目錄

第1章緒論.............................................................1

1.1課題研究意義.....................................................1

1.2課題分析與研究方案..............................................2

1.3社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析................................................3

第2章立體倉(cāng)庫(kù)模型硬件構(gòu)造............................................4

2.1模型控制需求及硬件清單..........................................4

2.2主要模塊工作原理圖..............................................4

2.3驅(qū)動(dòng)模塊.........................................................5

2.4步進(jìn)電機(jī).........................................................6

第3章PLC程序設(shè)計(jì)......................................................8

3.1PLC社會(huì)開展.....................................................8

3.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn).............................................8

3.3設(shè)計(jì)思想及流程圖.................................................8

3.4PLS指令..........................................................9

3.4.1PLS指令定義...............................................9

3.4.2識(shí)別S7-200高速輸出指令..................................10

3.4.3PT0操作..................................................10

3.4.4單段管線作業(yè)..............................................11

3.4.5多段管線作業(yè).............................................12

3.4.6PT0/PWM控制存放器........................................15

3.5PLC編程.........................................................19

3.5.1連線表和地址說明表.......................................19

3.5.2PLC程序分析..............................................20

3.5.3手動(dòng)控制.................................................27

3.5.4自動(dòng)控制..................................................27

3.5.5點(diǎn)動(dòng)控制.................................................28

第4章監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)..................................................29

4.1監(jiān)控系統(tǒng)介紹...................................................29

4.2監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)....................................................30

第5章通信............................................................32

5.1PLC與PC機(jī)通信.................................................32

5.2PC和觸摸屏通信.................................................34

5.3PLC和觸摸屏通信................................................35

第6章維護(hù)............................................................37

總結(jié).................................................................38

致謝.................................................................39

參考文獻(xiàn)40

第1章緒論

1.1課題研究意義

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是一種新型倉(cāng)庫(kù)，也是一種處于開展中的技術(shù)。國(guó)外自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)經(jīng)過幾

十年的開展與完善，顯示出了它的許多優(yōu)點(diǎn)。然而，由于國(guó)內(nèi)外的資源狀況、經(jīng)濟(jì)體制、管理水

平都各不相同，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在國(guó)外顯示的許多優(yōu)點(diǎn)，并不一定就能在國(guó)內(nèi)也表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。所

以，我國(guó)在采用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，一定要從實(shí)際出發(fā)，考慮我國(guó)近期的情況，特別要

立足于本單位的實(shí)際情況。

立體倉(cāng)庫(kù)的產(chǎn)生和開展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術(shù)開展的結(jié)果。50年代初，美國(guó)出現(xiàn)

了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)；50年代末60年代初出現(xiàn)了司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立

體倉(cāng)庫(kù)；1963年美國(guó)率先在高架倉(cāng)庫(kù)中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，建立了第一座計(jì)算機(jī)控制的立體倉(cāng)

庫(kù)。此后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在美國(guó)和歐洲得到迅速開展，并形成了專門的學(xué)科。60年代中期，日

本開始興建立體倉(cāng)庫(kù)，并且開展速度越來越快，成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)最多的國(guó)家

之一。到目前為止立體倉(cāng)庫(kù)已經(jīng)功能強(qiáng)大并且應(yīng)用十分廣泛。

我國(guó)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制開始并不晚，1963年研制成第一臺(tái)橋式堆垛起重機(jī)

（機(jī)械部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所），1973年開始研制我國(guó)第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉(cāng)

庫(kù)（高15米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé)），該庫(kù)1980年投入運(yùn)行。到2003年為止，我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)

庫(kù)數(shù)量已超過200座。立體倉(cāng)庫(kù)由于具有很高的空間利用率、很強(qiáng)的入出庫(kù)能力、采用計(jì)算機(jī)進(jìn)

行控制管理而利于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等特點(diǎn)，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù),

越來越受到企業(yè)的重視。我國(guó)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)已經(jīng)有三十余年的歷史，可以相信，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的開

展，經(jīng)濟(jì)體制的日趨完善，生產(chǎn)水平的大大提高，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)將得到更好地應(yīng)用與開展。

實(shí)踐已充分證明，使用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，可帶動(dòng)企業(yè)其他部門人員素質(zhì)的提高，還會(huì)產(chǎn)生很

大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，如提高裝卸速度等。

1.2課題分析與研究方案

關(guān)于立體倉(cāng)庫(kù)模型觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)大體分以下三點(diǎn)：

（1）上位機(jī)控制關(guān)于觸摸屏的程序設(shè)計(jì)包括：人機(jī)界面的美觀，操作的簡(jiǎn)單、可靠性等的設(shè)

計(jì)。

（2）PLC程序的控制設(shè)計(jì)主要關(guān)于脈沖輸出PLS指令的應(yīng)用。脈沖輸出（PLS）指令被用于

控制在高速輸入（Q0.0和QO.1）中提供的”脈沖串輸出"（PTO）和"脈寬調(diào)制"（PWM）功能。PTO

提供方波（50%占空比）輸出，配備周期和脈沖數(shù)用戶控制功能。PWM提供連續(xù)性變量占空比輸出，

配備周期和脈寬用戶控制功能。脈沖輸出范圍Q0.0至Q0.1。

（3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)控制的應(yīng)用。

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)不是單一設(shè)備堆積而成的倉(cāng)庫(kù)，它是一個(gè)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)。有了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，

必然少不了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，只有使用強(qiáng)大的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)才能使得倉(cāng)庫(kù)管理和業(yè)務(wù)流程上

一個(gè)臺(tái)階，才能將先進(jìn)的硬件設(shè)備發(fā)揮作用和產(chǎn)生效益，針對(duì)這一倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)我選擇了

