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V90的电子齿轮比设置

1.电子齿轮比

1.1 电子齿轮比的作用
电子齿轮比就是对伺服接收到的上位机脉冲频率进行放大或者缩小。其中一个参数为分子，为电机编码器的分辨率；一个为分母，为电机旋转一圈所需要的脉冲数。如果分子大于分母就是放大，如果分子小于分母就是缩小。
在 实际应用中，连接不同的机械结构，移动小单位量所需的电机转动量是不同的，例如：同样一个伺服电机，如果连接了一个螺距为10mm的丝杠，那么电机转一 圈机械移动10mm，每移动0.001mm就需要电机转1/10000圈；而如果连接螺距为5mm的丝杠，每移动0.001mm需要电机转1/5000 圈。而电机编码器的分辨率是相同的，因此可以通过设置电子齿轮比来使电机脉冲数和机械小移动量相匹配，这就是电子齿轮比的作用。 1.2 相关概念介绍
（1）编码器分辨率：伺服电机轴旋转编码器反馈脉冲数。
 V90的伺服电机有增量编码器和值编码器，其分辨率如下图：

图01. V90伺服电机编码器的分辨率
（2）每转脉冲数：丝杠转动一圈所需脉冲数。
（3）小长度单位(LU)：上位机发出一个脉冲时，丝杠移动的直线距离或旋转轴转动的度数，也是控制系统所能控制的小距离。这个值越小，经各种补偿后越容易得到更高的加工精度和表面质量。当进给速度满足要求的情况下，可以设定较小的长度单位。也称作“脉冲当量”。
（4）螺距：螺纹上相邻两牙对应点之间的轴向距离。

2.1 V90电子齿轮比的设置
V90电子齿轮比的设置方法如图2所示：

图02.  V90的电子齿轮比设置

从图中可以看出V90的电子齿轮比的设置有两种方法，这两种方法的本质都是算出编码器分辨率与期望每转脉冲数的比值。
（1）电子齿轮比=编码器分辨率 / P29011。P29011即为期望每转脉冲数；
（2）当P29011设定为0时，电子齿轮比=P29012 / P29013。
这几个参数的说明如图3所示： 
图03. 相关参数说明

四个电子齿轮比分子可通过数字量输入信号的组合EGEAR1和EGEAR2来选择，如图4所示：

图4. 电子齿轮比分子的选择

还有两点需要注意的是：
（1）电子齿轮比的取值范围是0.02到200；
（2）仅可在伺服关闭状态下设置电子齿轮比。

2.2电子齿轮比的计算及举例
比如有一套机械系统，如图5所示： 
图05. 机械系统

其中：a/b为电子齿轮比；
            LU为小长度单位；
            r为编码器分辨率；
            i= n/m为机械减速比（n电机侧转速，m负载侧转速）；
            c为丝杠螺距。
那么期望每转脉冲数d的计算：

电子齿轮比计算：

计算电子齿轮比的实例：

图06. 电子齿轮比计算实例

再比如：
PLC的大脉冲频率为200KHz，电机的额定转速为3000rpm，伺服电机编码器分辨率是524288；丝杠螺距是10mm（没有减速箱）。
问：如果电子齿轮比是1，伺服电机的大转速？
答：PLC  控制伺服电机能达到的大转速=200×1000×60/524288=22.89rpm
问：PLC发出大脉冲频率，如何通过设置V90的电子齿轮比才能让电机以额定转速运行？
答：电机额定转速3000rpm=50r/s，50r/s时的脉冲频率：50×524288=26214400，
因此电子齿轮比=26214400/（200×1000）=524288/4000（设置P29011=4000）。 附：

图07. 西门子PLC的大脉冲频率

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S7-200编程通信

S7-200 系统支持多种编程通信方式。

STEP 7-Micro/WIN 可以通过如下几种常见方式与S7-200 CPU通信：

• 通过 PC/PPI 电缆，与单个或者网络中的 CPU 通信口（或 EM277 通信口）通信

• 通过 CP（通信处理器）卡，与单个或者网络中的 CPU 通信口（或 EM277 通信口）通信

• 通过本地计算机上安装的 Modem（调制解调器），经过公用或者内部电话网，与安装了EM 241 模块的 CPU 通信

• 通过本地计算机上的以太网卡，经过以太网与安装了 CP243-1 以太网模块的 CPU 通信

• 通过 PC Adapter USB （S7-300/400 USB 口串行编程电缆）与 CPU 通信口（或 EM 277通信口）通信

• 通过本地计算机上安装的GSM Modem，与远程安装了GSM Modem（如TC35T）的CPU通信（须申请并开通相应SIM卡的数据传输服务）

用于 S7-300/400 编程的 PC 串口电缆（PC-Adapter RS232 ）不能用于S7-200编程通信

Micro/WIN 缺省的编程通信方式是 PC/PPI 电缆（如在安装 Micro/WIN 时所见的 “Set PG/PC Interface” 窗口中确认的）。如果要改变编程通信方式，也需要打开Set PG/PC Interface窗口进行设置。

