7 6 5 4 3 2 __________________________________________________________________________________________________ 1

(1)

______________

技术功能概述 1

定位 2

使用模拟输出定位 3

使用数字输出定位 4

计数、频率测量和脉冲宽度

调制 5

点对点通讯 6

控制 7

SIMATIC S7-300

CPU 31xC 技术功能

操作说明

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(2)

危险

表示如果不采取相应的小心措施，将会导致死亡或者严重的人身伤害。

警告

表示如果不采取相应的小心措施，可能导致死亡或者严重的人身伤害。

小心

带有警告三角，表示如果不采取相应的小心措施，可能导致轻微的人身伤害。

小心

不带警告三角，表示如果不采取相应的小心措施，可能导致财产损失。

注意

表示如果不注意相应的提示，可能会出现不希望的结果或状态。

当出现多个危险等级的情况下，每次总是使用最高等级的警告提示。如果在某个警告提示中带有警告可能导致人身伤害的警告三角，则可能在该警告提示中另外还附带有可能导致财产损失的警告。

合格的专业人员

仅允许安装和驱动与本文件相关的附属设备或系统。设备或系统的调试和运行仅允许由合格的专业人员进行。本文件安全技术提示中的合格专业人员是指根据安全技术标准具有从事进行设备、系统和电路的运行，接地和标识资格的人员。

按规定使用

请注意下列说明：

警告

设备仅允许用在目录和技术说明中规定的使用情况下，并且仅允许使用西门子股份有限公司推荐的或指定的其他制造商生产的设备和部件。设备的正常和安全运行必须依赖于恰当的运输，合适的存储、安放和安装以及小心的操作和维修。

商标

所有带有标记符号 ® 的都是西门子股份有限公司的注册商标。标签中的其他符号可能是一些其他商标，这是出于保护所有者权利的目地由第三方使用而特别标示的。

责任免除

我们已对印刷品中所述内容与硬件和软件的一致性作过检查。然而不排除存在偏差的可能性，因此我们不保证印刷品中所述内容与硬件和软件完全一致。印刷品中的数据都按规定经过检测，必要的修正值包含在下一版本中。

Siemens AG Automation and Drives Postfach 48 48 90437 NÜRNBERG 德国

A5E00432666-04

Ⓟ 02/2007

本公司保留技术更改的权利

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(3)

前言

本手册用途

本手册全面概述了 CPU 31xC 集成的技术功能。

本手册是为使用基于 SIMATIC 过程控制系统的技术功能实现控制任务的系统和控制工程师而编写的。

经验要求

为了理解本手册的内容，您应具备一些自动化工程方面的经验。

本手册的有效性

本手册对具有下列硬件和软件版本的 CPU 有效：

CPU 约定：版本

本手册介绍了下列 CPU：

订货号

固件硬件

CPU 312C 6ES7312-5BD01-0AB0 V2.0.0 01

CPU 313C 6ES7313-5BE01-0AB0 V2.0.0 01

CPU 313C-2 PtP 6ES7313-6BE01-0AB0 V2.0.0 01 CPU 313C-2 DP 6ES7313-6CE01-0AB0 V2.0.0 01 CPU 314C-2 PtP 6ES7314-6BF01-0AB0 V2.0.0 01 CPU 314C-2 DP

CPU 31xC

6ES7314-6CF01-0AB0 V2.0.0 01

说明

本文档包包含截止到出版时所有可用模块的说明。

我们保留另行增加关于新模块和现有模块新版本的最新产品信息的权利。

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(4)

CPU 31xC 技术功能

4 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

相对于先前版本的变更

在上述版本中，CPU 31xC 加入了下列新功能：

计数子模块：

● 在计数操作模式下，当前的计数值可通过直接访问计数子模块的输入地址读取。

● 在频率测量操作模式下，当前的频率值可通过直接访问计数子模块的输入地址读取。

● 在计数和频率测量操作模式下，可分步设置轨迹 A/脉冲、轨迹 B/方向和硬件门信号的最大频率。

● 可在脉冲宽度调制操作模式下分步设置硬件门信号的最高频率。

● 可在计数操作模式下分步设置锁存信号的最高频率。

定位子模块：

● 使用数字输出和模拟输出进行定位时，可分步设置位置反馈信号（编码器信号 A、B、N）

的最高计数频率。

● 使用数字输出和模拟输出进行定位时，可设置长度测量和参考点转换信号的最大频率。

● 使用模拟输出进行定位时，除了使用 +/-10 V (+/-20 mA) 的驱动控制外，

还要使用 0...10 V (0...20 mA) 的第二种控制模式以及一个附加的方向信号。

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(5)

本手册的构成

本手册是 CPU 31xC 文档包的组成部分。

参考手册/手册

• PLC S7-300，

CPU 规范 CPU 312 IFM 到 CPU 318-2 DP

• S7-300

CPU 31xC 和 CPU 31x，技术规范

CPU 的功能、安装和技术规范的说明。

手册

• S7-300 自动化系统 CPU 31xC 技术功能

（→ 您当前正在阅读的手册）

• CD-ROM：“实例”

特定技术功能的描述：

• 定位

• 计数

• 点对点连接

• 控制

CD 中包含了技术功能的实例。

软件安装手册/操作说明

• S7-300 自动化系统

硬件和安装：CPU 312 IFM -- 318-2 DP

• S7-300 自动化系统

硬件和安装：CPU 31xC 和 CPU 31 x

S7-300 的组态、安装、接线、寻址和调试的说明。

参考手册

• S7-300 自动化系统模块数据

信号模块、电源模块和接口模块的功能说明和技术数据。

指令列表

• PLC S7-300，

CPU 规范 CPU 312 IFM 到 CPU 318-2 DP

• S7-300 指令列表

CPU 31xC、CPU 31x、IM 151-7 CPU、BM 147-1 CPU、

BM 147-2 CPU

CPU 指令及其执行时间的列表。

可执行块 (OB/SFC/SFB) 及其执行时间的列表。

入门指南

• 自动化系统 S7-300 入门指南集提供以下“入门指南”文档：

• CPU 31x：调试

• CPU 31xC：调试

• CPU 314C：使用模拟输出定位

• CPU 314C：使用数字输出定位

• CPU 31xC：计数

• CPU 31xC：点对点连接

• CPU 31xC：控制

“入门指南”文档通过运行具体实例，引领您完成从每个调试步骤到功能应用的整个过程。

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(6)