PLC和觸摸屏的結(jié)合進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，選擇PLC是因?yàn)樗姆€(wěn)定性比單純的使用單片機(jī)要穩(wěn)定的多，所

能實(shí)現(xiàn)的功能也強(qiáng)大的多。應(yīng)用觸摸屏對(duì)PLC進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制是因?yàn)檫@樣可以省去PC機(jī)的使用和

與現(xiàn)實(shí)工業(yè)中對(duì)各中控制廣泛應(yīng)用觸摸屏的一種開展趨勢(shì)，用觸摸屏實(shí)現(xiàn)了比PC機(jī)運(yùn)行的更加穩(wěn)

定和操作的簡(jiǎn)單化，方便操作人員的學(xué)習(xí)使用，使操作人員更加快速的上手和準(zhǔn)確的使用。

在實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)貨物自動(dòng)堆垛功能，堆垛機(jī)是一個(gè)重要組件，穩(wěn)定可靠的堆垛機(jī)在貨物堆放

流程中可以代替繁重的人力搬運(yùn)，以及已損壞物品的憂慮。堆垛機(jī)的控制系統(tǒng)通常采用PLC為主

的控制方式，由于堆垛機(jī)的操作位置是隨著貨物的堆放位置變化而變化的，其通訊控制是移動(dòng)變

化中進(jìn)行的，對(duì)位置的移動(dòng)精度有較高的要求因此用兩個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來確定所要尋找物料的倉(cāng)位,

這樣可以對(duì)物料進(jìn)行的精確存取，至于取物和送物的精度要求就不是很高，對(duì)于此采用直流電機(jī)

實(shí)現(xiàn)比功能，節(jié)約了本錢。

操作面板功能鍵高度集成，采用人機(jī)對(duì)話友好界面，操作步驟、作業(yè)狀況清晰易懂，即使是

初次使用也毫無困難。既可手自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行；又可點(diǎn)動(dòng)操作，以便于檢修。根據(jù)需要

和運(yùn)行的狀態(tài)，系統(tǒng)有以下操作方法及特點(diǎn)：手動(dòng)操作；自動(dòng)操作；點(diǎn)動(dòng)操作；設(shè)計(jì)模塊化；維

修極為方便、快捷。

立體倉(cāng)庫(kù)模型觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的框架思想如圖1.1所示實(shí)現(xiàn)觸摸屏與PLC結(jié)合對(duì)立體倉(cāng)

庫(kù)模型的控制和監(jiān)測(cè)及信息管理功能，盡可能的仿真出實(shí)際環(huán)境中立體倉(cāng)庫(kù)的功能及應(yīng)用。

圖1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

1.3社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

(1)高層貨架存儲(chǔ)，由于使用高層貨架存儲(chǔ)貨物，存儲(chǔ)區(qū)可以大幅度地向高空尹展，充分利

用倉(cāng)庫(kù)地面和空間，因此節(jié)省了庫(kù)存占地面積，提高了空間利用率。目前世界上最高的立體倉(cāng)庫(kù)

已達(dá)50M。立體倉(cāng)庫(kù)單位面積的存儲(chǔ)量是普通倉(cāng)庫(kù)的5?10倍。采用高層貨架儲(chǔ)存可以防止貨物

的自然老化、變質(zhì)、生銹或發(fā)霉。立體倉(cāng)庫(kù)也便于防止貨物的喪失及損壞，對(duì)于防火防潮等大有

好處。集裝箱化的存儲(chǔ)也有利于防止貨物搬運(yùn)過程中的破損。

(2)自動(dòng)存取，使用機(jī)械和自動(dòng)化設(shè)備，運(yùn)行和處理速度快，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低操作

人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，能方便地納入企業(yè)的物流系統(tǒng)，使企業(yè)物流更趨合理化。

(3)計(jì)算機(jī)控制，計(jì)算機(jī)控制能夠始終準(zhǔn)確無誤地對(duì)各種信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，能減少貨物

處理和信息處理過程中的過錯(cuò)，而人工管理做不到這一點(diǎn)。同時(shí)借助于計(jì)算機(jī)管理還能有效地利

用倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存能力，便于清點(diǎn)和盤庫(kù)，合理減少庫(kù)存，加快資金周轉(zhuǎn)，節(jié)約流動(dòng)資金，從而提高倉(cāng)

庫(kù)的管理水平。如某汽車廠的倉(cāng)庫(kù)，在采用自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)后，庫(kù)存物資金額比過去降低了50%,節(jié)

約資金數(shù)百萬元。

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的信息系統(tǒng)可以與企業(yè)生產(chǎn)信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理的自動(dòng)化。同

時(shí)，由于使用自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，促進(jìn)企業(yè)的科學(xué)管理，減少了浪費(fèi)，保證均衡生產(chǎn)，提高了操作人員

素質(zhì)和管理人員的水平。

第2章立體倉(cāng)庫(kù)模型硬件構(gòu)造

2.1模型控制需求及硬件清單

系統(tǒng)采用滾珠絲杠、滑杠和普通絲杠作為主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)，其

關(guān)鍵局部是堆垛機(jī)，它由水平移動(dòng)、垂直移動(dòng)及伸叉機(jī)構(gòu)三局部組成，其水平和垂直移動(dòng)分別用

兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來完成，仲叉機(jī)構(gòu)由一臺(tái)直流電機(jī)來控制。它分為上下兩層，上層為

貨臺(tái)，可前后伸縮，低層裝有絲杠等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)堆垛機(jī)平臺(tái)移動(dòng)到貨架的指定位置時(shí)，伸叉電

