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   1 模块介绍

   1.1 模块概述

   ET200S 1STEP步进模块输出脉冲控制步进电机驱动器，输出脉冲数决定步进电机移动的距离，输出脉冲频率决定步进电机的速度。

   模块订货号：6ES7138-4DC00-0AB0

   1.2 模块特性

   
   图1 1STEP 步进模块

    

   l  1个通道，可以用于控制1个步进电机

   l  参考点开关数字量输入

   l  外部停止或外部脉冲使能数字量输入

   l  脉冲和方向信号采用符合RS422电平差分输出

   l  输出最大频率204 kHZ

   l  输出最大脉冲数 1048575

   l  4个LED状态指示

   l  2种操作模式：寻找参考点模式、增量模式

    

    

    

   2 模块接线
   

   
   图2 1STEP 端子接线图

    

   l  端子1、5：脉冲信号差分输出

   l  端子4、8：方向信号差分输出

   l  端子2、3：外部停止或外部脉冲使能数字量输入DI（功能选择见4.2节）

   端子6、7：参考点开关数字量输入

    

    

   3 硬件配置

   1STEP 步进模块可以安装在ET200S接口模块或ET200S CPU模块后使用。

   本文中以IM151–7 CPU模块为例。 

    

   名称	订货号	数量
   IM151-7F CPU	6ES7151-7AA20-0AB0	1
   PM-E DC24 电源模块	6ES7138-4CA01-0AA0	1
   TM-P15S23-A0 端子模块	6ES7193-4CD20-0AA0	1
   1STEP 5V/204kHZ	6ES7138-4DC00-0AB0	1
   TM-E15S26-A1 端子模块	6ES7193-4CA40-0AA0	1
   STEP7 V5.4 SP5	6ES7 810–4CC08–0YA5	1

   表1 软硬件配置

    

    

   
   图3 ET200S 站配置图
   
   

   4 硬件组态及参数配置
   

   4.1 硬件组态

   1)  按照图2、图3完成ET200S站安装和接线。

   2)  打开STEP7,在管理器中新建一个项目，然后插入一个S7-300站。

   3)  进入硬件组态界面进行配置。选中IM151-7 CPU直接拖拽到站配置窗口中。

   
   图4 插入IM151-7 CPU
   

   4)  在4号槽和5号槽中分别插入PM-E DC24电源模块和1STEP步进模块。

   
   图5 硬件组态
   
   

   4.2 模块参数配置

   
   图6 1STEP 模块参数界面
   
   

   4.2.1 模块参数配置说明

   1) Group Diagnostic：组诊断。

   2) Base Frequency：基本频率，单位Hz，记作Fb。

   3) Multiplier n：倍增系数 n，取值范围1-255。此倍增系数决定启动停止频率 Fss，计算公式Fss=Fb×n。

   4) Time i：时间系数i，取值范围1-255。此时间系数决定加速度和减速度a，单位为Hz/ms，计算公式为a = Fb ×R / (i×0.128 ms)。

   5) Function DI：数字量DI输入功能选择，可以配置为外部脉冲使能输入或外部停火输入。缺省为外部脉冲使能输入。

   6) External Stop，Limit Stop：外部停止，限位停止信号类型，break contact为常闭信号，make contact为常看信号。缺省为常闭信号接入。

    

   4.2.2 本文例子采用参数

   本文例子参数配置即为图6中显示参数配置

   1)         不激活组诊断。

   2)         基本频率4Hz。

   3)         倍增系数1，启动停止频率 4Hz。

   4)         时间系数1，加速度减速度 31.25 Hz/ms。

   5)         外部脉冲使能输入。

   6)         外部停止输入、限位输入信号类型为常闭信号输入。

    

   5 程序编制

   5.1 模块输入输出地址分配

   1STEP 步进模块跟其它ET200S 功能模块类似，都是通过直接读写I/O地址对模块进行控制访问。

   反馈信号（输入），占用8个字节，输入地址分配见表2。

   控制信号（输出），占用8个字节，输出地址分配见表3。

   输入、输出地址分配变量具体描述参见 ET200S 位置控制操作手册，参考链接：

   /cs/document/9260790?caller=view&lc=en-CN

    