6 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

更多支持

如果您有任何技术问题，请联系您的西门子代表或负责的代理商。

可在以下网站上找到有关联系人的信息：

http://www.siemens.com/automation/partner

可在以下网站上获得各种 SIMATIC 产品和系统的技术文档向导：

http://www.siemens.de/simatic-tech-doku-portal 在线目录和订购系统位于：

http://mall.automation.siemens.com/

培训中心

西门子提供许多培训课程，帮助您熟悉 SIMATIC S7 自动化系统。预知详情，请联系当地培训中心或位于 D 90327 Nuremberg, Germany 的培训中心总部。

电话：+49 (911) 895-3200 网址：http://www.sitrain.com

技术支持

您可通过以下方式联系所有 A&D 产品的技术支持部门

● 通过提交支持请求 (Support Request) Web 表单，网址为：

http://www.siemens.de/automation/support-request

● 电话：+ 49 180 5050 222

● 传真：+ 49 180 5050 223

有关 Siemens 技术支持的详细信息，请访问我们的网站 http://www.siemens.de/automation/service

在线服务与支持

除文档之外，我们在 Internet 上提供了一个综合的在线知识库，网址为：

http://www.siemens.com/automation/service&support 在此处您将找到：

● 不断为您提供产品最新信息的新闻快递。

● 在“服务和支持”中通过“搜索”功能找到所需文档。

● 论坛，世界各地的用户和专家在此交流想法。

● 您当地的自动化与驱动产品代表。

● 有关现场服务、维修和备件的信息。在“服务”部分还提供了更多可用信息。

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(7)

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(8)

8 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

3.5 调整参数... 70

3.5.1 重要安全规则... 70

3.5.2 确定模块参数及其作用... 70

3.5.3 SFB 参数的作用 ... 72

3.5.4 检查监视时间... 73

3.6 错误处理和中断... 75

3.6.1 系统功能块 (SFB) 中的错误消息 ... 75

3.6.2 在用户程序中判断出错... 76

3.6.3 组态和判断诊断中断... 78

3.7 安装实例... 80

3.8 规范... 81

3.8.1 增量编码器... 81

3.8.2 错误列表... 83

3.8.3 参数分配窗口的模块参数 - 概述 ... 87

3.8.4 SFB ANALOG (SFB44) 的背景数据块的参数 ... 89

4 使用数字输出定位... 93

4.1 接线... 93

4.1.1 重要安全规则... 93

4.1.2 接线规则... 94

4.1.3 用于使用数字输出定位的端子... 95

4.1.4 连接组件... 97

4.1.5 用于数字输出的断路器... 98

4.2 参数组态... 100

4.2.1 参数组态的基本信息... 100

4.2.2 使用参数分配窗口进行组态... 101

4.2.3 基本参数... 101

4.2.4 驱动器参数... 102

4.2.5 轴参数... 107

4.2.6 编码器参数... 110

4.2.7 组态诊断... 111

4.3 集成到用户程序中... 112

4.4 用于使用数字输出定位的功能... 113

4.4.1 使用数字输出定位（快行/蠕行速度） ... 113

4.4.2 SFB DIGITAL (SFB 46) 的基本组态... 117

4.4.3 点动模式... 120

4.4.4 参考点逼近... 122

4.4.4.1 参考点逼近 - 工作原理... 122

4.4.4.2 参考点逼近 - 步骤... 126

4.4.5 相对增量逼近模式... 128

4.4.6 绝对增量逼近模式... 131

4.4.7 指定参考点... 134

4.4.8 删除剩余行程... 137

4.4.9 长度测量... 138

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(9)

4.5 调整参数...140

4.5.1 重要安全规则...140

4.5.2 确定模块参数及其作用...140

4.5.3 SFB 参数的作用 ...141

4.5.4 检查监视时间...142

4.6 错误处理和中断...143

4.6.1 系统功能块 (SFB) 中的错误消息...143

4.6.2 在用户程序中判断出错...144

4.6.3 组态和判断诊断中断...146

4.7 安装实例...148

4.8 规范...149

4.8.1 增量编码器...149

4.8.2 错误列表...151

4.8.3 参数分配窗口的模块参数 - 概述...155

4.8.4 SFB DIGITAL (SFB46) 的背景数据块的参数 ...157

5 计数、频率测量和脉冲宽度调制... 159

5.1 概述...159

5.1.1 操作模式和特性 - 概述 ...159

5.1.2 功能范围 - 概述 ...160

5.1.3 计数器组件应用 - 概述 ...161

5.2 接线...162

5.2.1 接线规则...162

5.2.2 针脚分配...163

5.2.3 连接组件...167

5.3 参数组态...168

5.3.1 使用参数分配窗口进行组态...168

5.3.2 基本参数...169

5.3.3 连续、单独和周期计数参数...170

5.3.4 频率测量...172

5.3.5 脉冲宽度调制...174

5.4 在用户程序中实现功能...175

5.5 计数 - 功能说明 ...177

5.5.1 基本计数术语...177

5.5.2 连续计数...179

5.5.3 单循环计数...180

5.5.4 周期性计数...183

5.5.5 通过用户程序控制计数器...186

5.5.6 通过请求接口读写计数器...189

5.5.7 计数器 FB...192

5.5.8 计数器输入...193

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(10)

