（一）電氣設備

（1）原理圖：Q0.0為X軸脈沖，Q0.2為X軸方向；Q0.1為y軸脈沖，Q0.7為y軸方向

（2）實物圖：三個步進驅動器，三套電機配合絲桿，定義往電機方向移動為正方向，絲桿的邏輯為4mm，步進驅動的細分設置為3200個脈沖一轉。如下圖所示：

（二）走圓軌跡算法

西門子S7-200SMART系列PLC不支持圓弧插補功能，所以需要自己根據算法進行計算后分別驅動X軸和Y軸的移動從而來實現畫圓功能，要驅動XY軸畫圓，可采用極限逼近法，把畫圓弧變成畫線段，如下圖所示左側為六等分，角度a=30°，右側為十二等分，角度a=15°。

從上圖中可以看出，當等邊多邊形的邊越多時，則多邊形的軌跡就越和圓相近，所以當角度a足夠小時，則得到的多邊形軌跡就越與圓接近。根據以上分析需要完成畫圓功能，我們需要知道“圓心坐標值"、“圓的半徑"、“畫圓的速度"，然后根據分為三部分來實現：

1、畫筆移動到圓上

把XY軸分別回原點，回原點后的位置默認為XY平面坐標的原點，然后由原點移動到圓心坐標，如下圖所示1#點為圓心，2#點為圓上點。

假設1#點的坐標為（X1，Y1），速度為V，則X軸移動的距離為X1，Y軸移動的距離為Y1。根據勾股定理可計算出原點到圓心的距離“Y(0→1)"、X軸移動速度“VXaxis"和Y軸移動速度“VYaxis" ，計算公式如下所示：

當畫筆到達1#點后，然后Y軸不動，X軸以V的速度移動半徑R的距離到達圓上2#點位置，假2#點的坐標為（X2，Y2）

2、畫筆開始畫圓

畫筆從2#點位置開始移動畫圓，假設下個圓上的點為3#點，坐標為（X3,Y3），從圓心到3#點和從圓心到2#點的角度為a，如下圖所示：

根據三角函數可計算出3#點的坐標（X3，Y3）的值分別為：

X3=Cos（a）*R+X1，Y3=Sin（a）*R+Y1

根據勾股定理可計算出XY軸要移動的距離 “Y(2→3)"的值。X軸移動速度“VXaxis"和Y軸移動速度“VYaxis" ，計算公式如下所示：

注：此時X2和Y2為X軸和Y軸的當前位置，X3和Y3為X軸和Y軸要移動的目標位置,速度需要取絕對值。

同理：當畫筆到達3#點后，角度變為2a，則對應的圓上點為4#點，坐標為（X4，Y4），如下圖所示：

根據三角函數可計算出4#點的坐標（X4，Y4）的值分別為：

X4=Cos（2a）*R+X1，Y4=Sin（2a）*R+Y1

根據勾股定理可計算出XY軸要移動的距離 “Y(3→4)"的值。X軸移動速度“VXaxis"和Y軸移動速度“VYaxis" ，計算公式如下所示：

注：此時X3和Y3為X軸和Y軸的當前位置，X4和Y4為X軸和Y軸要移動的目標位置，速度需要取絕對值。

依次下去，每走完一次后，角度自加一次，當角度值大于360°時，則認為畫圓完成。

（三）PLC程序

根據分析，對于S7-200SMART系列PLC的程序設計主要分為“運動向導的組態配置"、“初始與會原點程序"、“速度計算程序"、“開始畫圓程序"

（1）初始化和回原點

（2）速度換算程序

（3）畫圓程序

子程序結構

程序運行

【延伸閱讀】S7-200 SMART 運動控制指令詳解                 

S7-200 smart 運動控制指令由編程軟件向導生成，運動控制指令有很多條構成，且每條指令都帶有很多接口參數，想要使用這些指令，要先知道接口是什么意思，雖然幫助文章都有解釋，但讀懂幫助文件也很費勁，今天就詳細給大家介紹運動指令的使用。