機(jī)驅(qū)動(dòng)貨臺(tái)向前伸出可將貨物取出或送入，當(dāng)取到貨物或貨已送入，則鏟叉向后縮回。

硬件清單如下表2.1所示

表2.1硬件清單

機(jī)械一個(gè)有13個(gè)方格絹成的貨架、滾珠效杠兩根、滑杠六根、普通妙杠一根、貨叉一個(gè)、支架

部件臺(tái)一個(gè)、I/O面板兩塊、貨物托架四塊

電氣一個(gè)繼電器輸出PLC和EM235擴(kuò)展模塊、一個(gè)220V交流轉(zhuǎn)5V和24V直流的電源盒、步進(jìn)

部件電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊兩對(duì),直流電機(jī)一個(gè)、雙相24V繼電器丙個(gè)、行程開關(guān)15個(gè)

2.2主要模塊工作原理圖

如圖2.1所示為整個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)硬件控制的連接圖，控制器為可編程序控制器PLC,通過PLC

給驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)來控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)叉車的定位。

圖2.1硬件控制原理困

2.3驅(qū)動(dòng)模塊

(1)電氣規(guī)格見表2.2

表2.2電氣規(guī)格

說明最小值典型值最大值單位

供電電壓182440V

均值輸出電流0.2111.50A

邏輯輸入電流61530mA

步進(jìn)脈沖響應(yīng)頻率——100kHz

脈沖低電平時(shí)間5—1us

(2)表2.3為電流設(shè)定，其中SW1,SN2,SW3為驅(qū)動(dòng)模塊上用來設(shè)定電流值的三個(gè)開關(guān)。

表2.3電流設(shè)定

電流值SW1SW2SW3

0.21AOFFONON

0.42AONOFFON

0.63AOFFOFFON

0.84AONONOFF

1.05AOFFONOFF

1.26AONOFFOFF

1.50AOFFOFFOFF

(3)細(xì)分設(shè)定見表2.4

表2.4細(xì)分設(shè)定

細(xì)分倍數(shù)步數(shù)/圈(1.8°整步)SW4SW5SW6

12000NONON

2400OFFONON

4800ONOFFON

81600OFFOFFON

163200ONONOFF

326400OFFONOFF

6412800OFFONOFF

由外部瑜定動(dòng)態(tài)改細(xì)分/禁止工作OFFOFFOFF

(4)信號(hào)接線描述見表2.5

表2.5信號(hào)接線

信號(hào)功能

PUL脈沖信號(hào)；上升沿有效，每當(dāng)脈沖向低交高時(shí)電機(jī)走一步

DIR方向信號(hào)：用于改變電機(jī)轉(zhuǎn)向，TTL平驅(qū)動(dòng)

0Ho光耦驅(qū)動(dòng)電源

ENA使能信號(hào)：禁止或允許驅(qū)切器工作，低電平禁止

GND直流電源地

+V直流電源正極，典型值+24V

A+電機(jī)A相

A-電機(jī)A相

R+電機(jī)R相

B-電機(jī)B-

(5)PLC控制器與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作原理如圖2.2所示:

圖2.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器工作原理圖

2.4步進(jìn)電機(jī)

采用二相八拍混合式步進(jìn)電機(jī)，主要特點(diǎn)：體積小，具有較高的起動(dòng)和運(yùn)行頻率，有定位轉(zhuǎn)

矩等優(yōu)點(diǎn)。本模型中采用串聯(lián)型接法，其電氣圖如以下圖2.3所示:

圖2.3步進(jìn)電機(jī)電氣圖

第3章PLC程序設(shè)計(jì)

3.1PLC社會(huì)開展

隨著人類進(jìn)步、社會(huì)開展、科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，工業(yè)產(chǎn)品的品種就要不斷更新?lián)Q代，從而要求

產(chǎn)品的生產(chǎn)線級(jí)附屬的控制系統(tǒng)不斷地修改甚至更換。在20世紀(jì)60年代，生產(chǎn)線的控制主要采

用繼電器控制。修改一條生產(chǎn)線，耍更換許多硬件設(shè)備，進(jìn)行復(fù)雜的接線，既浪費(fèi)了許多硬件又

大大拖延了施工周期，增加了產(chǎn)品的本錢。于是人們尋找研制一種新型的通用控制設(shè)備，逐漸就

產(chǎn)生了可編程控制器。

可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編

程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，

并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械動(dòng)作過程?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P(guān)設(shè)

備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于折展其功能的原則設(shè)計(jì)。

可編程控制器的出現(xiàn)，立即引起了各國(guó)的注意。日本于1971年引進(jìn)可編程控制器技術(shù)；德

國(guó)于1973年引進(jìn)可編程控制器技術(shù)。中國(guó)于1973年開始研制可編程控制器，1977年應(yīng)用到生產(chǎn)

線上。

3.2PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn)

PLC的應(yīng)用非常廣泛，例如：電梯控制、防盜系統(tǒng)的控制、交通分流信號(hào)燈控制、樓宇供水

自動(dòng)控制、消防系統(tǒng)自動(dòng)控制、供電系統(tǒng)自動(dòng)控制、噴水池自動(dòng)控制及各種生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控

制等。按PLC編程功能來分可分為4大類：開關(guān)量順序控制；模擬量控制；運(yùn)動(dòng)控制；通信功能。

PLC的應(yīng)用大大的提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、適用性、并且降低了系統(tǒng)本錢其主要在于它具

有的特點(diǎn)：學(xué)習(xí)PLC編程容易；控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，更改容易，施工周期短；系統(tǒng)維護(hù)容易。

