S71200 运动控制及轴资源详解.docx
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S71200运动控制及轴资源详解
S7-1200 运动控制及轴资源详解
S7-1200运动控制根据连接驱动方式不同，分成三种控制方式，如下图所示：
1.PROFIdrive：
S7-1200PLC通过基于PROFIBUS/PROFINET的PROFIdrive方式与支持PROFIdrive的驱动器连接，进行运动控制。
2.PTO：
S7-1200PLC通过发送PTO脉冲的方式控制驱动器，可以是脉冲+方向、A/B正交、也可以是正/反脉冲的方式。
3.模拟量：
S7-1200PLC通过输出模拟量来控制驱动器。
对于固件V4.0及其以下的S7-1200CPU来说，运动控制功能只有PTO这一种方式。
目前为止，1个S7-1200PLC最多可以控制4个PTO轴，该数值不能扩展。
S7-1200 运动控制--PROFIdrive控制方式
PROFIdrive是通过PROFIBUSDP和PROFINETIO连接驱动装置和编码器的标准化驱动技术配置文件。
支持PROFIdrive配置文件的驱动装置都可根据PROFIdrive标准进行连接。
控制器和驱动装置/编码器之间通过各种PROFIdrive消息帧进行通信。
每个消息帧都有一个标准结构。
可根据具体应用，选择相应的消息帧。
通过PROFIdrive消息帧，可传输控制字、状态字、设定值和实际值。
『注意』固件V4.1开始的S7-1200CPU才具有PROFIdrive的控制方式。
这种控制方式可以实现闭环控制。
S7-1200 运动控制--PTO控制方式
PTO的控制方式是目前为止所有版本的S7-1200CPU都有的控制方式，该控制方式由CPU向轴驱动器发送高速脉冲信号（以及方向信号）来控制轴的运行。
这种控制方式是开环控制。
S7-1200 运动控制--模拟量控制方式
固件V4.1开始的S7-1200PLC的另外一种运动控制方式是模拟量控制方式。
以CPU1215C为例，本机集成了2个AO点，如果只需要1或2轴的控制，则不需要扩展模拟量模块。
然而，CPU1214C这样的CPU，本机没有集成AO点，如果想采用模拟量控制方式，则需要扩展模拟量模块。
模拟量控制方式也是一种闭环控制方式，编码器信号有3种方式反馈到S7-1200CPU中，如下图所示。
S7-1200 运动控制组态步骤简介
1.在Portal软件中对S7-1200CPU进行硬件组态；
2.插入轴工艺对象，设置参数，下载项目；
3.使用“调试面板”进行调试；『说明』S7-1200运动控制功能的调试面板是一个重要的调试工具，使用该工具的节点是在编写控制程序前，用来测试轴的硬件组件以及轴的参数是否正确。
4.调用“工艺”程序进行编程序，并调试，最终完成项目的编写。
截图和测试环境
这部分内容的相关截图和功能说明都是基于S7-1200固件V4.1在SIMATICPortalV13SP1UPD4的环境下生成的。
不同的版本的Portal软件的界面不尽相同，请务必确认。
S7-1200轴资源
S7-1200运动控制轴的资源个数由开环运动控制和闭环运动控制（S7-1200PLCV4.1及其以上）组成。
开环控制方式下，S7-1200轴资源
S7-1200运动控制轴的资源个数是由S7-1200PLC硬件能力决定的，不是由单纯的添加IO扩展模块来扩展的。
目前为止，S7-1200的最大的脉冲轴个数为4，该值不能扩展，如果需要控制多个轴，并且对轴与轴之间的配合动作要求不高的情况下，可以使用多个S7-1200CPU，这些CPU之间可以通过以太网的方式进行通信。
CPU轴总资源数量
CPU本体上最大轴数量
添加SB卡后最大轴数量
CPU轴总资源数量
CPU本体上最大轴数量
添加SB卡后最大轴数量
CPU轴总资源数量
CPU本体上最大轴数量
添加SB卡后最大轴数量
固件版本：
V1.0-V2.2
固件版本：
V3.0
固件版本：
V4.0以上
CPU1211C
DC/DC/DC
2
2
2
4
2
4
4
4
4
DC/DC/RLY
0
2
0
2
0
4
AC/DC/RLY
CPU1212（F）C
DC/DC/DC
2
2
2
4
3
4
4
4
4
DC/DC/RLY
0
2
0
2
0
4
AC/DC/RLY
CPU1214（F）C
DC/DC/DC
2
2
2
4
4
4
4
4
4
DC/DC/RLY
0
2
0
2
0
4
AC/DC/RLY
CPU1215（F）C
DC/DC/DC
-
4
4
4
4
4
4
DC/DC/RLY
0
2
0
4
AC/DC/RLY
CPU1217C
DC/DC/DC
-
-
4
4
4
如上表所示，不同固件版本的S7-1200CPU的轴资源个数不尽相同，在使用S7-1200CPU时务必确认轴的资源个数以满足使用要求。
从上表中可以看出，添加SB信号板并不会超过CPU的总资源限制数。
对于DC/DC/DC类型的CPU来说，添加信号板可以把PTO的功能移到信号板上，CPU本体上的DO点可以空闲出来作为其他功能。
而对于Rly输出类型的CPU来说如果需要使用PTO功能，则必须添加相应型号的SB信号板。
信号板类型
订货号
最大脉冲频率
高速脉冲输出点个数
DQ
4×24VDC
6ES7222-1BD30-0XB0
200kHz
4
4×5VDC
6ES7222-1AD30-0XB0