   
   表2 输入地址分配

    

   
   表3 输出地址分配

    

   5.2 项目示例程序

   为了便于对该模块地址中的位、字节、字等地址的读写，通过在梯形图编程环境中使用MOVE指令，将输入地址区 PIB272-PIB279传送到MB10-MB17，将MB20-MB27传送到PQB272-PQB279。对1STEP模块的读写访问通过MB地址区完成。

   1STEP 模块IO地址分配见图5。

   
   图7 项目示例程序
   
   

   6 模式说明及示例

   6.1 寻找参考点模式

   通过执行寻找参考点模式，对轴进行同步，即建立机械零点与电气零点对应关系。

   6.1.1 寻找参考点模式说明

   Mode=1

   参考点开关为常开信号接入

   寻找参考点输出频率 Fss、Fa

   Fss 启动停止频率，描述参见 4.2.1节

   Fa 输出频率 Fa = Fb ×G × R

   Fb：基本频率。1STEP 模块参数中配置，描述参见 4.2.1节。

   Multiplier G：倍增系数 G。取值范围1-255，模块输出地址字节0，参见表3。

   Reduction Factor R：减小系数R。模块输出地址字节4第7位，参加表3。模块输出地址4.7=0，R=1；模块输出地址4.7=1，R=0.1。

   
   图8 寻找参考点
   
   

   6.1.2 寻找参考点模式示例

   本文示例按照图8模式进行，即正方向寻找参考。

   1. 通过变量表写输出控制变量：

   
   图9 参考点模式控制变量

   1) M24.0=1  寻找参考点模式Mode=1

   2) M25.0=1、M25.1=1 由于之前模块参数配置限位开关信号为常闭输入，所以当没有软限位开关激活时，应该有信号输入。参见4.2.2节。

   3) M25.2=0  不激活软件脉冲使能信号。由于之前模块参数配置已经使能DI为外部脉冲使能信号输入，此时就不再使用内部软件脉冲使能信号。参见4.2.2节。

   4) 置位M24.4，然后复位M24.4（下降沿信号有效），启动寻找参考点模式。脉冲输出频率为Fa。

   5) MB20=1、M24.7=0 倍增系数G=1、减小系数R=1，Fa频率值为
   Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz。

    

   2．通过变量表读输入状态变量：

   
   图10 参考点模式状态变量

   1) M15.2=1外部脉冲使能信号激活。

   2) M15.0=1 驱动使能。

   3) 寻找参考点启动后，M14.0=1 位置任务激活，M15.7=1 位置操作执行中。等待参考点开关信号M15.1。

   4) M15.1=1 参考点信号达到，寻找参考点完成。M14.4=1，同步操作完成，M14.2=1 位置到达，M15.3=1 寻找参考点停止。

    

   6.2 增量模式

   增量模式是1STEP 主要工作模式。通过该工作模式可以控制步进电机按照给定的速度移动给定的距离。

   6.2.1 增量模式说明

   Mode=0

   输出脉冲数决定步进电机移动的距离，最大脉冲数1048575

   输出脉冲频率决定步进电机的速度

   增量模式输出频率  Fss、Fa

   方向信号作为启动信号

    

   注意：脉冲数对应的实际位移量和脉冲频率对应的实际速率由步进电机驱动器确定，不再1STEP模块中进行设置。

   6.2.2 增量模式示例

   1. 通过变量表写输出控制变量：

   
   图11 增量模式控制变量

   1) M24.0=0  增量模式Mode=0

   2) M25.0=1、M25.1=1 由于之前模块参数配置限位开关信号为常闭输入，所以当没有软限位开关激活时，应该有信号输入。参见4.2.2节。

   3) MB20=1、M24.7=0 倍增系数G=1、减小系数R=1，输出频率 Fa为
   Fa = Fb ×G × R=4Hz×1×1=4Hz。

   4) 输出脉冲数，通过MB21-23组成20位地址长度用于存放脉冲数，最大值即为 0xFFFFF=1048575

       MB21 输出脉冲数（位16-位19）

       MB22 输出脉冲数（位8-位15）

       MB23 输出脉冲数（位0-位7）

       MB21 位20-位23没有使用

   本示例中赋值为0x100，即256个脉冲。 

   5) 置位M24.4，然后复位M24.4（下降沿信号有效），启动增量模式，正方向移动。

    