3.3設(shè)計(jì)思想及流程圖

PLC在立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)中起到了主要的控制作用，通過對(duì)PLC的編程設(shè)計(jì)使立體倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)化

更加完善和強(qiáng)大，操作起來更加的方便穩(wěn)定，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)該具有的根本功能進(jìn)行

實(shí)現(xiàn)，從時(shí)間、經(jīng)濟(jì)、可操作性進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)和手動(dòng)及故障檢修功能。自動(dòng)功能方

便快捷的對(duì)貨物進(jìn)行存儲(chǔ)，具體工作流程：貨物放到中轉(zhuǎn)倉(cāng)等待人員操作，如果在一定時(shí)間內(nèi)無

任何集作則自動(dòng)存儲(chǔ)貨物到最小號(hào)的空倉(cāng)位，在等待的過程中，操作人員可以根據(jù)自身意愿指定

存取的倉(cāng)位。手動(dòng)功能更加快速的實(shí)現(xiàn)了貨物在倉(cāng)位之間的調(diào)整，大大縮短了操作時(shí)間。故障檢

修功能完全的實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)動(dòng)功能，方便了操作人員對(duì)設(shè)備的檢修和維護(hù)。具體的程序流程圖如圖3.1

所示

開好i

行

手動(dòng)

自動(dòng)

送

取

開始自動(dòng)存開始進(jìn)行取開始行送

里3.1程序流

程圖

3.4PLS指令

3.4.1PLS指令定義

林沖輸出（PLS）（見圖3.2）指令被用于控制在高速輸入40.0和、0.1）中提供的”脈沖串

輸出"（PTO）和“脈寬調(diào)制"（PWM）功能。PTO提供方波（50%占空比）輸出，配備周期和脈沖數(shù)

用戶控制功能。PWM提供連續(xù)性變量占空比輸出，配備周期和脈寬用戶控制功能。脈沖輸出范圍

Q0.0至Q0.1特殊內(nèi)存PTO/PWM高速輸出存放器

圖3.2PLS指令

3.4.2識(shí)別S7-200高速輸出指令

S7-200有兩臺(tái)PTO/PWM發(fā)生器，建立高速脈沖串或脈寬調(diào)節(jié)信號(hào)信號(hào)波形。一臺(tái)發(fā)生器指定

給數(shù)字輸出點(diǎn)Q0.0,另一臺(tái)發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點(diǎn)Q0.1。一個(gè)指定的特殊內(nèi)存（SM）位置為每

臺(tái)發(fā)生器存儲(chǔ)以下數(shù)據(jù)：一個(gè)控制字節(jié)（8位值）、一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)值（一個(gè)不帶符號(hào)的32位值）

和一個(gè)周期和脈寬值（一個(gè)不帶符號(hào)的16位值）。

PT0/PWM發(fā)生器和過程映像存放器共用Q0.0和Q0.1oPT0或PWM功能在Q0.0或Q0.1位置使

用時(shí)，PTO/PWM發(fā)生器控制輸出，并禁止輸出點(diǎn)的正常使用。輸出信號(hào)波形不受過程映像存放器

狀態(tài)、點(diǎn)強(qiáng)迫數(shù)值、執(zhí)行立即輸出指令的影響。PT0/PWM發(fā)生器非現(xiàn)用時(shí)，輸出控制轉(zhuǎn)交給過程

映像存放器。過程映像存放器決定輸出信號(hào)波形的初始和最終狀態(tài)，使信號(hào)波形在高位或低位開

始和結(jié)束。

注釋：

（1）在啟用PT0或PWM操作之前，將用于Q0.0和Q0.1的過程映像存放器設(shè)為0。

（2）所有的控制位、周期、脈寬和脈沖可數(shù)值的默認(rèn)值均為0。

（3）PT0/PWM輸出必須至少有10%的額定負(fù)載，才能完成從關(guān)閉至翻開以及從翻開至關(guān)閉的

順利轉(zhuǎn)換。

林沖串（PT0）功能提供方波（50%占空比）輸出或指定的脈沖數(shù)和指定的周期。脈寬調(diào)制（PWM）

功能提供帶變量占空比的固定周期輸出。

每臺(tái)PT0/PWM發(fā)生器有一個(gè)控制字節(jié)（8位），一個(gè)周期值和脈寬值（不帶符號(hào)的16位值）

和一個(gè)脈沖計(jì)值（不帶符號(hào)的32位值）。這些值全部存儲(chǔ)在特殊內(nèi)存（SM）區(qū)域的指定位置。一

旦設(shè)置這些特殊內(nèi)存位的位置，選擇所需的操作后，執(zhí)行脈沖輸出指令（PLS）即啟動(dòng)操作。該指

令使S7-200讀取SM位置，并為PTO/PWM發(fā)生器編程。

通過修改SM區(qū)域中（包括控制字節(jié)）要求的位置，您可以更改PTO或PWM的信號(hào)波形特征,

然后執(zhí)行PLS指令。

您可以在任意時(shí)間向控制字節(jié)（SM67.7或SM77.7）的PTO/PWM啟用位寫入零，禁用PTO或

PWM信號(hào)波形的生成，然后執(zhí)行PLS指令。

注釋：所有控制位、周期、脈寬和脈沖計(jì)值的默認(rèn)值均為零。

注釋：PTO/P州輸出必須至少有10%的額定負(fù)載，才能完成從關(guān)閉至翻開以及從翻開至關(guān)閉的

順利轉(zhuǎn)換。

3.4.3PTO操作

PTO為指定的脈沖數(shù)和指定的周期提供方波（50%占空比）輸出。PTO可提供單脈沖串或多脈

沖串（使用脈沖輪廓）。指定脈沖數(shù)和周期（以微秒或毫秒遞增）。

周期

50%50%50%50%

OffOnOffOn

圖3.3脈沖串

周期范圍從10微秒至65,535微秒或從2毫秒至65,535毫秒。

林沖計(jì)數(shù)范圍從1至4,294,967,295次脈沖。

周期指定基數(shù)為微秒或毫秒（例如75毫秒），否則會(huì)引起占空比的失真。

冰沖計(jì)數(shù)和周期限制如表3.1

表3.1脈沖計(jì)數(shù)和周期限制

脈沖計(jì)數(shù)/周期反應(yīng)