200kHz
4
DI/DQ
2DI/2×24VDC
6ES7223-0BD30-0XB0
20kHz
2
2DI/2×24VDC
6ES7223-3BD30-0XB0
200kHz
2
2DI/2×5VDC
6ES7223-3AD30-0XB0
200kHz
2
上表中的5V信号都是集电极开路信号，不是5V差分信号。
CPU1211C脉冲轴资源和脉冲频率
CPU1211C
不同模式下最大轴个数
固件版本
CPU类型
信号板
单脉冲
脉冲+方向
正/反相
AB正交
V1.0-V2.2
DC/DC/DC
-
2
2
-
DQ
2
2
DI/DQ
2
2
DC/DC/RLY
AC/DC/RLY
-
0
0
DQ
2
2
DI/DQ
1
1
V3.0
DC/DC/DC
-
2
2
DQ
4
4
DI/DQ
3
3
DC/DC/RLY
AC/DC/RLY
-
0
0
DQ
2
2
DI/DQ
1
1
V4.0以上
DC/DC/DC
-
4
2
2
2
DQ
4
4
4
4
DI/DQ
4
3
3
3
DC/DC/RLY
AC/DC/RLY
-
0
0
0
0
DQ
4
2
2
2
DI/DQ
2
1
1
1
1.只有固件版本为V4.0及其以上的S7-1200CPU才额外支持“正/反向”和“AB正交”的PTO控制方式；
2.表格中红色的数字实际上说明的是：
在TIAPortal软件中PTO控制方式下并不能直接选择“单脉冲”的方式，但是可以在“脉冲+方向”的方式下不使用“方向”控制信号来实现“单脉冲”输出。
CPU1211CDC/DC/DC
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
固件版本V1.0
PTO0
PTO1
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
固件版本V2.0-V2.2
PTO0
PTO1
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
固件版本V3.0
PTO0
PTO1
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
固件版本V4.0以上
可以灵活定义PTO0~PTO3这4个轴的DQ点分配
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
上表中固件版本V3.0的CPU1211C列出了PTO和PTO1，实际上固件版本V3.0版本的CPU1211C有4个轴的资源，由于CPU1211C本体只集成了4个DO点，因此CPU1211CDC/DC/DC类型的CPU最多只能组态2个PTO。
如果有更多轴的需求，需要添加SB信号板。
CPU1212（F）C 脉冲轴资源和脉冲频率
CPU1212（F）C
不同模式下最大轴个数
固件版本
CPU类型
信号板
单脉冲
脉冲+方向
正/反相
AB正交
V1.0-V2.2
DC/DC/DC
-
2
2
-
DQ
2
2
DI/DQ
2
2
DC/DC/RLY
AC/DC/RLY
-
0
0
DQ
2
2
DI/DQ
1
1
V3.0
DC/DC/DC
-
3
3
DQ
4
4
DI/DQ
4
4
DC/DC/RLY
AC/DC/RLY
-
0
0
DQ
2
2
DI/DQ
1
1
V4.0以上
DC/DC/DC
-
4
4
4
4
DQ
4
4
4
4
DI/DQ
4
4
4
4
DC/DC/RLY
AC/DC/RLY
-
0
0
0
0
DQ
4
2
2
2
DI/DQ
2
1
1
1
1.只有固件版本为V4.0及其以上的S7-1200CPU才额外支持“正/反向”和“AB正交”的PTO控制方式；
2.表格中红色的数字实际上说明的是：
在TIAPortal软件中PTO控制方式下并不能直接选择“单脉冲”的方式，但是可以在“脉冲+方向”的方式下不使用“方向”控制信号来实现“单脉冲”输出。
CPU1212（F）CDC/DC/DC
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
固件版本V1.0
PTO0
PTO1
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
固件版本V2.0-V2.2
PTO0
PTO1
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
固件版本V3.0
PTO0
PTO1
PTO2
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
20kHz
20kHz
固件版本V4.0以上
可以灵活定义PTO0~PTO3这4个轴的DQ点分配
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
20kHz
20kHz
上表中固件版本V3.0的CPU1212C列出了PTO，PTO1，和PTO2。
实际上固件版本V3.0版本的CPU1212C有4个轴的资源，由于CPU1212C本体只集成了6个DO点，因此CPU1212CDC/DC/DC类型的CPU最多只能组态3个PTO。
如果有更多轴的需求，需要添加SB信号板。
CPU1214（F）C脉冲轴资源和脉冲频率
CPU1214（F）C
不同模式下最大轴个数
固件版本
CPU类型
信号板
