西门子200smart PTO脉冲串输出

电气小知识

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1、PTO简介
前面介绍了PWM脉冲宽度调制，PTO高速脉冲串与PWM脉冲宽度调制的区别在于PTO的脉冲宽度（脉冲占空比）固定为50%，其脉冲宽度（脉冲占空比）不能调节。200 smart PTO输出的最高频率为100KHz，也就是周期为10us（1秒等于1000000微秒），用户无法通过程序更改。



所以PTO高速输出的脉冲是一种脉冲占空比不可调（固定为50%），但是脉冲周期可以调节，也就是相当于可以调节脉冲输出的频率，可以指定需要输出的脉冲数量的一种脉冲输出控制方式。在PTO模式中只能改变脉冲的周期和脉冲数。这样就可以用来改变例如电机控制领域的速度和运行距离。



脉冲占空比：高电平在一个周期时间内所占的比例称为“占空比”。



PTO高速脉冲串输出主要用电机定位系统中速度和位置的控制，在高速脉冲输出PTO中又分单段PTO和多段PTO。200 smart PLC的型号必须是晶体管输出类型的才可以发高速脉冲信号。


在PTO 方式(运动控制)中，可实现对步进电机或伺服电机的控制，达到调速和定位的目的。




2、单段PTO输出
用指定的特殊寄存器来定义脉冲串输出，每次定义一个脉冲串，一个脉冲串输出完成后，产生中断。在中断程序中可以为下一个脉冲串设置新的特殊寄存器参数，接着输出下一个脉冲串。单段PTO脉冲串输出，各脉冲段可以采用不同的时间基准（微秒/毫秒）。

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周期：设置PTO脉冲串的一个波形周期时间，单位微秒或毫秒，为16位无符号整数，参数范围为2到65535。



脉冲数：设置PTO脉冲计数的范围。为32位的无符号整数，参数范围为1到4294967295。

在PTO模式下，高速脉冲串输出时，PLC自动将PTO空闲位SM66.7/SM76.7置ON。当输出完指定数量的脉冲串后，产生高速脉冲串输出中断。


PTO/PWM 0的中断事件号是19。
PTO/PWM 1的中断事件号是20。


单段PTO编程的方法

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​中断子程序

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单段PTO模式下，频率上限为65535Hz






3、多段PTO输出


通过上面单段PTO输出编程方式，控制多段高速脉冲串时，编程复杂，参数设置不当会造成脉冲串之间不平滑的转换。而多段PTO使用特性参数通过包络表集中定义多个脉冲串，把各段脉冲串的特性参数按照规定的格式写入变量存储区用户指定的缓冲区中，通过集中定义多个脉冲串，可以按顺序输出多个脉冲串。最多255个包络段组成。每一段包络都是加速、匀速和减速的操作。


在包络表中，每段脉冲串的参数占用8个字节，其中2字节为16位初始周期值，2字节为16位周期增量值，4字节为32位脉冲数值，可通过编程的方式使脉冲的周期自动增减。


多段PTO编程时，先设置控制字节SMB67/SMB77，将包络表的变量存储器的起始地址装入SMW168/SMW178中。然后按照上表中定义的地址偏移分别写入不同的参数设定值。PTO指令执行时，当前执行段的段号由系统自动写入 SMB166/SMB176中。在包络表中的所有周期值必须使用同一个时间单位，在运行时不能改变包络表中的内容。


段结束周期时间=段启动周期时间+（段增量周期时间*段内脉冲数量）



周期增量计算公式：



周期增量=（该段终止周期-该段起始周期）/该段脉冲个数


周期增量为负值时加速，0为匀速，为正值时减速。


多段PTO模式时，频率上限为100000Hz


多段PTO编程的方法（PTO 0为例）

​第1段：AB段为加速运行，电机的起始频率为2kHz(根据频率和周期互为倒数的关系，周期为1/2000，也就是500微秒)，终止频率为10kHz(周期为1/10000，也就是100微秒)，第一段运行脉冲数目为200个。



第2段：BC段为恒定速度运行，电机的起始频率和终止频率都为10kHz(周期为100微秒)，第二段运行脉冲数目为3600个。


第3段：CD段为减速运行，电机的起始频率为10kHz(周期为100微秒)，终止频率为2kHz(500微秒)，第三段运行脉冲数目为200个。


周期增量计算：
AB段：（100-500）/200=-2us
BC段：（100-100）/3600=0us
CD段：（500-100）/200=2us


根据以上参数得到如下运动包络表

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根据包络表编写如下程序。

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4、编程注意事项


1、在启用PTO操作前，将过程映像寄存器中Q0.0、Q0.1 和Q0.3的值设置为0。


2、停止PTO输出脉冲串时，由于PLS指令一经激发，会将指定的全部数目的脉冲串输出完成，停止PTO输出，必须先在控制字节中禁止PTO输出，且执行PLS指令。如果在PTO操作产生脉冲时禁止输出，该脉冲将内在地完成其整个周期时间，不会出现在输出端。

3、200smart V2.1固件PLC在PTO操作正在产生脉冲时被禁止，再次执行PLS 指令之前必须要有时间延迟，并要确保其等于上一个有效脉冲的最大周期时间。V2.2固件及以上的PLC，PTO停止后可以立即再次启动，不需要有上一个有效脉冲的周期时间延迟。


4、如果在输出脉冲完成之前使能并执行PLS指令，将导致非致命错误以及指令被忽略。


5、PLS指令最多可以创建3个PTO/PWM控制，PTO模式时，脉冲占空比固定为50%，但频率和脉冲数目可调，PWM模式时，脉冲占空比可变，周期固定。通过运动控制向导组态为运动控制用途后，无法通过PLS指令激活PTO/PWM。


6、在200smart V2.6编程软件中，包络表中的地址偏移量变为了起始频率和结束频率设定，其单个参数占用4个字节为32位。



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