场仪表可以表可以接收的接收的标准信号准信号020mA、05V、010VDC等。等。相关知识相关知识一、模拟量输入一、模拟量输入/输出扩展模块的功能输出扩展模块的功能 S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/
5、4/18二、模拟量输入二、模拟量输入/输出扩展模块的类型输出扩展模块的类型 S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/4/18扩展模块（EM）不能单独使用，需要通过自带的连接器插接在CPU模块的右侧，如图所示。扩展模块安装方式如下：扩展插针的3个凸起点：S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024三、西门子模拟量输入三、西门子模拟量输入/输出扩展模块输出扩展模块1模模拟量量输入模入模块EMAE04（1）概述）概述对于单极性满量程输入范围对应的数字量
6、输出为027648；双极性满量程输入范围对应的数字量输出为-2764827648。模拟量输入模块EMAE04有4路模拟量输入，其功能是将输入的模拟量信号转化为数字量，并将结果存入模拟量映像寄存器AI中。模拟量输入模块EMAE04有4种量程，分别为：020mA、-1010V、-55V、-2.52.5V。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024（2）模拟量输入模块EMAE04的端子及接线S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024（2）模拟
7、量输入模块EMAE04的端子及接线通道通道0和通道和通道1可以接受可以接受电压和和电流，其流，其信号信号类型必型必须相同相同通道通道2和通道和通道3可以接受可以接受电压和和电流，其流，其信号信号类型必型必须相同相同S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 20242模模拟量量输出模出模块EMAQ02（1）概述）概述模拟量输出模块EMAQ02有2路模拟量输出，其功能将模拟量输出映像寄存器AQ中的数字量转换为可用于驱动执行元件的模拟量。此模块有2种量程，分别为：10V和020mA，对应的数字量为-2764827648和0276
8、48。AQ中的数据以字（16位）的形式存取，电压模式的有效位为11位+符号位；电流模式的有效位为11位。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024（2）模拟量输出模块EMAQ02的端子及接线空端子空端子模拟量的类型有电压和电流两种，电压范围只有-1010V；电流范围只有020mA。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 20243模模拟量量输入入/输出模出模块EMAM06模拟量输入/输出模块EMAM06有4路模拟量输入和2路模拟量输出。S7-
9、200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024 模拟量电流、电压信号根据模拟量仪表或设备线缆个数分成四四线制、制、三三线制、两制、两线制制3种种类型型，不同类型信号的接线方式不同。四线制接线方式。四线制信号是指模拟量仪表或设备上信号线和电源线加起来有4根线。仪表或设备有单独的供电电源，除了两个电源线外，还有两个信号线。三线制接线方式。三线制信号是指仪表或设备上信号线和电源线加起来有3根线，负信号线与供电电源M线为公共线。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18
10、 四月 2024模拟量电压/电流四线制接线方式模拟量电压/电流三线制接线方式四线制：仪表或设备有单独的供电电源，除了两个电源线外，还有两个信号线三线制信号是指仪表或设备上信号线和电源线加起来有3根线，负信号线与供电电源M线为公共线。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024 两线制接线方式。两线制信号是指仪表或设备上信号线和电源线加起来只有两个接线端子。由于S5-200SMARTCPU模拟量模块通道没有供电功能，所以仪表或设备需要外接24V直流电源。不使用的模拟量输入通道要将通不使用的模拟量输入通道要将通道的两个信
11、号端短接道的两个信号端短接。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024（3）EMAM06的常用技的常用技术参数参数S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024（4）模）模拟量量输入入/输出出扩展展EMAM06的的组态（a）模拟量输入通道的组态注意：注意：通道通道0和通道和通道1的的类型相同，通道型相同，通道2和通道和通道3的的类型相同。型相同。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控
12、控制制2024/4/18（4）模）模拟量量输入入/输出出扩展展EMAM06的的组态（b）模拟量输出通道的组态S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制任务实施任务实施【训练工具、材料和工具、材料和设备】按按钮2个个通用通用电工工具工工具1套套导导线线若若干干PLC1台台EMAM06模模块液位开关液位开关1个个进水水电磁磁阀1个个S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 20241硬件硬件电路路电热水炉控制的I/O电路S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪
13、里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 20242程序程序设计系统块组态S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024水温水温80C对应的数字量的数字量为22118水温水温95C对应的数字量的数字量为26266S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024知识拓展知识拓展1控制要求控制要求 验布机是服装行业生产前对棉、毛、麻、丝绸、化纤等特大幅面、双幅和单幅布进行瑕疵检测的一套必备的专用设备。根据检验人员的熟练程度、布