S7-200 SMRAT 運動控制指令如下圖生成：

1、選擇"運動"右鍵打開。

2、本次就以"軸0"為例。

3、命個名字。

4、數字1位選擇工程單位，可以使工程單位，也可以使用脈沖。

數字2是電機旋轉一圈的脈沖量，我目前步進撥碼設定是10000個脈沖旋轉一周

數字3是單位，根據自己需要設定

數字4是電機旋轉一圈的工程量，我設定的是360度，也就是說10000個脈沖對應360度。

5、方向控制，我是用的脈沖加方向，所以選擇單項2軸。

6、正負極限根據需要設定，我這個沒有正負極限就沒有選擇。

7、零電位使用，走絕對位置和相對位置之前一定要定義好原點，否則絕對位置和相對位置不運行。

8、0脈沖位置，也可以使用此點定義0點。

9、停止根據需要選擇，通過閱讀STP就能理解什么意思。

10、停止根據需要選擇，通過閱讀TRIG就能理解什么意思。

11、禁用根據需要選擇，通過閱讀DIS就能理解什么意思。

12、最大速度和最小速度根據現場情況設定，我設定最大速度為360度/秒。

13、JOG命令也就是手動運行，根據需要設定速度，建議設定小一些，看看運行速度再調整。

14、此處設定加減速時間，也就是脈沖輸出的加減速時間，根據現場情況設定。

15、急停補償。

16、反沖補償，也就是校準絲杠間隙。

17、參考點設定

18、找零點時速度和方向設定。

19、偏移量設定

20、搜索參考點方式選擇

21、從驅動器中讀取絕對位置

22、曲線設定，我這里沒用曲線，沒有生成曲線。

23、點"建議"自動分配地址。

24、組件

25、映射顯示

26、完成，點擊生成就完成了。

1．啟用并初始化軸

AXISx_CTRL子程序（控制）啟用和初始化運動軸，方法是自動命令運動軸每CPU更改為RUN模式時加載組態/曲線表。在項目中只對每條運動軸使用此子程序一次，并確保程序會在每次掃描時調用此子程序。使用SM0.0（始終開啟）作為EN參數的輸入。

管腳含義：

MODE：啟用模塊。1=可發送命令；0=中止進行中的任何命令

Done：完成標志位

Error：錯誤代碼（字節）

C_Pos：軸的當前位置（絕對定位或者相對定位），工程單位：Real型數據；相對脈沖：DINT型數據

C_Speed：軸的當前速度，Real型數據

C_Dir：軸的當前方向（1=反向，0=正向）

2.手動控制軸

AXISx_MAN子例程（手動模式）將運動軸置為手動模式。這允許電機按不同的速度運行，或沿正向或負向慢進。在同一時間僅能啟用RUN、JOG_P或JOG_N輸入之一。

管腳含義：

RUN：1=軸手動運行（速度和方向分別由Speed和Dir管腳控制）0=停止手動控制

JOG_P：1=正轉點動控制

JOG_N：1=反轉點動控制

Speed：RUN運行時的目標速度，Real型數據

Dir：RUN運行時的方向

Error：錯誤代碼（字節）

C_Pos：軸當前位置（絕對定位或者相對定位），工程單位：Real型數據；相對脈沖：DINT型數據

C_Speed：軸當前速度，Real型數據

C_Dir：軸的當前方向（1=反向，0=正向）

3、查找參考點

走絕對位置和相對位置前需要找到真實的零點，絕對位置和相對位置才能根據零點運行。

AXISx_RSEEK子程序（搜索參考點位置）使用組態/曲線表中的搜索方法啟動參考點搜索操作。運動軸找到參考點且運動停止后，運動軸將RP_OFFSET參數值載入當前位置。

管腳含義：

START：每接通一個掃描周期，就執行一次查找參考點（參考點查找方式由軸組態確定）

Done：完成標志位

Error：錯誤代碼（字節）

4.絕對或者相對定位

AXISx_GOTO子程序命令運動軸轉到所需位置。

管腳含義：

START：每接通一個掃描周期，就執行一次定位

Pos：目標位置（絕對定位為坐標點，相對定位為兩點間距離），工程單位：Real型數據；相對脈沖：DINT型數據

Speed：目標速度，Real型數據

MODE：移動模式0：絕對位置 1：相對位置 2：單速連續 正向旋轉 3：單速連續反向旋轉

Abort：停止正在執行的運動

Done：完成標志位

Error：錯誤代碼（字節）

C_Pos：軸當前位置（絕對定位或者相對定位），工程單位：Real型數據；相對脈沖：DINT型數據

C_Speed：軸當前速度，Real型數據