1.1 编程通信要点

要进行S7-200的编程通信，注意使通信双方（即安装了Micro/WIN的PC机和S7-200的CPU或通信模块上的通信口）的通信速率、通信协议符合、兼容。否则不会顺利连通。

在具体工作中，参与编程通信的设备未必一定符合上述要求。例如，它们的通信速率就可能不一致。

注意以下几个通信速率，它们一致：

• S7-200 CPU通信口的速率
  
  一个新出厂的CPU，它的所有的通信口的速率都是9.6K波特。CPU通信口的速率只能在S7-200项目文件中的“系统块”中设置，新的通信速率在系统块下载到CPU中后才起作用。 
   

• 通信电缆的通信速率
  
  如果使用智能多主站电缆配合Micro/WIN V3.2 SP4以上版， 只需将RS232/PPI电缆的DIP开关5设置为“1”而其他设置为“0”；而USB/PPI电缆不需要设置。老版本的电缆需要按照电缆上的标记设置DIP开关。
   

• 由Micro/WIN 决定的PC机通信口（RS232口）的通信速率
  
  这个速率实际上是去配合编程电缆使用的，在Micro/WIN软件中打开Set PG/PC Interface，设置PC用于同编程电缆通信的速率。USB口使用USB/PPI电缆，不需速率。

1.2 通信口参数设置

缺省情况下，S7-200 CPU的通信口处于PPI从站模式，地址为2，通信速率为9.6K。

要更改通信口的地址或通信速率，在系统块中的Communicaiton Ports（通信端口）选项卡中设置，然后将系统块下载到CPU中，新的设置才能起作用。

图1. CPU通信口属性设置

1. PLC地址：设定CPU通信口的地址。如果有两个通信口，它们的地址可以相同，因为不属于一个网络

2. 高地址：输入通信网络上设备的高地址

3. 波特率：设置通信速率。从下拉列表中可以选择9.6K、19.2K、187.5K

4. 重试次数：输入通信失败时重新尝试的次数

5. 地址间隙刷新因数：设置本站每隔几次获得网络令牌后，尝试在本站地址和下一个已知（活动）的主站地址的空间内寻找新加入的主站（仅在本站做主站时有效）。一般情况下使用缺省值10就比较合适

6. 括号中是取值范围

 注意在这里设置的通信速率为CPU的PPI/MPI通信速率，与由用户实现的自由口功能所定义的串行通信速率不同。

1.3 Set PG/PC Interface

Set PG/PC Interface是西门子的PLC编程软件共用的编程访问路径设置界面。Micro/WIN也通过Set PG/PC Interface设置计算机与S7-200进行编程通信的访问点。

用Micro/WIN对S7-200编程时，如果需要改变编程通信方式，就需要打开Set PG/PC Interface进行设置。有如下几种方式可以打开Set PG/PC Interface窗口：

• 打开Windows的Settings（设置）> Control Panel（控制面板），选择Set PG/PC Interface图标

• 在Micro/WIN主窗口的左侧的View（浏览条）中，用鼠标单击Set PG/PC Interface图标

• 打开Micro/WIN的Communications（通信）界面，用鼠标按其中的Set PG/PC Interface按钮，或双击当前通信设备的图标

• 在Micro/WIN的指令树中用鼠标双击相应的图标

• 在Micro/WIN的菜单View > Components中打开

1.Set PG/PC Interface主界面如下：

图2. Set PG/PC Interface

图中：

1. 显示当前的编程软件使用的编程访问路径及应用的协议
   
   图中设置为Micro/WIN通过PC/PPI电缆用PPI协议与S7-200通信。其中Micro/WIN不能修改是因为从Micro/WIN中打开的PG/PC Interface。
    

2. 显示当前的通信设备及使用的协议
   
   这里使用PC/PPI电缆并使用PPI协议
    

3. 按此按钮设置当前使用的设备的属性

4. 在此区域内选择要用的设备，如CP5611（PPI）

5. 如果在d.区中找不到设备，可以按“Select...”按钮进入添加/删除通信硬件的界面

2. 添加/删除通信硬件

用图1中的e.按钮进入“添加/删除通信设备”界面：

图3. 添加/删除通信设备

在a.区显示可以选择的设备，在b.区显示了在系统中已经安装的设备；使用“安装/删除”按钮（c.）改变系统设置。

 

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