周期＜2個(gè)時(shí)間單位周期的歌認(rèn)值為2個(gè)時(shí)間單位

膿沖計(jì)數(shù)=0脈沖計(jì)數(shù)的默認(rèn)值為1次脈沖

狀態(tài)字節(jié)（SM66.7或SM76.7）中的PT0空閑位表示編程脈沖串已完成。另外，也可在脈沖

串完成時(shí)激活中斷例行程序。如果您使用多段操作，則在輪廓表完成時(shí)立即激活中斷例行程序。

請(qǐng)參閱以下多段管線連接。

PTO功能允許脈沖串鏈接或管線作現(xiàn)用脈沖串完成時(shí)，新的脈沖串輸出立即開始。這樣

就保證了隨后的輸出脈沖串的連續(xù)性。

該管線作業(yè)可以兩種方式中的一種完成：?jiǎn)味喂芫€作業(yè)或多段管線作業(yè)。

3.4.4單段管線作業(yè)

在單段管線作業(yè)中，您負(fù)責(zé)更新下一個(gè)脈沖串的SM位置。初始PTO段一旦開始，您必須按照

對(duì)第二個(gè)信號(hào)波形的要求立即修改SM位置，并再次執(zhí)行PLS指令。第二個(gè)脈沖串特征被保存在管

線中，直至第一個(gè)脈沖串完成。管線中每次只能存儲(chǔ)一個(gè)條目。第一個(gè)脈沖串一旦完成，第二個(gè)

信號(hào)波形輸出即開始，管線可用于新的脈沖串規(guī)格。您可以重復(fù)此一步驟，設(shè)置下一個(gè)脈沖串的

特征。

可在脈沖串之間平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，以下情況除外：

（1）如果執(zhí)行改動(dòng)

（2）如果現(xiàn)用脈沖串在執(zhí)行PLS指令捕獲到新脈沖串設(shè)置之前完成

如果您在管線已滿時(shí)嘗試載入，狀態(tài)存放器（SM66.6或SM76.6）中的PTO溢出位被設(shè)置。進(jìn)

入RUN（運(yùn)行）模式時(shí)，該位被初始化為0。如果您希望探測(cè)隨后出現(xiàn)的溢出，則必須在探測(cè)到溢

出之后以手動(dòng)方式去除該位。

3.4.5多段管線作業(yè)

在多段管線作業(yè)中，S7-20。從V內(nèi)存中的輪廓表自動(dòng)讀取每個(gè)脈沖串段的特征。該模式中的

SM位置是輪廓表的控制字節(jié)、狀態(tài)字節(jié)和起始V內(nèi)存偏移量（SMW168或SMW178）?？梢詾槲⒚?/p>

或毫秒，但該選項(xiàng)適用于輪廓表中的所有周期值，但在輪廓運(yùn)行時(shí)不得變更。然后可由執(zhí)行PLS

指令開始多段操作。每段輸入的長(zhǎng)度均為8個(gè)字節(jié)，由一個(gè)16位周期值、一個(gè)16位周期△值和

一個(gè)32位脈沖計(jì)值組成。下表說明輪廓表的格式。多段PT0操作的另一個(gè)特征是能夠通過指定每

個(gè)脈沖的數(shù)量自動(dòng)增加或減少周期。在周期△域編程正值會(huì)增加周期，在周期△域編程負(fù)值會(huì)減

少周期。若值為零，則周期不變。

如果您指定的周期△數(shù)值在一定數(shù)量的脈沖后導(dǎo)致非法周期，則會(huì)出現(xiàn)數(shù)學(xué)溢出條件。PT0

功能被終止，輸出轉(zhuǎn)換成映象存放器控制。此外，狀態(tài)字節(jié)（SM66.4或SM76.4）中的△計(jì)算錯(cuò)誤

位被設(shè)為lo

如果以手動(dòng)方式異常中止正在運(yùn)行的PTO輪廓，狀態(tài)字節(jié)（SM66.5或SM76.5）中的用戶異常

中止位則被設(shè)為lo

運(yùn)行PTO輪廓時(shí),SMB166（或SMB176）中提供當(dāng)前現(xiàn)用段數(shù)。

1.多段PTO操作的輪廓表格式

表3.2多段PTO操作輪糜

距離輪廓表起始位置的輪廓段數(shù)