10 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

5.6 频率测量功能描述... 202

5.6.1 频率测量，步骤... 202

5.6.2 通过用户程序控制频率计数器... 204

5.6.3 为频率测量读写请求接口... 207

5.6.4 频率计数器的功能块... 209

5.6.5 频率计数器输入... 210

5.6.6 频率测量的门功能... 210

5.6.7 频率测量输出的反应... 211

5.6.8 频率测量和硬件中断... 212

5.7 脉冲宽度调制功能说明... 213

5.7.1 脉冲宽度调制的步骤... 213

5.7.2 通过用户程序控制脉冲宽度调制... 214

5.7.3 为脉冲宽度调制读写请求接口... 216

5.7.4 脉冲宽度调制功能块... 218

5.7.5 脉冲宽度调制的门功能... 219

5.7.6 设置脉冲串的参数... 220

5.7.7 脉冲宽度调制输出的反应... 222

5.7.8 脉冲宽度调制和硬件中断... 222

5.8 错误处理和中断... 223

5.8.1 错误显示... 223

5.8.2 系统功能块 (SFB) 的错误消息... 223

5.8.3 组态诊断中断... 225

5.8.4 组态硬件中断... 227

5.9 安装实例... 230

5.10 规范... 231

5.10.1 功能 ... 231

5.10.2 增量编码器 ... 233

5.10.3 错误列表... 235

5.10.4 模块参数（概述） ... 237

5.10.5 SFB 的背景 DB ... 241

6 点对点通讯... 247

6.1 概述... 247

6.1.1 产品描述... 247

6.1.2 通讯伙伴... 248

6.1.3 PtP 通讯的组件 ... 248

6.1.4 (RS422/485) 接口的属性... 249

6.1.5 串行传输字符... 250

6.2 接线... 252

6.2.1 接线规则... 252

6.2.2 连接串行电缆... 253

6.3 参数组态... 254

6.3.1 参数类型... 254

6.3.2 使用参数分配窗口进行组态... 255

6.3.3 基本参数... 256

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(11)

6.3.4 ASCII 驱动程序的参数分配数据...257

6.3.5 3964(R) 程序的参数分配数据...264

6.3.6 用于 RK 512 通讯的参数分配数据 ...267

6.4 在用户程序中实现连接...268

6.5 通讯功能...269

6.5.1 ASCII/3964(R) 的通讯功能...269

6.5.1.1 ASCII/3964(R) 的通讯功能 - 基本功能...269

6.5.1.2 用 SFB 60“SEND_PTP”发送数据...269

6.5.1.3 用 SFB 61“RCV_PTP”接收数据 ...272

6.5.1.4 用 SFB 62“RES_RCVB”清除接收缓冲区...274

6.5.2 RK 512 通讯功能...276

6.5.2.1 RK 512 计算机连接的通讯功能 - 基本功能 ...276

6.5.2.2 用 SFB 63“SEND_RK”发送数据...277

6.5.2.3 用 SFB 64“FETCH_RK”获取数据...281

6.5.2.4 用 SFB 65“SERVE_RK”接收/提供数据 ...285

6.5.2.5 实例：使用处理器间通讯标志 ...288

6.5.2.6 实例：带处理器间通讯标志的 SEND_RK ...289

6.5.3 有关系统功能块编程的信息...290

6.6 调试...292

6.6.1 调试接口硬件...292

6.7 错误处理和中断...293

6.7.1 错误定位和诊断...293

6.7.2 系统功能块 (SFB) 的错误消息...293

6.7.3 响应消息帧中的错误 ID ...294

6.7.4 组态和判断诊断中断...295

6.8 安装实例...296

6.9 协议说明...297

6.9.1 使用 ASCII 驱动程序传输数据...297

6.9.1.1 使用 ASCII 驱动程序传输数据 – 基本信息 ...297

6.9.1.2 使用 ASCII 驱动程序发送数据...298

6.9.1.3 使用 ASCII 驱动程序接收数据...300

6.9.1.4 数据流控制/握手...306

6.9.2 用 3964(R) 程序传输数据...307

6.9.2.1 用 3964(R) 程序传输数据 – 基本信息 ...307

6.9.2.2 用 3964(R) 发送数据 ...309

6.9.2.3 用 3964(R) 接收数据 ...310

6.9.2.4 用 3964 (R) 程序发送和接收时的错误处理 ...312

6.9.2.5 3964(R) 程序启动顺序 ...314

6.9.2.6 用 3964(R) 程序发送 ...315

6.9.2.7 用 3964(R) 程序接收 ...316

6.9.3 用 RK 512 计算机连接传输数据...319

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(12)

12 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

6.10 规范... 331

6.10.1 常规规范... 331

6.10.2 ASCII 驱动程序的规范... 332

6.10.3 3964(R) 程序的规范 ... 333

6.10.4 RK 512 计算机连接的规范 ... 334

6.10.5 最小 CPU 周期数... 334

6.10.6 传输时间... 335

6.10.7 电缆 ... 336

6.10.8 错误消息... 340

6.10.9 SFB 的参数... 348

7 控制... 353

7.1 概述... 353

7.1.1 集成控制的原理... 353

7.1.2 基本信息... 355

7.2 接线... 357

7.2.1 接线规则... 357

7.3 参数组态... 358

7.3.1 用参数分配窗口组态 SFB... 358

7.4 在用户程序中实现控制... 359

7.5 功能说明... 360

7.5.1 用 SFB 41“CONT_C”实现连续控制 ... 360

7.5.2 使用 SFB 42“CONT_S”进行步控制 ... 366

7.5.3 用 SFB 43“PULSEGEN”生成脉冲 ... 371

7.6 诊断/错误处理... 380

7.7 安装实例... 380

索引... 381

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(13)

表格

表格 3-1 连接器 X1 的针脚分配...26

表格 4-2 控制模式参数...155

表格 4-3 控制模式的含义...155

表格 4-4 其它驱动器参数...155

表格 5-1 输入参数...215

表格 5-2 输出参数...215

表格 5-3 频率范围...231

表格 5-4 可能出现错误指示的测量范围...231

表格 5-5 事件类别 01 (01H)：“计数，SFB 参数 (SFB 47) 中的参数分配错误” ...235

表格 5-6 事件类别 02 (02HH)：“频率测量，SFB 参数 (SFB 48) 中的组态错误”...235

表格 5-7 事件类别 04 (04H)：“脉冲宽度调制，SFB 参数 (SFB 49) 中的组态错误”...236

表格 5-8 事件类别 128 (80H)：“全局 SFB 参数中的组态错误” ...236

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(14)