   2．通过变量表读输入状态变量：

   
   图12 增量模式状态变量

   1）增量模式启动后，M14.0=1 位置任务激活，M15.7=1 位置操作执行中。

   2）MD10 显示剩余脉冲数，图12显示还有220个脉冲没有发送。

   3）MD10=0 脉冲发送完成，M14.0、M15.7清零，M14.2=1 位置到达。增量模式输出完成。

       本文针对ET200S 1STEP步进模作了基本介绍和基本操作说明。如要了解更多关于此模块的使用方法、诊断方法、技术参数等内容，请参见模块手册《ET 200S Position Operating Instructions》。该手册可以通过下面的链接下载：

   /cs/document/9260790?caller=view&lc=en-CN

   关键词
   ET200S，1STEP，功能模块，步进，脉冲输出 

   长沙

1  ET 200SP介绍

ET 200SP是西门子推出的新一代分布式I/O系统，在结构设计上采用了与ET 200S类似的紧凑式设计，目前已覆盖ET 200S的主要功能，接口模块IM155-6PN ST与IM155-6 DP HF支持最多32个模块；IM155-6 HF支持最多64个模块，信号模块支持热插拔，集成PROFIenergy功能，I/O模块支持电源分组，支持组态控制功能。由于信号模块提高了集成度，使得使用ET 200SP配置相同数量的I/O信号比使用ET 200S，体积减少50%；改变了模板供电方式，无需PM-E模板；模板功能进行了整合，减少了模块的种类；系统集成了电源模块，从而无需单独的电源模块；采用的100MBit/s 背板总线，使背板数据刷新速度得到极大提高；采用快速接线技术，接线无需工具；安装导轨为标准的DIN35导轨。

目前ET 200SP的接口模块有3种类型，分别为IM 155-6 PN ST、IM 155-6 PN HF和IM 155-6 DP HF，主要区别见下表：

其中BA 2×RJ45标准总线适配器和快连式总线适配器BA2×FC均可用于IM155-6PN ST及IM 155-6PN HF，二者的区别如下图1所示：

图  1 BA 2×RJ45与BA2×FC的区别

2xRJ45标准总线适配器（Bus Adapter）

使用标准的RJ45接头

抗震性能可达 1g

如果插口损坏，只需替换总线适配器

2xFC快连式总线适配器

提高抗震性，可达5g

提高电磁兼容性

一个完整的ET 200SP的系统至少由以下部件构成：

接口模块：连接分布式ET 200SP与控制器或DP主站，通过背板总线实现与I/O模块的数据交换；

BaseUnit：信号模块安装的基座，并提供接线端子用于IO信号的连接及电源信号的连接，同时BaseUnit还可提供电源分组功能，该功能的实现通过选择带电源分组功能的BaseUnit实现，带有电源分组能力的BaseUnit均为浅色，在下列情况下，必须采用带电源分组能力的BaseUnit；

?       ET 200SP接口模块后的首个BaseUnit；

?       一个电位组的所有I/O模块及负载的总供电负荷已超过10A；

?       模块间的AUX辅助接线端子所接电压等级不同；

?       由于RQ 4×120VDC-230VAC/5A NO ST数字量输出模块只能使用不带电位分组功能的 BaseUnit ，因此如果一个分布式ET 200SP上只有RQ 4×120VDC-230VAC/5A NO ST数字量输出模块，则这些模块左侧必须有一个带电位分组功能的BaseUnit。 

I/O模块：安装在BaseUint上，用于I/O信号的处理；

服务器模块：完成ET 200SP的组态，并断开ET 200SP的背板总线，该模块已包含在ET 200SP接口模块的订货号中，与接口模块一同供货。

一个完整的ET 200SP系统见下图2所示：

图  2 ET200SP系统示意图

  各组件功能见下表：

在组态软件中可以为  IM 155-6 PN ST选择  2  个组态： 

●   不带输入数据的组态 

●   带有输入数据的组态 

如使用带有输入数据的组态，用户可以对每个信号模块供电状态进行诊断，如IM 155-6 PN ST最多支持32个模块，每个 I/O 模块对应一个Bit位来指示本模块电源电压L+ 的状态，该信息在接口模块输入数据中，字节  0  到3 如下所示。   