字節(jié)偏移量目表格條目說明

0段數(shù)（1至255）；數(shù)值0生成非嚴(yán)重錯(cuò)誤，生成無PTO輸出

1初始周期（2至65535個(gè)單位）

3#1每次脈沖的周期^（帶符號(hào)的值）（-32768至32767個(gè)單位）

5脈沖計(jì)數(shù)（1至4294967295）

9初始周期（2至65535個(gè)單位時(shí)間基準(zhǔn)）

11#2每個(gè)脈沖的周期4（帶符號(hào)的數(shù)值）（-32768至32767個(gè)單位時(shí)間基準(zhǔn)）

13脈沖計(jì)數(shù)（1至4294967295）

:#3

2.計(jì)算輪廓表數(shù)值

PTO/PWM發(fā)生器的多段管線作業(yè)功能在許多應(yīng)用程序口都很有用，特別是步進(jìn)電機(jī)控制中。

例如，可以通過簡(jiǎn)單加速、運(yùn)行和減速順序或更復(fù)雜的順序使用配備脈沖輪廓的PTO,控制

步進(jìn)電機(jī)，方法是定義一個(gè)最多包含255個(gè)段的脈沖輪廓，每個(gè)段與一個(gè)加速、運(yùn)行或減速操作

相對(duì)應(yīng)。

以下圖顯示生成加速步進(jìn)電機(jī)（#1段）、按恒速操作電機(jī)（#2段）、隨后減低電機(jī)速度（#3

段）的輸出信號(hào)波形所要求的輪廓表數(shù)值樣本。

3.簡(jiǎn)單步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用程序的頻率與時(shí)序圖舉例如圖3.4所示

4000次脈沖

1段#12段：收3段#3

200味沖3400隊(duì)沖400詠沖

圖3.4步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用程序的頻率和時(shí)序圖

在本例中：起始和終止脈沖頻率為2kHz,最大脈沖頻率為10kHz,要求4000次脈沖才能

到達(dá)所需的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)。因?yàn)橛秒A段（周期）表示輪廓表值，而不使用頻率，需要將給定頻率

數(shù)值轉(zhuǎn)換成周期數(shù)值。因此，起始（最初）和終止（結(jié)束）周期為500ms,與最大頻率對(duì)應(yīng)的周

期為100ms。在輸出輪廓的加速局部，應(yīng)在約400次脈沖時(shí)到達(dá)最大脈沖頻率。輪廓減速局部應(yīng)

在約400次脈沖時(shí)完成。

以下公式3.1確定PT0/P棚發(fā)生器用于調(diào)節(jié)某一特定段每次脈沖周期的A周期值。

段的△周期（3.1）

Quantity^

4=該段的結(jié)束周期

歷;該段的初始周期

Q〃4〃/〃匕g=該段的脈沖數(shù)

利用該公式，計(jì)算出的加速局部（或#1段）的△周期為-2。與此相似，減速局部（或#3段）

的△周期為1。因?yàn)?2段是輸出信號(hào)波形的恒速局部，該段的△周期為零。

假定輪廓表位于從V500開始的V內(nèi)存中，以下顯示用于生成所需信號(hào)波形的表值?？梢栽诔?/p>

序中包括指令，將這些數(shù)值載入V內(nèi)存，或者在數(shù)據(jù)塊中定義輪廓數(shù)值。

4.輪廓表數(shù)值舉例如表3.3

表3.3輪廓表

V內(nèi)存地址數(shù)值說明段數(shù)

VB5003總段數(shù)

VW501500初始周期

VW503-2初始△周期#1

VD505200脈沖數(shù)

VW509100初始周期

VW5110△周期#2

VD5133400脈沖數(shù)

VW517100初始周期

VW5191△周期#3

VD521400脈沖數(shù)

利用程序中的指令可將這些表值置于V內(nèi)存中。另一種方法是定義數(shù)據(jù)塊中的輪廓值。

為了確定信號(hào)波形段之間的轉(zhuǎn)換是否可接受，您需要確定段中最后一次脈沖的周期。除非△值

是0,您必須計(jì)算段最后一次脈沖的周期，因?yàn)樵摂?shù)值未在輪廓中指定。使用以下公式計(jì)算最后

一次執(zhí)沖的周期：

上例是簡(jiǎn)化的情況，用于介紹目的，實(shí)際應(yīng)用程序可能要求更復(fù)雜的信號(hào)波形輪廓。請(qǐng)記住:

（1）△周期只能指定為整數(shù)微秒或毫秒

（2）可對(duì)每次脈沖執(zhí)行周期修改

這兩個(gè)工程產(chǎn)生的效果是計(jì)算某個(gè)特定段的A周期數(shù),直可能要求一個(gè)循環(huán)方案。計(jì)算某個(gè)特

定段的結(jié)束周期或脈沖數(shù)目時(shí)可能要求一定的靈活性。

特定輪廓段期限對(duì)確定正確的輪廓表值程序有用。可利用以下公式3.2計(jì)算完成特定輪廓段

的時(shí)間長(zhǎng)度：

段時(shí)間長(zhǎng)度二+^Deltaxeg/2）*（Quantityxeg-1）））（3.2）

Q"。〃山）%=該段的結(jié)束周期

Init_CT；”=該段的初始周期

Oe/q,「該段的脈沖數(shù)