14、匹的种类不同，验布机对速度的要求不同。（1）整个验布机分为5个工作速度：1速为15Hz，2速为20Hz，3速为30Hz，4速为35Hz，5速为40Hz。（2）验布机有加速和减速按钮，每按一次按钮，变频器的速度就会增加或减少1Hz。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 20242硬件硬件电路路 验布机的控制原理验布机通过PLC将027648的数字量信号送到EMAM06扩展模块中，该模块把数字量信号转换成010V的模拟电压信号，该电压信号送到变频器的模拟量输入端3、4，调节变频器的输出在050Hz之间变化，从而控制电动机的
15、速度，其控制原理如图所示。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024验布机控制电路模拟量输出端给频率信号模拟量输出端给频率信号S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 20243参数参数设置置S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 20244程序程序设
16、计验布机是通过EMAM06输出的010V模拟量电压信号控制变频器在050Hz之间调速，其中验布机的5种速度与模拟量电压及数字量之间的对应关系如表所示。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/4/18任务任务5.2步进电机的正反转控制步进电机的正反转控制S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制18 四月 2024任务导入任务导入 现有一台三相步
17、进电机，步距角是1.5，假设步进电机的运行速度为0.7cm/s，旋转一周需要5000个脉冲，电机的额定电流是2.1A。控制要求：利用PLC控制步进电机顺时针转5周，再逆时针转3周，如此循环进行，按下停止按钮，电机马上停止（电机的轴锁住）。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制步进电动机是一种把步进电动机是一种把电脉冲信号电脉冲信号转换成转换成机械角位移机械角位移的控制电机，的控制电机，每输入一个电脉冲，电机就会旋转一定的角度，常作为数字控制系每输入一个电脉冲，电机就会旋转一定的角度，常作为数字控制系统中的执行元件。统中的执行元件。
18、最早的步最早的步进电机是机是1920年代由英国年代由英国人研人研发。德国百格拉公司于德国百格拉公司于1973年年发明了五相混明了五相混合式步合式步进电机及其机及其驱动器；器；1993年又推出了性能更加年又推出了性能更加优越的三相越的三相混合式步混合式步进电机。我国在机。我国在80年代以前，一直是反年代以前，一直是反应式步式步进电机占机占统治地位，混合式步治地位，混合式步进电机是机是80年代后期才开始年代后期才开始发展。展。相关知识相关知识一、步一、步进电机机S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制u步进电机是将电脉冲信号转变为角位移
19、或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则就前进一步，所以叫做步进电机。u脉冲数越多电机转动的角度越大。u脉冲的频率越高电机的转速越快，但不能超过最高频率，否则电机的力矩会迅速减小，电机不转。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制步进电机控制系统框图二、步二、步进控制系控制系统的的组成成S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制步步进驱动器的功能就是在控制器的功能就是
20、在控制设备（PLC或或单片机）的控制下，片机）的控制下，为步步进电动机提供工作所需要的幅度足机提供工作所需要的幅度足够的脉冲信号的脉冲信号。三、步三、步进驱动器器S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制两相步进驱动器两相步进驱动器 三相步进驱动器三相步进驱动器1、步步进驱动器的外部端子器的外部端子S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制步进驱动器外部接线端步进驱动器的三种步进驱动器的三种输入信号：脉冲信输入信号：脉冲信号、方向信号、使号、方向信号、使能信号能信号6个个输入
21、信号需要接入信号需要接5V电源，如果接源，如果接12V或或24V直流直流电源，源，需要串需要串联电阻阻S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制光电隔离元件作用：电气隔离、抗干扰共阳极接法、共阴极接法和差分方式接法根据所选PLC来选择驱动器西门子PLC输出信号为PNP输出（高电平信号），应采用共阴接法三菱PLC输出信号为NPN输出（低电平信号），应采用共阳接法。2.步步进驱动器的外部典型接器的外部典型接线S7-200SMARTPLC应
22、用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制注意：注意：一般PLC不能直接与步进驱动器相连，因为驱动器的控制信号是+5V，而PLC的输出信号为+24V。解决方法解决方法:如果VCC是5V，则不串电阻，如果VCC是12V时，串联R为1k，大于1/8W电阻；如果VCC是24V时，R为2k，大于1/8W电阻；R必须接在控制器信号端。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制 所所谓细分，分，就是通就是通过设置置驱
23、动器来减小步距角。若步器来减小步距角。若步进电机的步距角机的步距角为1.8，旋，旋转一周需要一周需要360/1.8=200步，若将步，若将细分分设为10，则步距角被步距角被调整整为0.18，旋，旋转一周需要一周需要2000步。步。3.步步进驱动器的器的细分分设置置步进电机驱动器细分的优点：步进电机驱动器细分的优点：（1）完全消除了完全消除了电机的低机的低频振振荡，使，使电机运行更加平机运行更加平稳均匀。均匀。低频振荡是步进电机（尤其是反应式电机）的固有特性，而细分是消除它的唯一途径，如果步进电机有时要在共振区工作（如走圆弧），选择细分驱动器是唯一的选择。（2）提高了）提高了电机的机的输出出转矩
24、矩尤其是对三相反应式电机，其力矩比不细分时提高约30-40%。（3）减小步）减小步进电机的步距角，提高机的步距角，提高电机的分辨率机的分辨率由于减小了步距角、提高了步距的均匀度，提高电机的分辨率是不言而喻的。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制3ND583步进驱动器的设置：步进驱动器的设置：3ND583步进驱动器侧面端子中间有8个白色的DIP功能设定开关，可以用来设定驱动器的工作方式和工作参数。开关序号开关序号ON功能功能OFF功能功能SW1SW4动态电流设定SW5静态电流全流静态电流半流SW6SW8细分设置用拨码开关拨码开关S