通过读取相应的Bit位，可获得相应的模块电压L+的状态。

对于IM 155-6 PN HF ，通过组态不同的服务器模块，除可检测电源电压外，还可实现对输入信号反馈电压的状态进行检测，该功能的实现详见以下手册：

http://support.automation.siemens.com/CN/view/en/63257531/0/zh

2        ET 200SP组态

2．1          ET 200SP组态要求

TIA Portal从 V11 SP2起可对ET 200SP进行配置（需安装HSP0024），更高版本的TIA Portal已将ET 200SP在硬件中集成。

STEP7 V5.5 从SP2 开始，可通过安装GSD文件的方法对ET 200SP进行配置，ET 200SP PROFINET接口模块IM 155-6 PN ST（6ES7155-6AA00-0BN0）和IM 155-6 PN HF （6ES7155-6AU00-0CN0）的GSD文件下载地址如下：

http://support.automation.siemens.com/CN/view/en/57138621

ET 200SP PROFIBUS接口模块IM 155-6 DP HF（6ES7155-6BA00-0CN0）的GSD文件下载地址如下：

/cs/document/73016883?caller=view&lc=en-CN

安装GSD文件的方法，在这里不再阐述，详见其它文档。

本文档实际的硬件配置如下图3所示，该ET 200SP由从左至右依次为AI、AQ、DI和DQ，模拟量模块通常接各种仪表信号，数字量输入模块通常接开关/按钮，数字量输出模块通常接指示灯及继电器等，如用户希望模拟量信号与数字量信号供电的分开，以便于日后的维护，则此类要求也可通过电源分组来实现，图3的电源分组情况即按照此类要求进行配置，详见下图：

图  3 ET 200SP实际配置

2.1.1       在TIA Portal中的组态步骤

本节主要讲述如何在TIA Portal中配置分布式IO站ET 200SP的操作步骤，所使用软件为STEP7 Professional V12。

打开“TIA Portal V12”，点击“添加新设备”根据实际的控制器型号，添加一个新的设备，这里以一个S7-1500 CPU 1516-3PN/DP为例进行操作，如下图4所示。

图  4添加控制器

控制器添加成功后，在控制器的“属性”—>“常规”—>“PROFINET接口”—>“以太网地址”菜单下激活控制器的PN接口，并为此PN口分配IP地址，子网掩码等；如果需要，可修改该PN口的PROFINET设备名称。

图  5网络设置

转到“网络视图”下，从“硬件目录”—>“分布式IO”，添加一个ET 200SP站。

图  6添加ET 200SP

点击该ET 200SP站图标左下方的“未分配”，从列出的PROFINET IO控制器中，选择该ET 200SP要连接的控制器接口；或者也可以直接用拖拽的方式，用鼠标从控制器相应的PN口和IO 设备的PN口之间建立Profinet的连接关系，如图7所示。

图  7分配IO控制器

Profinet的控制器和IO设备间的连接关系建立完毕后，ET 200SP和其所属的PROFINET 控制器之间出现了如右图所示的一条断续的绿线，同时IO 设备的左下角出现PLC_1字样，表明控制器与IO设备间的PROFINET 连接建立完成，见图8。

图  8 IO控制器分配完成

打开“设备视图”界面，根据实际模块配置数量及前后顺序，从右侧“硬件目录”中选择相应的模板进行组态，该步骤不再详细阐述，需要注意的是，在ET 200SP中，“服务器模块”必须要手动添加到硬件组态中，否则硬件编译不能通过。实例中从左到右依次组态了AI-AO-DI-DO四个模板。

图  9配置服务器模块

根据图1所示的实际电位组分组情况，对电位组进行分组。如右图所示，4个模块分2个电位组，模拟量为1组，数字量为1组，则需要在DI模块的“常规”—“电位组”下选择“启用新的电位组”。每个电位组的第一个模块需要供电，且BaseUnit颜色在组态中也变为白色，与实际颜色一致，如下图 10所示。