3.4.6PTO/PWM控制存放器

PLS指令讀取存儲(chǔ)在指定的SM內(nèi)存位置的數(shù)據(jù),并以此為PTO/PWM發(fā)生器編程。SMB67控制

PTO0或PWM0,SMB77控制PTO1或PWM1。PTO/PWM控制存放器表描述用于控制PTO/PWM操作

的存放器。您可以將下表用作快速參考，幫助確定放置在PTO/PWM控制存放器中用于激活所需操

作的數(shù)值。

您可以改變PTO或PWM信號(hào)波形的特征，方法是修改SM區(qū)（包括控制字節(jié)）中的位置，然后

執(zhí)行PLS指令?？梢栽谌魏螘r(shí)間禁止PTO或PWM信號(hào)波形的生成，方法是向控制字節(jié)（SM67.7或

SM77.7）的PTO/PWM啟用位寫入0,然后執(zhí)行PLS指令。

狀態(tài)字節(jié)中的PTO空閑位（SM66.7或SM76.7）表示編程脈沖串已完成。此外，可在脈沖串完

成時(shí)激活中斷例行程序。如果您在使用多段操作，在輪廓表完成時(shí)激活中斷例行程序。

以下條件設(shè)置SM66.4（或SM76.4）和SM66.5（或SM76.5）：

U）指定一個(gè)在數(shù)次脈沖后導(dǎo)致非法周期的周期△數(shù)值生成一個(gè)數(shù)學(xué)溢出條件，該條件會(huì)終

止PTO功能，并將"△計(jì)算錯(cuò)誤”位（SM66.4或SM76.4）設(shè)為1。輸出回復(fù)為映像存放器控制。

⑵以手動(dòng)方式異常中止（禁用）正在執(zhí)行的PTO輪廓會(huì)將"用戶異常中止”位（SM66.5或

SM76.5）設(shè)為10

（3）嘗試在管線已滿的情況下載入會(huì)將PTO溢出位（SM66.6或SM76.6）設(shè)為L(zhǎng)如果您希望

檢測(cè)隨后的溢出，您必須在檢測(cè)到溢出后以手動(dòng)方式去除該位。轉(zhuǎn)換至RUN（運(yùn)行）模式可將該

位初始化為0?

注釋：當(dāng)您載入新脈沖計(jì)數(shù)（SMD72或SMD82）、脈寬（SMW70或SMW80）或周期（SMW68或SMW78）

時(shí)，在執(zhí)行PLS指令之前，還需要在控制存放器中設(shè)置適當(dāng)?shù)母挛?。?duì)于多段脈沖串操作，在

執(zhí)行PLS指令之前，您還必須載入輪廓表的起始偏移量（SMW168或SMW178）和輪廓表數(shù)值。

PTO/PWM控制存放器見表3.4和表3.5

表3.4控制存放器

控制存放器（十六進(jìn)制值）啟用選擇模式PTO段操作PWM更新方法脈沖計(jì)教脈寬周期

16#81是PTO單段1us/循環(huán)栽入

16884是PTO單段1us/循環(huán)栽入

16#85是PTO單段1us/循環(huán)載入載入

16#89是PTO單段1ms/循環(huán)載入

16#8c是PTO單段1ms/循環(huán)載入

16S8D是PTO單段1ms/循環(huán)載入載入

16#A0是PTO多段1US/循環(huán)

16#A8是PTO多段1ms/循環(huán)

16SD1是PWM同步1us/循環(huán)載入

16#D2是PWM同步1US/循環(huán)載入

16#D3是PWM同步1US/循環(huán)載入載入

16#D9是PWM同步1ms/循環(huán)栽入

168DA是PWM同步1ms/循環(huán)載入

16#DB是PWM同步1ms/循環(huán)載入載入

表3.5特殊存放器

Q0.0Q0.1狀態(tài)位/控制位/其他PTO/PWM存放器

SM66.4SM76.4PTO輪廓由于△計(jì)算錯(cuò)誤異常中止0=無錯(cuò)；1=異常中止

SM66.5SM76.5PTO輪廓由于用戶命令異常中止口0=無錯(cuò)；1=異常中止

SM66.6SM76.6PTO管線溢出/下溢口0=無溢出；1=溢出/下謚

SM66.7SM76.7PTO空閑0=進(jìn)行中；1=PTO空閑

SM67.0SM77.0PTO/PWM更新周期值0=無更新；1=更新周期

SM67.1SM77.1PWM更新脈寬時(shí)間值0=無更新；1=更新脈寬

SM67.2SM77.2PTO更新脈沖計(jì)值0=無更新；1=更新脈沖計(jì)數(shù)

SM67.3SM77.3PT0/P1鋤選擇0=1衽/tick；1=1ms/tick

SM67.4SM77.4PWM更新方法0=異步更新；1=同步更新

SM67.5SM77.5PTO操作：0=單段操作；1=多段操作

SM67.6SM77.6PTO/PWM模式選擇0=選擇PTO1=選擇PWM

SM67.7SM77.7PTO/PWM啟用0=禁用PTO/PWM；1=啟用PTO/PWM

SMW68SMW78PTO/PWM周期值（范圍：2至65535）

SMW7OSMW80PWM脈寬值（范圍：0至65535）

SMD72SMD82PTO脈沖計(jì)值（范圍：1至4294967295）

SM3166SMB176進(jìn)行中的段數(shù)（僅用于多段PTO操作）

SMV168SMW178輪廓表起始位置，用距離V0的字節(jié)偏移量表示（僅用于多段PTO操作）

SM3170SMB180線性輪廓狀態(tài)字節(jié)