14 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

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(15)

技术功能概述 1

概述

根据 CPU 类型，支持下列技术功能：

CPU 定位计数点对点通讯控制

CPU 312C – 2 个通道分别用于

计数、频率测量

（最大 10 kHz）

或脉冲宽度调制 (2.5 kHz)

– –

CPU 313C – 3 个通道分别用于

计数、频率测量

（最大 30 kHz）

– 是

CPU 313C-2 DP – 3 个通道分别用于计数、频率测量

（最大 30 kHz）

– 是

CPU 313C-2 PtP – 3 个通道分别用于计数、频率测量

（最大 30 kHz）

ASCII（19.2 kbps 全双工，

38.4 kbps 半双工）

3964R (38.4 kbps)

是

CPU 314C-2 DP 有 1 个通道可用于模拟或数字输出

4 个通道 ¹分别用于计数、频率测量

（最大 60 kHz）

– 是

CPU 314C-2 PtP 有 1 个通道可用于模拟或数字输出

4 个通道 ¹ 分别用于计数、频率测量

（最大 60 kHz）

ASCII（19.2 kbps 全双工，

38.4 kbps 半双工）

3964R (38.4 kbps) RK512 (38.4 kbps)

是

1 使用定位通道时，仅两个通道可用

访问技术功能使用的 I/O

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(16)

16 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

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(17)

定位 2

2.1 受控定位器所支持的模式

2.1.1 用模拟输出进行定位控制

引言

CPU 支持使用模拟输出控制定位。

特性

用模拟输出控制的定位有以下特点：

● 驱动器是通过永久分配的模拟输出，电压为 +/-10 V（针脚 16）或电流为 +/-20 mA（针脚 17），或者电压为 0 到 10 V（针脚 16）或电流为 0 到 20 mA（针脚 17），和一个附加的用于方向信号的 24 V 数字输出（X2，针脚 29）共同控制的。

● 通过一个永久分配的 24V 数字输出（X2，针脚 28）控制制动器或启用驱动器。

● 例如，通过转换器可连接伺服驱动电机，或通过频率转换器可连接异步电机。

● 24 V 增量编码器用于位置反馈。

● 可组态加速度和减速度来运行。

● 首先，轴加速到指定速度。在达到离目标的指定距离内后，减速到较低速度（蠕行速度）。

就在轴将要达到目标时，驱动器在指定距离处断电。CPU 可以监视此过程中的目标逼近。

● 在参数中指定速度、减速和目标逼近误差。

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(18)

18 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

2.1.2 使用数字输出来控制定位

引言

CPU 支持用数字输出来控制定位（快行/蠕行速度控制）。

特性

用数字输出控制的定位（快行/蠕行速度控制）有以下特点：

● 驱动器通过 4 个永久分配的 24 V 数字输出控制。这些数字输出根据组态的控制类型，来控制方向和速度阶段（快行/蠕行速度）。

● 可通过接触器组合来连接多速度、电极切换电机，或通过具有固定速度设置的频率转换器连接多个异步电机。

● 24-V 增量编码器用于位置反馈。

● 首先，以指定速度（快行速度）逼近目标。在达到离目标的指定的距离内后，速度减到较低速度（蠕行速度）。就在轴将要达到目标时，驱动器在指定距离处断电。CPU 可以监视此过程中的目标逼近。

● 在参数中声明速度、减速和目标逼近误差。

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(19)

2.2 定位概述

概述

● 轴数

– CPU 314C-2 DP/PtP：1 个轴

说明

使用定位功能时，仅可使用两个额外的计数通道（通道 2 和 3）。

● 轴类型 – 线性轴 – 旋转轴

● 通常使用的驱动器/电机

– 通过接触器组合进行电极切换的异步电机 – 带频率转换器的异步电机

– 带转换器的伺服电机

● 距离测量系统：

– 24 V 增量编码器，非对称，相差为 90 度的轨迹（带或不带零标记）

● 监视功能（可分别激活）

– 缺少脉冲（零标记）

– 行程范围 – 工作范围 – 实际值 – 目标逼近 – 目标范围

● 单位系统

– 所有值均以脉冲指定

● 项目设计

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(20)

20 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

2.3 功能范围

概述

● 操作模式：

– 点动模式 – 参考点逼近 – 相对增量逼近 – 绝对增量逼近

● 其它功能：

– 设置参考点 – 删除剩余行程 – 长度测量

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(21)

2.4 用于定位控制的组件

基本设计

下图显示了控制定位需要的组件：

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● CPU 使用输出来控制转换器。

● 转换器处理定位信号并控制电机。

● 起动安全设备（紧急切断开关或硬件限位开关）时，转换器关闭电机。

● 电机在转换器控制下驱动轴。

● 编码器反馈位置和方向信息。

● 可将旋转轴或线性轴作为机械传输元件来控制。

● 使用 PG/PC

– 在参数分配屏幕中组态 CPU，以实现 CPU 的技术功能。

– 编程 CPU SFB，这些功能块可直接在用户程序中实现。

– 启动 CPU 并通过标准 STEP 7 用户接口（监视功能和变量表）进行测试。

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(22)

22 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

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(23)

使用模拟输出定位 3

3.1 接线

3.1.1 重要安全规则

遵守安全规则

危险

为符合系统的安全概念，必须安装下面提及的开关设备并使其适用于您的系统：

• 紧急切断开关。可用它关闭整个系统。

• 硬件限位开关。直接影响所有驱动器电源装置。

• 电机保护

警告

如果不切断电源，可能会危及人身安全和导致财产损失：

如果在带电状态下连接 CPU 的前插头，会有触电危险！

请始终在断电状态下连接 CPU！

缺少安全设备可能会危及人身安全和导致财产损失：

如果未安装“紧急切断开关”，连接在一起的机组可能会对设备造成损害。

安装“紧急切断开关”，使您能够切断连接的所有驱动器。

说明

可直接连接感性负载（例如，继电器和接触器），而无需辅助电路。

如果可通过另外安装的辅助接触器（例如继电器触点）切断 SIMATIC 输出电路，则必须在感

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(24)