图  10创建一个新电位组

根据实际信号类型，打开模板的“属性”--“常规”，对每个模板进行组态；如需相关诊断功能，则需激活相应的设置，具体步骤不再阐述，操作界面如下图11所示。

图  11设置诊断信息

如果需要，可打开接口模板的“属性”—“PROFINET接口”页面，对ET 200SP的IP地址，设备名称进行修改；也可根据实际需要，修改数据刷新时间等参数。

图  12修改PROFINET参数

至此，ET 200SP在TIA Portal中的组态已完成，项目编译无误后，可将项目下载到PLC，之后需要为ET 200SP分配设备名称，在“网络视图”下鼠标点击PROFINET网络后点右键，在弹出的菜单中选择“分配设备名称”，如下图所示。

图  13分配设备名称1

在弹出的“分配PROFINET设备名称”界面中，通过下拉菜单，选择需要分配的设备名称，可以通过“仅显示同一类设备”等选项，对可访问的节点进行过滤，如果有多个ET 200SP无法区分，可通过ET 200SP接口模块的“MAC address”进行区分，或者通过选中所列出的设备后，点左侧的“闪烁LED”按钮，对应的ET 200SP的LED灯会闪烁。确定设备后，点击所选的设备，点右侧的“Assign name”按钮分配设备名称，如下图所示：

图  14分配设备名称2

分配完设备名称后，可点击如下图所示的刷新按钮进行查看，可以看到ET 200SP已获得设备名称及IP地址，IP地址无须单独分配，分配设备名称后，IP地址会自动分配下去。如下图所示：

图  15查看已分配的设备名称

至此，ET 200SP硬件配置、下载及分配设备名称操作已完成，如以上操作均无误，ET 200SP即与PLC建立通讯关系了，可以通过查看ET 200SP 的LED灯RN来查看，RN为常亮，则表明通讯已建立。

注意!

组态的电位组分组与实际分组必须一致，否则下载后ET 200SP会报故障！

服务器模块必须组态，否则编译会报错误，提示服务器模块缺失！

2.1.2       在STEP7 V5.5中的组态步骤

本节主要讲述如何在经典的STEP7 V5.5中配置分布式IO，ET 200SP的操作步骤，所使用软件为STEP7 V5.5 SP3。

使用本文2.1章节中提供的ET200SP接口模块的GSD下载链接，下载GSD文件，并进行安装，安装完成后，在STEP7硬件目录中所处的位置如图16及图17所示：

图  16PN接口的ET 200SP在STEP7硬件目录中所处位置

图  17 DP接口的ET 200SP在STEP7硬件目录中所处位置

新建一个STEP7项目，本例程使用S7-319-3 PN/DP，为CPU的PN口设置IP地址及设备名称，并将其连接到以太网络上或者新建一个以太网络（有关如何创建一个新的S7-300PLC站，本文不再阐述，请参阅其其它相关文档）。步骤如下图 18所示：

图  18在STEP7中添加一个CPU

将ET 200SP配置为S7-300 PLC的一个I/O设备，如需使用带有输入数据的组态，使用“IM 155-6 PN ST S V1.0”进行配置，在此种配置模式下，可对I/O模块上的电源L+ 供电状态进行诊断，故此模式下，ET 200SP的接口模块占用4个字节的输入数据，如下图19所示（本文档使用该方法进行配置）：

图  19添加一个带输入数据的ET 200SP站

如不使用带有输入数据的组态，则可根据设备固件版本选择使用“IM 155-6 PN ST V1.0”或“IM 155-6 PN ST V1.1”进行配置，在此种配置模式下，不能对模块的L+ 供电状态进行诊断，所以ET 200SP接口模块没有占用输入地址，如下图20所示（本文没有采用该方法进行配置）：

图  20添加一个不带输入数据的ET 200SP站

为ET 200SP分配IP地址及设备名称，并根据实际ET 200SP配置的模块型号和数量，继续添加其它I/O 信号模块，该步骤不再详细阐述，并在所有I/O模块的最后配置服务器模块，服务器模块所处位置记配置方法如下图 21所示：

