以SINAMICSV80系統(tǒng)為例說明。SINAMICSV80伺服驅(qū)動系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動器和伺服電機兩部分，伺服驅(qū)動器總是與其對應(yīng)的同等功率的伺服電機一起配套使用。SINAMICSV80伺服驅(qū)動器通過脈沖輸入接口來接受從上位控制器發(fā)來的脈沖序列，進行速度和位置的控制，通過數(shù)字量接口信號來完成驅(qū)動器運行的控制和實時狀態(tài)的輸出。

驅(qū)動器上有一個脈沖設(shè)置旋轉(zhuǎn)開關(guān)用來設(shè)計脈沖分辨率以及指令脈沖類型的。本設(shè)計選擇3，對應(yīng)的分辨率是10000。驅(qū)動器的四個連接器X1、X2、X10和X20相應(yīng)的功能如圖3所示：

伺服電機控制系統(tǒng)的硬件組成如圖4所示。S7-200根據(jù)要求發(fā)出高速脈沖和電機轉(zhuǎn)動的方向信號，經(jīng)過驅(qū)動器控制伺服電機旋轉(zhuǎn)；電機旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出信號通過驅(qū)動器形成A相和B相正交信號，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換以后作為S7-200高速計數(shù)器的信號源，形成以S7-200為處理器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。伺服電機、伺服驅(qū)動器和S7-200PLC之間采用屏蔽電纜連接。

在伺服電機運行設(shè)計時，考慮到伺服電機的平穩(wěn)啟停，設(shè)計了三段式脈沖方式，其示意圖如5所示。脈沖是分三段式走，即上升、恒速、下降三段，上升段是啟動時速度從一個比較低的值上升到一個比較高的值，下降段是電機制動時速度從一個比較高的值一直減小到一個比較小的值，這樣有利于保護電機。定義上升和下降段都是走一百個脈沖，則剩余需走的脈沖在恒速段高速走完。另外當需走的脈沖數(shù)少于兩百個時，就以單段低速走，在每個脈沖子程序中都會先判斷是以單段式走還是以三段式走。

圖5三段式脈沖示意圖

為了配合步進和伺服電動機的控制，西門子PLC內(nèi)置了脈沖輸出功能，并設(shè)置了相應(yīng)的控制指令，可以很好地對步進和伺服電動機進行控制。

本節(jié)將重點講解西門子S7-200PLC脈沖輸出功能和步進電動機的控制，伺服電動機的控制與步進電動機的基本相同。S7-300/400PLC中也可以通過FM模塊實現(xiàn)步進和伺服控制，思路與S7-200PLC一致，本節(jié)不再介紹。

1.脈沖輸出（PLS）指令

脈沖輸出（PLS）指令功能為：使能有效時，檢查用于脈沖輸出（Q0.0或Q0.1）的特殊存儲器位（SM），然后執(zhí)行特殊存儲器位定義的脈沖操作。指令格式如表9-3所示。

2.用于脈沖輸出（Q0.0或Q0.1）的特殊存儲器

每個PTO/PWM發(fā)生器都有一個控制字節(jié)（8位）、一個脈沖計數(shù)值（無符號的32位數(shù)值）、一個時間周期和脈寬值（無符號的16位數(shù)值）。這些值都放在特定的特殊存儲區(qū)（SM），如表9-4所示。執(zhí)行PLS指令時，S7-200讀這些特殊存儲器位（SM），然后執(zhí)行特殊存儲器位定義的脈沖操作，即對相應(yīng)的PTO/PWM發(fā)生器進行編程。

3.Q0.0和Q0.1的共用

PTO/PWM生成器和輸出映像寄存器共用Q0.0和Q0.1。在Q0.0或Q0.1使用PTO或PWM功能時，PTO/PWM發(fā)生器控制輸出，并禁止輸出點的正常使用，輸出波形不受輸出映像寄存器狀態(tài)、輸出強制、執(zhí)行立即輸出指令的影響；在Q0.0或Q0.1位置沒有使用PTO或PWM功能時，輸出映像寄存器控制輸出，所以輸出映像寄存器決定輸出波形的初始和結(jié)束狀態(tài)，即決定脈沖輸出波形從高電平或低電平開始和結(jié)束，使輸出波形有短暫的不連續(xù)。

4.線性脈沖串輸出（PTO）

PTO可以實現(xiàn)占空比為1：2的高速脈沖串的輸出，脈沖數(shù)和周期可以由用戶定義。狀態(tài)字節(jié)中的最高位（空閑位）用來指示脈沖串輸出是否完成。可在脈沖串完成時啟動中斷程序，若使用多段操作，則在包絡(luò)表完成時啟動中斷程序。

5.脈寬可調(diào)脈沖（PWM）輸出

PWM是脈寬可調(diào)的高速脈沖輸出，通過控制脈寬和脈沖的周期，實現(xiàn)控制任務(wù)。

步進電動機在起動和停止時有一個加速及減速過程，且加速度越小則沖擊越小，動作越平穩(wěn)。所以，步進電動機工作時一般要經(jīng)歷這樣一個變化過程：加速→恒速（高速）→減速→恒速（低速）→停止。步進電動機轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，所以輸入步進電動機的脈沖頻率也要經(jīng)過一個類似變化過程。

1.通過指令向?qū)ЫM態(tài)PTO

STEP7-Micro/WIN提供了位置控制向?qū)В梢詭椭脩舴奖愕赝瓿蒔TO、PWM或位控模塊的組態(tài)。該向?qū)Э梢陨晌豢刂噶?，可以用這些指令在應(yīng)用程序中對速度和位置進行動態(tài)控制。

本小節(jié)通過PLC控制一個步進電動機的應(yīng)用，說明利用STEP7-Micro/WIN位置控制向?qū)韺崿F(xiàn)PTO控制步進電動機的具體操作過程。

2.通過指令向?qū)ЫM態(tài)PWM

在PTO的指令向?qū)ЩA(chǔ)上，通過PLC控制一個步進電動機的應(yīng)用，說明利用STEP7-Micro/WIN位置控制向?qū)韺崿F(xiàn)PWM控制步進電動機的具體操作過程。

PWM的指令向?qū)Р僮鬟^程共有4個主要操作步驟。

操作步驟：

1）、2）兩步同PTO向?qū)А?/p>

3）在位置控制向?qū)υ捒蛑羞x擇“配置S7-200PLC內(nèi)置PTO/PWM操作”。從下拉列表中選擇“脈沖寬度調(diào)制（PWM）”。選擇時間基準為“毫秒”。單擊“下一步”按鈕。

4）選擇完成結(jié)束向?qū)?，生成子程序PWM0_RUN。PWMx_RUN指令允許用戶通過改變脈沖寬度從0到一個周期的寬度來控制輸出占空比。周期輸入是一個為PWM輸出定義周期的字值。允許的變化范圍是2～65535個在向?qū)е兄付ǖ臅r基單元（微秒或毫秒）。占空比輸入是一個為PWM輸出定義脈寬的字值。允許的變化范圍值是0.0～65535個在向?qū)е兄付ǖ臅r間基準單元（微秒或毫秒）。Error是一個由PWMx_RUN返回的字節(jié)值，指示執(zhí)行的結(jié)果。

調(diào)用PWM0_RUN編程是非常方便的。