24 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

3.1.2 接线规则

连接电缆/屏蔽

● 必须屏蔽模拟输出和 24-V 编码器的电缆。

● 连接数字 I/O 的电缆如果长度超过 100m，则必须屏蔽。

● 在电缆屏蔽的两端，必须对屏蔽层进行端接。

● 软线，横截面积为 0.25 到 1.5 mm²

● 不需要电缆套。如果坚持使用电缆套，请使用不带绝缘环的电缆套（DIN 46228，A 形，

短型）。

屏蔽端接元件

使用此屏蔽端接元件能够轻松完成屏蔽电缆的接地连接，因为屏蔽端接元件直接接触固定轨。

其它信息

有关其它信息，请参见 CPU 数据手册和 CPU 安装说明。

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(25)

3.1.3 用于使用模拟输出定位的端子

引言

使用 314C-2 DP/PtP CPU 的前连接器 X1 和 X2 可连接下列组件：

● 24 V 编码器

● 长度测量开关

● 参考点开关

● 动力装置

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(26)

26 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

针脚分配说明

下面的连接器针脚分配仅涉及与定位模式相关的连接。

说明

由于这些连接部分地使用相同的输入，因此在使用定位功能时不能使用计数器 0 和 1。

表格 3-1 连接器 X1 的针脚分配

连接名称/地址功能

1 – 未连接

2 AI 0 (V) –

3 AI 0 (I) –

4 AI 0 (C) –

5 AI 1 (V) –

6 AI 1 (I) –

7 AI 1 (C) –

8 AI 2 (V) –

9 AI 2 (I) –

10 AI 2 (C) –

11 AI 3 (V) –

12 AI 3 (I) –

13 AI 3 (C) –

14 AI R_P –

15 AI R_N –

16 AO 0 (V) 动力装置的电压输出

17 AO 0 (I) 动力装置的电流输出

18 AO 1 (V) –

19 AO 1 (I) –

20 Mana 模拟量接地

21 – 未连接

22 DI+2.0 –

23 DI+2.1 –

24 DI+2.2 –

25 DI+2.3 –

26 DI+2.4 –

27 DI+2.5 –

28 DI+2.6 –

29 DI+2.7 –

30 4 M 外壳接地

V：电压输入/输出 I：电流输入/输出 C：公共输入

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(27)

表格 3-2 连接器 X2 的针脚分配

连接名称/地址功能

1 1 L+ 输入的 24 V 电源

2 DI+0.0 编码器信号 A

3 DI+0.1 编码器信号 B

4 DI+0.2 编码器信号 N

5 DI+0.3 长度测量

6 DI+0.4 参考点开关

7 DI+0.5 –

8 DI+0.6 –

9 DI+0.7 –

10 – 未连接

11 – 未连接

12 DI+1.0 –

13 DI+1.1 –

14 DI+1.2 –

15 DI+1.3 –

16 DI+1.4 –

17 DI+1.5 –

18 DI+1.6 –

19 DI+1.7 –

20 1 M 外壳接地

21 2 L+ 输出的 24 V 电源

22 DO+0.0 –

23 DO+0.1 –

24 DO+0.2 –

25 DO+0.3 –

26 DO+0.4 –

27 DO+0.5 –

28 DO+0.6 CONV_EN：启用动力装置

29 DO+0.7 CONV_DIR：方向信号 *

30 2 M 外壳接地

31 3 L+ 输出的 24 V 电源

32 DO+1.0 –

33 DO+1.1 –

34 DO+1.2 –

35 DO+1.3 –

36 DO+1.4 –

37 DO+1.5 –

38 DO+1.6 –

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(28)

28 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

3.1.4 连接组件

步骤

1. 关断所有组件的电源。

2. 连接输入和输出的电源：

– 24 V 在 X2，针脚 1、21 和 31

– 在 X1（针脚 30）和 X2（针脚 20、30 和 40）处接地 3. 将 24 V 编码器和开关连接到 24 V 电源。

4. 连接编码器信号和所需的开关（X2，针脚 2 到 6 以及针脚 20）。

可以将无反跳开关（24 V P 开关）或非接触传感器/BERO（2 或 3 线制接近开关）连接到数字输入“长度测量”和“参考点开关”。

5. 将动力装置连接到电源。

6. 使用屏蔽电缆连接动力装置的信号电缆（X1，针脚 16 或 17 及针脚 20 和 X2，针脚 28）。

如果您正使用 0 到 10 V 的电压（针脚 16）或 0 到 20 mA（针脚 17）的电流以及用于方向信号的附加 24 V 数字输出来控制动力装置，则还要使用 24 V 数字输出 CONV_DIR

（X2，针脚 29）连接相应的动力装置输入。

7. 剥掉屏蔽电缆的绝缘材料，并将电缆屏蔽连接到屏蔽连接元件。请使用屏蔽端子元件进行连接。

说明

CPU 不会检测数字输入是否有故障。可通过激活实际值监视来检测编码器故障（请参阅

『驱动器参数（页码 32）』）。

造成此类故障的原因有以下几种：

• 数字输入故障

• 断线

• 编码器有故障

• 动力装置有故障

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(29)

3.2 参数组态

3.2.1 参数组态的基本信息

基本信息

可调整用于定位功能的参数，使其适应您的具体应用。可以为参数分配两种参数类型：

● 模块参数

有一些基本设置只指定一次，在过程运行时不再更改。本节将介绍这些参数。

– 您可以在参数分配窗口（在 HW Config 中）中分配这些参数。

– 它们存储在 CPU 的系统存储器中。

– 当 CPU 处于 RUN 模式时，不能修改这些参数。

● SFB 参数

运行期间需要更改的参数位于系统功能块 (SFB) 的背景数据块中。在『使用模拟输出定位 - 步骤』一节中对 SFB 参数进行介绍。

– 可以在 DB 编辑器中离线编辑或在用户程序中在线编辑这些参数。

– 它们存储在 CPU 的工作存储器中。

– 可以在 CPU 处于 RUN 状态时在用户程序中修改这些参数。

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(30)