单脉冲
脉冲+方向
正/反相
AB正交
V1.0-V2.2
DC/DC/DC
-
2
2
-
DQ
2
2
DI/DQ
2
2
DC/DC/RLY
AC/DC/RLY
-
0
0
DQ
2
2
DI/DQ
1
1
V3.0
DC/DC/DC
-
4
4
DQ
4
4
DI/DQ
4
4
DC/DC/RLY
AC/DC/RLY
-
0
0
DQ
2
2
DI/DQ
1
1
V4.0以上
DC/DC/DC
-
4
4
4
4
DQ
4
4
4
4
DI/DQ
4
4
4
4
DC/DC/RLY
AC/DC/RLY
-
0
0
0
0
DQ
4
2
2
2
DI/DQ
2
1
1
1
1.只有固件版本为V4.0及其以上的S7-1200CPU才额外支持“正/反向”和“AB正交”的PTO控制方式；
2.表格中红色的数字实际上说明的是：
在TIAPortal软件中PTO控制方式下并不能直接选择“单脉冲”的方式，但是可以在“脉冲+方向”的方式下不使用“方向”控制信号来实现“单脉冲”输出。
CPU1214（F）CDC/DC/DC
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
Q1.0
Q1.1
固件版本V1.0
PTO0
PTO1
-
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
固件版本V2.0-V2.2
PTO0
PTO1
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
固件版本V3.0
PTO0
PTO1
PTO2
PTO3
-
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
20kHz
20kHz
20kHz
20kHz
固件版本V4.0以上
可以灵活定义PTO0~PTO3这4个轴的DQ点分配
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
20kHz
20kHz
20kHz
20kHz
20kHz
20kHz
CPU1215（F）C脉冲轴资源和脉冲频率
CPU1215（F）C
不同模式下最大轴个数
固件版本
CPU类型
信号板
单脉冲
脉冲+方向
正/反相
AB正交
V3.0
DC/DC/DC
-
4
4
-
DQ
4
4
DI/DQ
4
4
DC/DC/RLY
AC/DC/RLY
-
0
0
DQ
2
2
DI/DQ
1
1
V4.0以上
DC/DC/DC
-
4
4
4
4
DQ
4
4
4
4
DI/DQ
4
4
4
4
DC/DC/RLY
AC/DC/RLY
-
0
0
0
0
DQ
4
2
2
2
DI/DQ
2
1
1
1
1.只有固件版本为V4.0及其以上的S7-1200CPU才额外支持“正/反向”和“AB正交”的PTO控制方式；
2.表格中红色的数字实际上说明的是：
在TIAPortal软件中PTO控制方式下并不能直接选择“单脉冲”的方式，但是可以在“脉冲+方向”的方式下不使用“方向”控制信号来实现“单脉冲”输出。
CPU1215（F）CDC/DC/DC
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
Q1.0
Q1.1
固件版本V1.0
PTO0
PTO1
-
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
固件版本V2.0-V2.2
PTO0
PTO1
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
固件版本V3.0
PTO0
PTO1
PTO2
PTO3
-
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
脉冲信号
方向信号
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
20kHz
20kHz
20kHz
20kHz
固件版本V4.0以上
可以灵活定义PTO0~PTO3这4个轴的DQ点分配
100kHz
100kHz
100kHz
100kHz
20kHz
20kHz
20kHz
20kHz
20kHz
20kHz
CPU1217C脉冲轴资源和脉冲频率
CPU1217C
不同模式下最大轴个数
固件版本
CPU类型
信号板
单脉冲
脉冲+方向
正/反相
AB正交
V4.0以上
DC/DC/DC
-
4
4
4
4
DQ
4
4
4
4
DI/DQ
4
4
4
4
CPU1217CDC/DC/DC
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
Q1.0
Q1.1
+
-
+
-
+
-
+
-
固件版本V4.0以上
差分信号
集电极开路24V源型输出信号
1MHz
100kHz
可以灵活定义PTO0~PTO3这4个轴的DQ点分配
从上面这些表格可以看到，不同的DO点，其脉冲输出频率也不尽相同，请务必确认其输出频率能否满足工艺要求。
闭环控制方式下，S7-1200轴资源
所有的V4.1及其以上版本的S7-1200CPU都可以通过PROFIdrive或模拟驱动器接口控制最多8个驱动器。
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