西门子S7-1200 PWM 功能配置与编程步骤

在工业自动化领域，脉冲宽度调制（PWM）技术广泛应用于电机控制、照明调节、温度控制等多个方面。西门子S7-1200 PLC作为一款功能强大的紧凑型可编程逻辑控制器，其内置的PWM功能为用户提供了灵活的控制手段。本文将详细介绍S7-1200 PLC的PWM功能配置与编程步骤，帮助读者快速掌握这一关键技术。
一、西门子S7-1200 PWM功能概述
西门子S7-1200 PLC的PWM功能允许用户通过软件配置和编程，实现精确控制脉冲的宽度和周期，从而调节外部设备的运行状态。每一款S7-1200 CPU均内置了最多4路PWM控制（CPU + 信号板），支持高频率的PWM输出，满足不同应用场景的需求。
1.1 PWM功能的硬件支持
本体支持：对于DC/DC/DC类型的CPU，如S7-1215C，本体即可实现最高100kHz的PWM源型输出，最小输出宽度10μs。CPU 1217C则可以通过差分信号实现最高1MHz的PWM输出，最小输出宽度1μs。
信号板支持：即使是AC/DC/RLY或DC/DC/RLY的CPU，也可以通过信号板SB1222实现最高4路200kHz的PWM输出，最小输出宽度5μs；通过SB1223实现最高2路200kHz的PWM输出。
1.2 PWM功能的软件支持
S7-1200 PLC的PWM功能需要通过TIA Portal软件进行硬件组态和编程。用户可以在“设备视图”中配置PWM参数，并在程序中调用CTRL_PWM指令来实现PWM输出。
二、西门子S7-1200 PWM功能配置步骤
2.1 硬件准备
S7-1200 CPU：以DC/DC/DC类型的S7-1215C为例。
PC：安装TIA Portal软件，版本建议V16或更高。
以太网电缆：用于连接PLC和PC。
2.2 软件配置
2.2.1 插入CPU并设置脉冲发生器

• 打开TIA Portal软件，创建新项目并插入S7-1200 CPU（DC输出类型）。
• 在“设备视图”中，双击CPU图标进入其属性设置界面。
  
  
  
• 在“常规”属性中，找到“脉冲发生器”设置项，启用脉冲发生器。用户可以自定义脉冲发生器的名称和注释说明。
  
  
  
  
  

2.2.2 组态PWM参数

• 在“设备视图”中，选择“PWM”选项卡进行参数配置。
• 信号类型：选择“PWM”。
• 时基：设置PWM脉冲周期的时间单位，可选择毫秒或微秒。
• 脉宽格式：定义PWM脉冲的占空比档次，包括“百分之一”、“千分之一”、“万分之一”和“S7模拟量格式”。每种格式对应不同的分辨率和脉冲宽度范围。
• 循环时间：设置PWM脉冲的周期时间，范围值1～16777215。可勾选“允许在运行时修改循环时间”，以便在程序运行时调整周期。
• 初始脉冲宽度：设置PWM脉冲周期中高电平的脉冲宽度，范围值由“脉宽格式”决定。
  

2.2.3 硬件输出设置

• 选择S7-1200 PLC上的某个DO点作为PWM输出。注意，该点只能是CPU上的DO点或SB信号板上的DO点，S7-1200SM扩展模块上的DO点不支持PWM功能。
  
• 设置PWM的I/O地址和周期更新方式。
  
  
  

• 起始地址：设定PWM通道地址。
• 结束地址：由起始地址决定，每个PWM通道占用一个Word的长度。
• 组织块：设置PWM I/O地址的更新方式，通常选择“自动更新”。
• 过程映像：设置PWM I/O地址的过程映像更新情况，默认选择“自动更新”。
  

三、S7-1200 PWM功能编程步骤
3.1 编写程序块

• 在TIA Portal软件中，打开程序块编辑器。
• 在“指令选件”中找到“扩展指令”下的“脉冲”文件夹，双击或拖拽CTRL_PWM指令到程序编辑区。
  
• 配置CTRL_PWM指令参数。
  
  
  

• PWM：脉冲发生器的硬件ID号，即之前设置的“硬件标识符”。
• ENABLE：PWM脉冲的使能端，为TRUE时CPU发出PWM脉冲，为FALSE时不发脉冲。
• BUSY：标识CPU是否正在发出PWM脉冲。
• STATUS：PWM指令的状态值，STATUS=0表示无错误，非0值表示PWM指令错误。
  
  
  
  
  

3.2 监控与调试

• 在TIA Portal软件的“监控与强制表”中插入一个新的监控表。
• 在监控表中输入PWM的I/O地址（如QWx），并选择“带符号十进制”作为显示格式。
• 点击监控按钮，查看PWM的当前状态。
• 通过修改I/O地址中的Q字地址（如QWx），实时调整PWM的脉冲宽度和循环周期。
  
  
  
  
  

3.3 注意事项

• 确保在修改PWM参数或监控PWM状态时，PLC处于停止状态或安全模式下，以避免意外发生。
• PWM的占空比和周期对外部设备的运行状态有直接影响，需根据实际应用场景合理设置。
• 在进行PWM功能调试时，应逐步调整参数并观察外部设备的响应情况，确保控制效果符合预期。
  

四、应用实例
4.1 电机速度控制
通过S7-1200 PLC的PWM功能，可以实现对直流电机或步进电机的速度控制。通过调整PWM的占空比和周期，改变电机驱动电压的平均值，从而调节电机的转速。
4.2 照明调节
在LED照明系统中，可以利用S7-1200 PLC的PWM功能实现灯光亮度的无级调节。通过调整PWM的占空比，改变LED灯的通电时间占比，从而控制灯光的亮度。
4.3 温度控制
在温度控制系统中，PLC内部的PID算法可以根据当前温度与设定温度之间的差异，计算出合适的PWM占空比，并通过PWM信号控制加热元件的通断时间，实现温度的精确控制。
五、结语
西门子S7-1200 PLC的PWM功能为工业自动化控制提供了强大的支持。通过本文的介绍，读者可以全面了解S7-1200 PLC的PWM功能配置与编程步骤，掌握PWM技术在电机控制、照明调节、温度控制等领域的应用方法。希望本文能对广大工程师和技术人员在实际工作中提供帮助和参考。


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