30 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

参数分配窗口

可以在以下参数分配窗口中分配模块参数：

● 常规

● 地址

● 基本参数

● 驱动器

● 轴

● 编码器

● 诊断

参数分配窗口是自说明的。可以在以下各节和参数分配窗口的集成帮助中找到参数说明。

说明

如果已为计数技术分配通道 0 或通道 1，则无法为定位技术分配参数。

说明

在子模块 AI5/AO2 中禁用了输出 0 后，您只能使用模拟输出模式来组态定位。此时，您不能通过用户程序直接访问此输出。

也参见

使用模拟输出定位 - 步骤（页码 41）

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(31)

3.2.2 使用参数分配窗口组态参数

要求

调用参数分配窗口的先决条件是已经创建了可以保存参数的项目。

步骤

1. 启动 SIMATIC 管理器，在项目中调用 HW Config。

2. 双击 CPU 的“AI 5/AO 2”子模块。将模拟输出 AO 0 的输出状态设置为“禁用”。

3. 双击 CPU 的“定位”子模块。“特性”对话框打开。

4. 为“定位”子模块分配参数，然后“确定”(OK) 退出参数分配窗口。

5. 使用“站 > 保存并编译”将组态保存在 HW Config 中。

6. 当 CPU 处于 STOP 模式时，使用“PLC > 下载到模块...”将参数数据下载到 CPU。现在数据即存储在 CPU 的系统数据存储器中。

7. 将 CPU 切换至 RUN 模式。

在线帮助

分配参数时，参数分配窗口中的在线帮助可为您提供支持。可通过如下几种方式来调用在线帮助：

● 在相应的视图中，按下 F1 键。

● 在不同的参数分配窗口中单击帮助按钮。

3.2.3 基本参数

中断选择参数

参数值范围缺省

中断选择 • 无

• 诊断

无

在此可以指定是否触发诊断中断。在『组态和判断诊断中断（页码 78）』一节中对诊断中断进行了介绍。

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(32)

32 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

3.2.4 驱动器参数

目标范围参数

目标范围 0 到 200,000,000 个脉冲 CPU 将向上舍入奇数值。

50

目标范围在目标周围对称排列。

当值为 0 时，POS_RCD 不会置位为 TRUE，直到超出目标或达到一个脉冲的精度。

目标范围限制为：

● 旋转轴的旋转轴范围

● 线性轴的工作范围

监视时间参数

时间监视 • 0 到 100 000 ms

• 0 = 无监视

舍入操作由 CPU 在 4 ms 的步骤内完成。

2000

CPU 使用此监视时间来监视

● 位置的实际值

● 目标逼近

当该值设置为“0”时，会关闭实际值和目标逼近监视。

最高转速参数

最高转速 10 到 1,000,000 个脉冲/秒 1000

此参数用于设置模拟输出电平和速度之间的比例关系。此处指定的最高转速与模拟输出的 10 V 或 20 mA 的电平成比例。

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(33)

蠕行速度/参考转速参数

蠕行速度/参考转速 10 到组态的最大转速 100

达到制动位置后，转速降为蠕行速度。

驱动器达到参考点开关后，转速降至参考点逼近转速。

关断延迟参数

关断延迟 0 到 100 000 ms

舍入操作由 CPU 在 4 ms 内完成。

1000

取消运行和禁用转换器（数字输出 CONV_EN）之间的关断延迟。

通过数字输出 CONV_EN 控制制动器时，可使用此延迟以确保轴的转速足够慢，以便使制动器能吸收动能。

最大频率参数：位置反馈

最大频率：位置反馈 • 60kHz

• 30kHz

• 10kHz

• 5kHz

• 2kHz

• 1kHz

60 kHz

可用固定步长设置位置反馈信号（编码器信号 A、B、N）的最大频率。

最大频率参数：伴随信号

最大频率：伴随信号 • 60 kHz

• 30 kHz

• 10 kHz

• 5 kHz 2 kHz

10 kHz

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(34)

34 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

控制模式参数

控制模式 • 电压 +/-10 V 或电流 +/-20 mA

• 电压 0 到 10 V 或电流 0 到 20 mA，和方向信号

电压 +/-10 V 或电流 +/-20 mA 控制模式说明如何控制连接的转换器。

● 电压 +/-10 V 或电流 +/-20 mA：

在正方向（向前）为运行输出正电压或电流。在负方向（反向）为运行输出负电压或电流。

● 电压 0 到 10 V 或电流 0 到 20 mA 和方向信号：

在正方向（向前）为运行输出正电压或电流，并关闭数字输出 CONV_DIR。

在负方向（反向）为运行输出负电压或电流，并关闭数字输出 CONV_DIR。

实际值参数

实际值监视 • 是

• 否

是

在监视时间内，轴必须在指定方向上移动至少一个脉冲宽度。

运行开始时，实际值监视是打开的。在达到关断位置前，它一直处于激活状态。

当监视时间设置为“0”时，会关闭实际值监视。

当监视装置响应时，运行将取消。

CPU 不会检测数字输入是否有故障。可启用实际值监视来间接检测编码器或驱动器故障。

目标逼近监视参数

目标逼近监视 • 是

• 否

否

达到关断位置后，轴必须在监视时间内达到目标范围。

当监视时间设置为“0”时，会关闭目标逼近监视。

目标范围监视参数

目标范围监视 • 是

• 否

否

达到目标范围后，会对驱动器进行监视，以检查它是停留在已逼近的目标位置还是与之偏离。

当监视装置响应时，将生成一个外部出错消息。这将取消激活监视。在启动新运行前，不会重新打开监视。

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(35)

3.2.5 轴参数

轴类型参数

轴类型 • 线性轴

• 旋转轴

线性轴

可以控制线性轴和旋转轴。

线性轴的最大行程范围受到机械限制。

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旋转轴不受机械停止的限制。

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旋转轴的旋转从“零”坐标开始，到坐标“旋转轴终点 - 1”处结束。“零”坐标实际上与“旋转轴终点”坐标相同（都等于 0）。实际位置值显示在该点进行切换。它总是以正值形式显示。

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(36)

