《S7-200 SMART运动控制课程》的硬件环境及电气原理图

本文我们介绍下课程所使用的硬件环境及电气原理图，这是后续编程和调试的基础。

本课程使用的CPU是西门子S7-200 SMART标准型CPU ST20，为了检测滑台的零点、左右限位信号，增加了扩展模块EMDE08；采用具有细分功能的步进驱动器；实验滑台上安装步进电机及增量型编码器；

下面我们具体介绍下：

1、CPU ST20和扩展模块EM DE08

本课程使用的CPU和扩展模块如图5-1所示：

图5-1 本课程硬件环境-CPU ST20和扩展模块DE 08

使用CPU ST20的轴0，Q0.0用来发送PTO脉冲信号，Q0.2发送电机的方向信号，Q0.4发送电机控制/使能信号；这三个信号分别连接到步进驱动器的PUL+、DIR+和DIS+；

使用CPU ST20的高速计数器1（HSC1）连接增量型编码器进行闭环控制，其中I0.0连接编码器的A相信号，I0.1连接编码器的B相信号；

扩展模块EM DE08用来连接滑台上的接近开关信号，其中I8.0连接零点信号；I8.1连接左限位信号（LMT-）；I8.2连接右限位信号（LMT+）；由于接近开关为NPN型，因此EM DE08的接线方式为：源型输入。

所谓"源型输入（Sourcing Input）"，是指将EM DE08的公共端连接到24V电源的正极，电流从公共端流入到模块中，然后从模块的通道流出到传感器。这种接线方式连接的外部传感器为NPN型。

与"源型输入"相对应的是"漏型输入"。所谓"漏型输入"，是指将EM DE08的公共端连接到24V电源的负极，电流从外部传感器流入到模块的通道中，然后从模块的公共端回到电源负极。这种接线方式连接的外部传感器为PNP型。

EM DE08既支持源型输入，也支持漏型输入。本课程中因为使用的接近开关为NPN型，因此采用源型输入的接线方式。

2、步进驱动器

本课程使用的步进驱动器如图5-2所示：

图5-2 步进驱动器

该驱动器支持DC9~24V的输入电压，支持8个档位的电流（S4/S5/S6）及7个档位的细分驱动（S1/S2/S3）,支持脉冲（PUL+/PUL-）、方向（DIR+/DIR-）和使能信号（ENA+/ENA-）；可驱动两相步进电机；

CPU与步进驱动器的接线如图5-3所示（图片中包含了步进驱动器与步进电机的接线）：

图5-3 CPU ST20与步进驱动器的接线

3、滑台（包括步进电机、编码器、限位开关等）

本课程所使用的滑台如图5-4所示：

图5-4 本课程使用的滑台外观

滑台所使用的步进电机是42系列两相步进电机，步距角1.8度；额定电流0.5A；步进电机每旋转一周，丝杆移动4mm；步进电机引出线红色为A+、蓝色为A-，绿色为B+，黑色为B-；步进电机与步进驱动器的接线请看图5-3。

滑台另一端为编码器，属于A/B正交增量型编码器，NPN型，每转一圈发出600个脉冲。编码器的输出信号线连接到CPU的高速计数器HSC1上，接线原理图如图5-5所示：

图5-5 增量型编码器接线图

滑台上有左限位开关S2（LMT-）、零点开关S1（Zero）和右限位开关S3（LMT+），均为NPN型，连接到扩展模块EM DE08的输入通道，接线原理图如图5-6所示：

图5-6 接近开关接线图

好了，这就是我们这个课程所使用的硬件环境及电气原理图，后续课程都是以此为基础进行讲解。为了操作方便，我们还会增加一个控制按钮盒，用于电机的启停控制。

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