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湖南嘉普云自动化设备有限公司
SIPAPER传动解决方案
为满足造纸行业对于可用性高、能源效率高、操作和维护简便以及投资安全保障的要求，西门子为客户量身定制了SIPAPER传动解决方案。它采用了针对系统摄动优化的能源效率系统设计，减少不必要的能源消耗。在纸机高速运转时需要避免纸张断裂，SIPAPER方案通过优化级联控制和加速受控的起动技术，可以有效减少断纸的发生，提高产能。由于采用统一的传动系统、电源和处理电路技术，有助于减少生产关停情况。
SIPAPER传动系统解决方案是基于模块化和服务友好的图形用户界面软件架构。它能与西门子的其他自动化解决方案——SIPAPER CIS DCS（分布式控制系统）、SIPAPER CIS的QCS（质量控制系统）和SIPAPER CIS电源系统（能源供应），实现*融合。所有驱动器的功能都具有可扩展性，为日后的修改和扩展提供便捷。具有强大的在线帮助功能，为工程系统、操作和监控系统提供有力的支持。SIPAPER传动解决方案软件标准，包括设定值级联、负荷分配调节器、纸幅自动接头、端部张紧、波动很小。
西门子6ES73141AG140AB0
? EM253位控模块--用于速度和位置控制的附加模块。
S7—200的内置脉冲串输出提供了两个数字输出通道（Q0.0和Q0.1），该数字输出可以通过位控向导组态为PWM或PTO的输出。
当组态一个输出为PTO操作时，生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电机的速度和位置的开环控制。内置PTO功能仅提供了脉冲串输出。您的应用程序必须通过PLC内置I/O或扩展模块提供方向和限位控制。
PTO按照给定的脉冲个数和周期输出一串方波（占空比50％），如图1。PTO可以产生单段脉冲串或者多段脉冲串（使用脉冲包络）。可以脉冲数和周期（以微秒或毫秒为增加量）:
? 脉冲个数： 1到4,294,967,295
? 周期： 10μs(100K)到65535μs或者2ms到65535ms。
图1
200系列的PLC的大脉冲输出频率除 CPU224XP 以外均为20kHz。CPU224XP可达100kHz。如表1所示：
表1
2.4 功能块绍
下面逐一介绍该库中所应用到的程序块。这些程序块全部基于PLC-200 的内置PTO输出，完成运动控制的功能。此外，脉冲数将通过的高速计数器 HSC 计量。通过 HSC 中断计算并触发减速的起始点。
2.4.1 Q0_x_CTRL
该块用于传递全局参数，每个扫描周期都需要被调用。功能块如图5，功能描述见表5。
图5
| 参数 | 类型 | 格式 | 单位 | 意义 |
| Velocity_SS | IN | DINT | Pulse/sec. | 启动/停止频率，必须是大于零的数 |
| Velocity_Max | IN | DINT | Pulse/sec. | 大频率 |
| accel_dec_time | IN | REAL | sec. | 大加减速时间 |
| Fwd_Limit | IN | BOOL | 正向限位开关 | |
| Rev_Limit | IN | BOOL | 反向限位开关 | |
| C_Pos | OUT | DINT | Pulse | 当前位置 |
表5
Velocity_SS 是小脉冲频率，是加速过程的起点和减速过程的终点。
Velocity_Max 是大小脉冲频率，受限于电机大频率和PLC的大输出频率。
在程序中若输入超出（Velocity_SS，Velocity_Max）范围的脉冲频率，将会被Velocity_SS 或 Velocity_Max 所取代。
accel_dec_time 是由 Velocity_SS 加速到 Velocity_Max 所用的时间（或由Velocity_Max 减速到 Velocity_SS 所用的时间，两者相等），范围被规定为 0.02 ~ 32.0 秒，但好不要小于0.5秒。
警告：超出 accel_dec_time 范围的值还是可以被写入块中，但是会导致定位过程出错！
2.4.2 Scale_EU_Pulse
该块用于将一个位置量转化为一个脉冲量，因此它可用于将一段位移转化为脉冲数，或将一个速度转化为脉冲频率。功能块如图6，功能描述见表6。
图6
| 参数 | 类型 | 格式 | 单位 | 意义 |
| Input | IN | REAL | mm or mm/s | 欲转换的位移或速度 |
| Pulses | IN | DINT | Pulse /revol. | 电机转一圈所需要的脉冲数 |
| E_Units | IN | REAL | mm /revol. | 电机转一圈所产生的位移 |
| Output | OUT | DINT | Pulse or pulse/s | 转换后的脉冲数或脉冲频率 |
表6
下面是该功能块的计算公式：
2.4.3 Scale_ Pulse_EU
该块用于将一个脉冲量转化为一个位置量，因此它可用于将一段脉冲数转化为位移，或将一个脉冲频率转化为速度。功能块如图7，功能描述见表7。
图7
| 参数 | 类型 | 格式 | 单位 | 意义 |
| Input | IN | REAL | Pulse or pulse/s | 欲转换的脉冲数或脉冲频率 |
| Pulses | IN | DINT | Pulse /revol. | 电机转一圈所需要的脉冲数 |
| E_Units | IN | REAL | mm /revol. | 电机转一圈所产生的位移 |
| Output | OUT | DINT | mm or mm/s | 转换后的位移或速度 |
表7
下面是该功能块的计算公式：
2.4.4 Q0_x_Home
功能块如图8，功能描述见表8。
图8
| 参数 | 类型 | 格式 | 单位 | 意义 |
| EXECUTE | IN | BOOL | 寻找参考点的执行位 | |
| Position | IN | DINT | Pulse | 参考点的位移 |
| Start_Dir | IN | BOOL | 寻找参考点的起始方向 | |
| （0=反向，1=正向） | ||||
| Done | OUT | BOOL | 完成位（1=完成） | |
| Error | OUT | BOOL | 故障位（1=故障） |
表8
该功能块用于寻找参考点，在寻找过程的起始，电机首先以 Start_Dir 的方向，Homing_Fast_Spd 的速度开始寻找；在碰到limit switch (“Fwd_Limit” or “Rev_Limit”)后，减速至停止，然后开始相反方向的寻找；当碰到参考点开关(input I0.0; with
Q0_1_Home: I0.1)的上升沿时，开始减速到 “Homing_Slow_Spd”。如果此时的方向与 “Final_Dir” 相同，则在碰到参考点开关下降沿时停止运动，并且将计数器HC0的计数值设为 “Position” 中所定义的值。
如果当前方向与 “Final_Dir” 不同，则必然要改变运动方向，这样就可以保证参考点始终在参考点开关的同一侧（具体是那一侧取决于 “Final_Dir”）。
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