36 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

软件限位开关开始/结束参数

软件限位开关开始/结束软件限位开关开始软件限位开关结束 -5x10⁸到 +5x10⁸个脉冲

-100 000 000 +100 000 000

软件限位开关仅适用于线性轴。

由这些软件限位开关来限制工作范围。

软件限位开关属于工作范围之内。

如果轴同步且已开启工作范围监视，将监视软件限位开关。

每次 CPU 进行 STOP-RUN 转换后，轴最初是不同步的。

软件限位开关开始 (SLSS) 值必须始终小于软件限位开关结束 (SLSE) 值。

工作范围必须处于行程范围之内。此行程范围表示 CPU 能够处理的值范围。

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旋转轴终点参数

旋转轴终点 1 到 10⁹个脉冲 100 000

“旋转轴终点”理论上可能是最大的实际值。它的实际位置与旋转轴的起点相同

（都等于“0”）。

显示的最大旋转轴值为“旋转轴终端值 - 1”。

实例：旋转轴终点 = 1,000 显示的切换情况是：

● 顺时针方向，从 999 到 0

● 逆时针方向，从 0 到 999

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(37)

长度测量和参考点坐标参数

长度测量 • 关

• 在正跳沿 DI 处启动/结束

• 在负跳沿 DI 处启动/结束

• 通过正跳沿启动，跳过负跳沿结束

• 通过负跳沿启动，通过正跳沿结束

关

参考点坐标 -5x10⁸ 到 +5x10⁸ 个脉冲 0 CPU 进行 STOP-RUN 转换后，实际值被设置成和参考点坐标值相同。

在某个参考点逼近后，将参考点坐标值分配给该参考点。

参考点坐标值必须位于线性轴的工作范围（含软件限位开关）内。

旋转轴的参考点坐标值必须位于 0 到“旋转轴终点 - 1”范围内。

参考点开关参数的参考点位置

参考点开关的参考点

位置 • 正方向（实际值增加）

• 负方向（实际值减少）

正方向

此参数根据参考点开关定义参考点位置。

行程范围监视参数

行程范围监视是（设置成固定值）是

使用行程范围监视检查是否超出了允许的行程范围 -5 x 10⁸至 +5 x 10⁸。不能关闭此监视功能

（在“监视”参数中永久打开）。

当此监视响应时，会取消同步并中止运行。

工作范围监视参数

工作范围监视

（仅用于线性轴）

• 是

• 否

是

在此可以指定是否监视线性轴的工作范围。此时，将监视实际位置值以检查它是否超出了软件限位开关的范围。此监视只影响同步的轴。

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(38)

38 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

3.2.6 编码器参数

编码器每转增量参数

编码器每转增量 1 到 2²³个脉冲 1000

“编码器每转增量”参数指定编码器每旋转一周输出的增量。有关数值的信息，请参见编码器说明。

CPU 将判断增量四次（一个增量对应着四个脉冲，请参阅『增量编码器（页码 81）』一节）。

计数方向参数

计数方向 • 常规

• 反转

常规

使用“计数方向”参数可将路径监视的方向调整为线性轴的运动方向。还应考虑所有传动元件

（例如，联接器和齿轮）的旋转方向。

● 常规 = 增加计数脉冲 = 减少实际值

● 反转 = 增加计数脉冲 = 减少实际值

缺少脉冲（零标记）监视参数

缺少脉冲（零标记）

监视

• 是

• 否

否

启用零标记监视时，CPU 将监视两个连续零标记信号（编码器信号 N）之间脉冲差异的一致性。

如果已组态的编码器旋转一周产生的脉冲数不能被 10 或 16 整除，则无论在参数分配窗口中的设置如何，都会自动关闭零标记监视。

说明

零标记信号的最小脉冲宽度为 8.33 μs（对应于最大频率 60 kHz）。

如果使用的编码器的零标记信号通过“AND”操作与编码器信号 A 和 B 合并，脉度将减半至周期时间的 25%。这会将零标记监视的最大频率减小为 30kHz。

不能识别以下内容：

● 分配了不正确的编码器每转增量数。

● 零标记信号失效。

当此监视响应时，会取消同步并中止运行。

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(39)

3.2.7 组态诊断

为监视启用诊断中断

响应监视功能可触发诊断中断。

要求：在“基本参数”屏幕启用了诊断中断，并在“驱动器”、“轴”和“编码器”屏幕激活了相应的监视。

缺少脉冲（零标记） • 是

• 否

否

行程范围 • 是

• 否

否

工作范围（对于线性轴） • 是

• 否

否

实际值 • 是

• 否

否

目标逼近 • 是

• 否

否

目标范围 • 是

• 否

否

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(40)

40 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

3.3 集成到用户程序中

步骤

在用户程序中控制定位功能。为此，可调用系统功能块 SFB ANALOG (SFB 44)。SFB 在“标准库”的“系统功能块 > 块”下。

以下各节可帮助您为自己的应用设计用户程序。

调用 SFB

通过相应的背景 DB 调用 SFB 实例：CALL SFB 44, DB20

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说明

因为 SFB 不能中断本身，所以不能在其它优先级下在另一程序段中调用已在程序中组态的 SFB。

实例：不允许在 OB 1 和中断 OB 中调用同一 SFB。

背景 DB

SFB 参数存储在背景数据块中。在『SFB ANALOG (SFB 44) 的基本组态（页码 47）』一节中介绍这些参数。可以通过以下方式访问这些参数：

● DB 号和 DB 中的绝对地址

● DB 号和 DB 中的符号地址

该功能的主要参数也将与该块互联。可在 SFB 中直接分配输入参数值，也可以判断输出参数。

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(41)

3.4 使用模拟输出定位的功能

3.4.1 使用模拟输出定位 - 步骤

概述

永久分配的模拟输出（模拟输出 0）通过 -10 V 至 +10 V 或 0 V 到 10 V 的电压（电压信号）外加一个数字输出 CONV_DIR，或者 -20 mA 至 +20 mA 或 0 mA 至 20 mA 的电流（电流信号）