SM3171SMB181線,性輪廓結(jié)果存放器

SM3172SMB182手動(dòng)模式頻率存放器

1.PTO/PWM初始化和操作順序

以下是初始化和操作順序說明，能夠幫助您更好地識(shí)別PTO和PWM功能操作。在整個(gè)順序說

明過程中一直使用脈沖輸出Q0.0。初始化說明假定S7-200剛剛置入RUN（運(yùn)行）模式，因此首次

掃描為存位為真實(shí)。如果不是如此或者如果必須對(duì)PTO/PWM功能重新初始化，您可以利用除首次

掃描為存位之外的一個(gè)條件調(diào)用初始化例行程序。

2.PTO初始化一單段操作

從主程序建立初始化子程序調(diào)用后，用以下步驟建立控制邏輯，用于在初始化子程序中配置

脈沖輸出Q0.0：

（1）通過將以下一個(gè)值載入SMB67：16#85（選擇微秒增加）或16#8D（選擇毫秒增加）的方法

配置控制字節(jié)。

（2）兩個(gè)值均可啟用PTO/PWM功能、選擇PWM操作、設(shè)置更新脈寬和周期值、以及選擇（微秒

或毫秒）。

在SMW68中載入一個(gè)周期的字尺寸值。

（3）在SMD72中載入脈沖計(jì)數(shù)的雙字尺寸值。

（4）（選項(xiàng)）如果您希望在脈沖串輸出完成后立即執(zhí)行相關(guān)功能，您可以將脈沖串完成事件（中

斷類別19）附加于中斷子程序，為中斷編程，使用ATCH指令并執(zhí)行全局中斷啟用指令ENI。

（5）執(zhí)行PLS指令,使S7-200為PTO/PWM發(fā)生器編程。

（6）退出子程序。

3.改變PTO周期一單段操作

對(duì)于單段PTO操作，您可以使用中斷例行程序或子程序改變周期。欲使用單段PTO操作更改

中斷例行程序或子程序中的PTO周期，請(qǐng)遵循以下步驟：

（1）設(shè)置控制字節(jié)（啟用PTO/PT惴功能、選擇PTO操作、選擇、設(shè)置更新周期值），方法是在

SMB67：16#81（用于微秒）或16#89

(用于毫秒)中載入以下一個(gè)值。

(2)在SMW68中，載入新周期的一個(gè)字尺寸值。

⑶執(zhí)行PLS指令，使S7-200為PTO/PWM發(fā)生器編程。更新脈沖計(jì)數(shù)信號(hào)波形輸出開始之前，

CPU必須完成所有進(jìn)行中的PTO。

(4)退出中斷例行程序或子程序。

4.改變PTO脈沖計(jì)數(shù)一單段操作

對(duì)于單段PTO操作，您可以使用中斷例行程序或子程序改變脈沖計(jì)數(shù)。欲使用單段PTO操作

在中斷例行程序或子程序中改變PTO脈沖計(jì)數(shù)，請(qǐng)遵循以下步驟：

(1)設(shè)置控制字節(jié)(啟用PTO/PWM功能、選擇PTO操作、選擇、設(shè)置更新周期值)，方法是在

SMB67：16#84(用于微秒)或16#8c

(用于毫秒)中載入以下兩個(gè)值之一。

(2)在SMD72中，載入新脈沖計(jì)數(shù)的一個(gè)雙字尺寸值。

(3)執(zhí)行PLS指令(以便S7-200為PTO/PWM發(fā)生器編程)。開始用更新脈沖計(jì)數(shù)生成信號(hào)波形

之前，S7-200完成所有進(jìn)行中的PTO。

(4)退出中斷例行程序或子程序。

5.改變PTO周期和脈沖計(jì)數(shù)一單段操作

對(duì)于單段PTO操作，您可以使用中斷例行程序或子程序改變周期和脈沖計(jì)數(shù)。欲使用單段PTO

操作更改中斷例行程序或子程序中的PTO

周期和脈沖計(jì)數(shù)，請(qǐng)遵循以下步驟：

(1)設(shè)置控制字節(jié)(啟用PTD/PWM功能、選擇PTO操作、選擇、設(shè)置更新周期和脈沖計(jì)數(shù)值),

方法是在SMB67：16#85(用于微秒)或16#8D(用于毫秒)中載入以下兩個(gè)值之一。

(2)在SMW68中，載入新周期的一個(gè)字尺寸值。

(3)在SMC72中，載入新脈沖計(jì)數(shù)的一個(gè)雙字尺寸值。

(4)執(zhí)行PLS指令，使S7-200為PTO/PWM發(fā)生器編程。用更新脈沖計(jì)數(shù)和脈沖時(shí)間信號(hào)波形

輸出開始之前，CPU必須完成所有進(jìn)行中的PTO。

(5)退出中斷例行程序或子程序。

6.PTO初始化一多段操作

通常，您用一個(gè)子程序?yàn)槎喽尾僮鞯拿}沖輸出配置和初始化PTO。您從主程序調(diào)用初始化子

程序。使用首次掃描內(nèi)存位(SMO.1)將PTO使用的輸出初始化為0,并調(diào)用子程序，執(zhí)行初始化

操作。當(dāng)您使用”首次掃描”位調(diào)用初始化子程序時(shí)，隨后的掃描不再調(diào)用該子程序，這樣會(huì)降低

掃描時(shí)間執(zhí)行。

從主程序建立對(duì)初始化例行程序的調(diào)用后，使用以下步驟建立控制邏輯，用于在初始化子程

序中配置脈沖輸出Q0.0：使用首次掃描內(nèi)存位（SMO.1）將輸出初始化為0,并調(diào)用您所需的子程

序，執(zhí)行初始化操作。這樣會(huì)降低掃描時(shí)間執(zhí)行，并提供結(jié)構(gòu)更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)某绦颉?/p>

（1）通過將以下一個(gè)值載入SMB67：16#A0（選擇微秒增加）或16#A8（選擇毫秒增加）的方法

配置控制字節(jié)。

兩個(gè)數(shù)值均可啟用PT0/PWM功能、選擇PT0操作、選擇多段操作、以及選擇（微秒或毫秒）。

（2）在SMW168中載入一個(gè)字尺寸值，用作輪廓表起始V內(nèi)存偏移量。

（3）使用V內(nèi)存在輪廓表中設(shè)置段值。確?！岸螖?shù)”域（表的第一個(gè)字節(jié)）正確無受。

（4）（選項(xiàng)）如果您希望在PTO輪廓完成后立即執(zhí)行相關(guān)功能，您可以將脈沖串完成事件（中

斷類別19）附加在中斷子程序中，為中斷編程。使