图  21在STEP 7中为ET200SP添加服务器模块

双击打开I/O模块的属性窗口“Properties”下的“Parameters”，在该页面下为每个I/O模块配置具体属性，如：通道信号类型、是否激活相关的诊断功能等，并在该页面的最下方，对模块供电（即电位分组）进行配置，如此模块是一个新的电位组，则选择“Enable new potential group”,否则选择“Use potential group of the left module”，根据本文档照片所示的实际配置，为第1个模块及第3个模块均单独有供电电源，故为此2个模块选择“Enable new potential group”，如下图22所示。

图  22使能新的电位组

如果有需要，可以对ET  200SP的数据刷新时间、刷新模式及Profinet看门狗时间进行修改，如下图23所示。

图  23修改ET 200SP数据刷新时间

至此，ET 200SP在STEP 7中的组态已完成，硬件编译无误后即可将项目下载到PLC中，然后需要对ET 200SP分配设备名称，分配设备名称的步骤如下，在硬件配置界面PLC-->Ethernet-->Assign Device Name打开操作界面，如下图所示：

图  24在STEP 7 V5.5中分配设备名称1

在“Assign device name”界面下，选择设备名称，点击所列出的设备，点右侧的“Assign name”按钮分配设备名称，如果有多个ET 200SP无法区分，可通过ET 200SP接口模块的“MAC address”进行区分，或者通过选中所列出的设备后，点右侧的“Flashing on”按钮，对应的ET 200SP的LED灯会闪烁。

图  25在STEP 7 V5.5中分配设备名称1

分配完设备名称后，可点击“Update”按钮进行查看，如下图所示，可以看到ET 200SP已获得设备名称及IP地址，IP地址无须单独分配，分配设备名称后，IP地址会自动分配下去。

图  26在STEP 7 V5.5中查看已分配的设备名称

至此，ET 200SP硬件配置、下载及分配设备名称操作已完成，如以上操作均无误，ET 200SP即与PLC建立通讯关系了，可以通过查看ET 200SP 的LED灯RN来查看，RN为常亮，则表明通讯已建立。

下载配置到PLC后，新建变量表，在变量表中监视I/O  模块上电源电压  L+  的状态，即硬件配置中ET 200SP接口模块所占用的4个输入字节，本配置中为IB10~IB13 ，此ET200 SP配置了4块I/O模块，相关信号状态如下图27所示：

图  27通过变量监视表查看模块电源电压L+

注意!

使用STEP7 V5.5通过安装GSD文件的方式对ET200SP进行组态时，无论在配置环节还是编译环节，STEP7不会对ET200SP的完整性及组态的正确与否进行检查！如：没有配置信号模块，缺少服务器模块，电源分组错误等！

但下载错误的配置到PLC后，ET 200SP会报故障！

由于ET200SP的第一块信号模板必须使用有电位分组能力的BaseUnit来进行供电，所以在STEP 7 V5.5中，首个模块必须手动使能“Enable new potential group”功能！

3        ET 200SP常见错误

下载配置后，在线查看ET 200SP站不通,RN闪烁。

对于采用PN接口的ET 200SP，通常是因为ET 200SP没有分配设备名称或网络上有IP地址冲突所致，PROFINET的设备，需要分配设备名称才能正常工作（就好比DP从站需要站地址一样），分配设备名称操作步骤见前面的介绍。

对于采用DP接口的ET 200SP，请检查DP站地址是否设置正确，且应牢记DP从站站地址改变后，需要重新上电新的DP地址才有效。

ET 200SP RN常亮，ER闪烁。

此故障通常为组态错误，请检查电位组设置及分组是否与实际一致；对于采用STEP 7 V5.5配置的项目，还需要检查硬件配置中是否配置了服务器模块。

4        订货信息

ET 200SP接口模块

数字量I/O模块

模拟量I/O模块

CM通信模块

BaseUnit

BaseUint的简单选型可根据下表选择，如需了解详细的BaseUnit选型相关事宜及注意事项，请参阅下载中心文档《ET 200SP BaseUnit使用入门》。

常用附件

注：文档涉及到西门子产品如下：

 表1 产品列表