外加一个数字输出 CONV_DIR 来控制驱动器。

定位反馈通过一个非对称 24 V 增量编码器实现，该编码器输出两个相位偏移量为 90° 的信号。

数字输出 CONV_EN 用于启用和关闭动力装置和/或控制制动器。

启动运行

根据操作模式，使用 START、DIR_P 或 DIR_M 启动运行。

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(42)

42 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

使用模拟输出定位

下图的上部分显示了运行曲线。我们仅假定在移动过程中实际速度只作线性变化。

该图的下部显示模拟输出的相应电压/电流曲线。

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(43)

● 在加速阶段 (RAMP_UP) 之后，最初以速度 V^设定逼近目标。

● 在由 CPU 计算的制动点处，将激活减速阶段 (RAMP_DN)，直到达到换向点。

● 在达到换向点后，会立即以蠕行速度 (V^慢速) 继续运行。

● 驱动器在关断点被关闭。

● 要接近的每个目标的转换点和关断点由在参数中指定的转换差程和关断差程的值决定。对于前向（正方向）和反向（负方向）运行，可指定不同的转换差程和关断差程。

● 达到关断点时，会终止运行 (WORKING= FALSE)。此时，可启动一个新运行。

● 当实际位置值达到目标区域时，即达到了指定目标 (POS_RCD = TRUE)。如果在没有启动新运行的情况下实际位置值偏离目标区域，则不会复位“已到位”信号。

● 如果转换差程小于关断差程，则会从制动点开始，线性减速，直至速度设定值 0。

启用动力装置 (CONV_EN)

数字输出 CONV_EN 用于启用和禁用动力装置或控制制动器。运行开始时置位输出，运行结束

（在关断点或速度设定值 = 0）时复位输出。

使用数字输出控制制动器时，必须考虑在复位输出（在关断点或速度设定值 = 0）时，制动器必然会吸收驱动器的动能。

方向信号 (CONV_DIR)

在控制模式“电压 0 到 10 V 或电流 0 到 20 mA 且带方向信号”下，24 V 数字输出 CONV_DIR 提供方向信息。

● 正方向运行（向前）：DO 关闭

● 负方向运行（反向）：DO 打开

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(44)

44 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

取消运行时关断延迟

在参数分配窗口的“关断延迟”参数中，可将延迟时间（仅当运行中止时激活）组态为在取消运行和复位数字输出 CONV_EN 之间激活。

这可确保复位输出时轴的速度足够慢，使制动器能够吸收轴的动能。

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工作范围

借助软件限位开关坐标来确定工作范围。运行不得超过同步线性轴的工作范围。

必须始终根据工作范围指定运行目标。

当轴超出工作范围之后，只能以点动模式返回。

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监视功能

参数分配窗口可帮助您分别启用各个监视功能。当其中一个监视功能响应时，运行会取消且发生外部错误（使用 ERR_A 确认）。

监视说明

缺少脉冲（零标记）启用零标记监视时，CPU 将检查两个连续零标记信号之间脉冲差异的一致性。

如果已组态的编码器每转的脉冲数不能被 10 或 16 整除，则无论在参数分配窗口中的设置如何，都会自动关闭零标记监视。

零标记信号的最小脉冲宽度为 8.33 μs（对应于最大频率 60 kHz）。

如果使用的编码器的零标记信号通过“AND”操作与编码器信号 A 和 B 合并，脉度将减半至周期时间的 25%。这会将零标记监视的最大频率减小为 30 kHz。

不能识别以下内容：

• 分配了不正确的编码器每转增量数。

• 零标记信号出错。

CPU 对错误的响应：取消同步，取消运行。

行程范围 CPU 使用行程范围监视检查是否超出了允许的行程范围 -5 x 10⁸至 +5 x 10⁸。不能关闭此监视功能

（在“监视”参数中永久打开）。

CPU 对错误的响应：取消同步，取消运行。

工作范围 CPU 使用行程范围监视检查实际值是否超出了软件限位开关的范围。

对于旋转轴定位监视，不能打开此装置。此监视只影响同步的轴。软件限位开关自身的坐标属于工作范围。

CPU 对错误的响应：运行被取消。

实际值在监视时间内，移动轴必须在指定方向经过至少一个脉冲的距离。运行开始时，实际值监视是打开

的。在达到关断点前，它一直处于激活状态。

当监视时间设置为“0”时，会关闭实际值监视。

当监视功能响应时，将取消运行。

目标逼近达到关断点后，轴必须在监视时间内达到目标范围。当监视时间设置为“0”时，会关闭目标逼近监视。

目标范围达到目标范围后，CPU 会对驱动器进行监视，以检查它是停留在已逼近的目标位置还是与之偏离。

当监视功能响应时，将生成一个外部错误消息。当应答外部错误 ERR_A（肯定应答）时，将关闭监视。在启动新运行前，不会重新打开监视。

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46 ^操作说明, 2007 年 2 月版, A5E00432666-04

终止运行

共有以下三种不同的方法可以终止运行：

● 目标逼近

● 取消激活

● 取消目标逼近：

目标逼近表示达到指定目标后自动终止运行。

为达到指定目标，会以“相对和绝对增量逼近”操作模式执行目标逼近。

取消激活：

在以下情况下将取消激活驱动器：

● 在 STOP = TRUE（达到目标前）时的所有操作模式中

● 在点动模式下，当停止和反向运行时

● 在参考点逼近模式下，当检测到同步位置或反向运行时取消激活时，将线性减速到速度设定值 0。

取消：

无论转换/关断差程如何，都会立即终止运行。模拟输出直接切换到速度设定值 0。

可以随时取消，也可以在停止时取消。

在以下情况下将取消运行：

● 删除驱动器使能信号 (DRV_EN = FALSE)

● CPU 切换为 STOP 模式时

● 发生外部错误时（例外：目标逼近/目标范围监视）

取消的结果：

● 立即终止当前或停止的运行 (WORKING = FALSE)

● 最后一个目标 (LAST_TRG) 被设置为实际值 (ACT_POS)

● 删除剩余行程，即不能恢复“相对增量逼近”

● 不会置位“已到位”(POS_RCD)

● 使用切断延迟复位数字输出 CONV_EN（启用动力装置）