25、7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制工作工作电流流设置表置表输出峰值电流（A）输出有效值电流（A）SW1SW2SW3SW42.11.500002.51.810002.92.101003.22.311003.62.600104.02.910104.53.201104.93.511105.33.800015.74.110016.24.401016.44.611016.94.900117.35.210117.75.501118.35.91111（1）动态电流流设定定。用SW1SW4的4位拨码开关设置工作电流，如表所示。S7-200SMA
26、RTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制细分分设置表置表（2）细分分设定定。细分精度由SW6SW8三位拨码开关设定，参见下表。“1”表示ON，“0”表示OFF。细分不能设置过大细分不能设置过大，在输入脉冲不变的情况下，细分设置越大，电机转速越慢，而且电机输出转矩也会变小。步/转SW6SW7SW8200111400011500101100000120001104000010500010010000000S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制步进电机和所有电机一样，在不通电时，是可以用手转动
27、的，不能自锁。步进电机一般是用于定位控制场合，对定位是有要求的，所以在实时控制停机时要求“带电自自锁”。步进驱动器在停止时提供给步进电机的单相锁定电流称为静静态电流。流。步进驱动器的静态电流由其面板上的拨码开关SW5设置，拨码开关设置为ON时，静态电流与工作电流相同，即静态电流为全流；拨码开关设置为OFF时，静态电流为待机自动半电流，即静态电流为半流。（3）静）静态电流流设置置S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/4/18S7-200SMARTCPU内置运动轴，可以实现位置和速度的开环运动控制。四、四、S7-200SMA
28、RT的运的运动控制功能控制功能S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制CPU输出脉冲和方向信号至伺服驱动器，伺服驱动器再将从CPU输入的给定值经过处理后输出到伺服电机，控制伺服电机加速、减速和移动到指定位置。S7-200SMARTPLC的开环控制系统组成S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制Motion控制控制-最多同时控制3个被控对象-可以通过Motion向导方便进行组态-支持电机回零，绝对位置，相对位置，包络-可以通过Motion调试面板在线控制电机-支持脉冲脉冲+
29、方向方向输出模式Motion输出模式出模式-支持双向脉冲双向脉冲输出模式-支持A/B正交相位正交相位输出模式-支持单向脉冲单向脉冲输出模式-绝对位置Motion包包络运行模式运行模式-相对位置-单速连续旋转-双速连续旋转-最多支持最多支持32个包络，每个包络最多支持个包络，每个包络最多支持16步步CPU模块本体最多集成3路高速脉冲输出，频率高达100KHz；支持PWM和PTO输出方式以及多种运动模式，可自由设置运动包络。Q0.3Q0.1Q0.0S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/4/18经济型经济型CPUCR40CPU
30、CR60轴轴0轴轴1轴轴2经济型CPU没有Motion功能标准型标准型CPUST20轴轴0轴轴1轴轴2ST20可以组态两个轴CPUST30CPUST40CPUST60轴轴0轴轴1轴轴2脉冲频率：100KHzmax电压等级：24VDC轴数：3ST30，ST40,ST602ST20*：如果AXIS1组态为脉冲加方向，则P1分配到Q0.7。如果AXIS1组态为双相输出或A/B相输出，则P1被分配到Q0.3，但此时AXIS2将不能使用。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制1.打开运打开运动控制向控制向导。双击STEP7MIicro/WI
31、NSMART启动编程软件，在项目树中双击“向导”项下的运动，启动运动控制向导。“工具”“向导”“运动控制”。五、使用运动控制向导组态运动轴五、使用运动控制向导组态运动轴S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2.选择需要配置的需要配置的轴。选择要组态的轴为“轴0”。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制3.为所所选择的的轴命名。命名。这里采用默认名“轴0”。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制4.选择测量
32、系量系统（工程（工程单位或相位或相对脉冲）。脉冲）。a.选择工程单位或者是相对脉冲；b.选择电机每转脉冲数；c.选择基本单位；d.输入电机每转运行距离。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制5.设置运置运动输出模式，即脉冲出模式，即脉冲输出出类型型a.设置有几路脉冲输出（单相：1路、双向：2路、正交：2路）；b.设置脉冲输出极性和控制方向。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/4/186.分配分配输入点入点（1）正限位和）正限位和负限位分配。限位分配。S7-
33、200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/4/186.分配分配输入点入点（2）参考点的分配。）参考点的分配。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/4/186.分配分配输入点入点（3）零脉冲零脉冲输入入分配。分配。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/4/186.分配分配输入点入点（4）停止点的停止点的分配。分配。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里里有有逻逻辑辑，那那里里就就有有自自动动化化控控制制2024/4/187.定定义输出点出点注意：每个轴的输出点都是固定的用户不能对其进行修改，但是可以选择使能/不使能DIS。S7-200SMARTPLC应用技术应用技术哪哪里
