plc 電氣控制基礎(chǔ)知識(shí) 第十章 脈沖處理指令學(xué)習(xí)資料

第十章s7-200系列PLC脈沖處理指令及應(yīng)用10.1高速計(jì)數(shù)器操作指令高速計(jì)數(shù)器用于對(duì)PLC掃描速率來不及處理的高速事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。CPU224和CPU226有6個(gè)，地址編號(hào)為HSC0-HSC5；CPU221和CPU222有四個(gè)，地址編號(hào)為HSC0、HSC3、HSC4、HSC5。定義高速計(jì)數(shù)器指令（HDEF）：為指定的高速計(jì)數(shù)器(HSCx)選擇操作模式。高速計(jì)數(shù)器指令（HSC）：在HSC特殊存儲(chǔ)器位狀態(tài)的基礎(chǔ)上，配置和控制高速計(jì)數(shù)器。參數(shù)N指定高速計(jì)數(shù)器的標(biāo)號(hào)。每一個(gè)計(jì)數(shù)器都有時(shí)鐘、方向控制、復(fù)位、啟動(dòng)的特定輸入。對(duì)于雙相計(jì)數(shù)器，兩個(gè)時(shí)鐘都可以運(yùn)行在最高頻率。在正交模式下，您可以選擇一倍速（1x）或者四倍速（4x）計(jì)數(shù)速率。1、高速計(jì)數(shù)指令2、工作模式4種工作模式內(nèi)部方向控制的單脈沖增/減計(jì)數(shù)模式外部方向控制的單脈沖增/減計(jì)數(shù)模式增/減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入的雙脈沖計(jì)數(shù)模式A/B脈沖正交計(jì)數(shù)模式輸入信號(hào)當(dāng)復(fù)位輸入I1.0有效時(shí)，高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值被清零并保持到復(fù)位無效。當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)I1.1有效時(shí)，允許計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)無效時(shí)，計(jì)數(shù)值被保持，但不能對(duì)計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)。當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)無效而復(fù)位信號(hào)有效時(shí)，復(fù)位信號(hào)不起作用，計(jì)數(shù)當(dāng)前值不變。當(dāng)復(fù)位保持有效則啟動(dòng)信號(hào)變?yōu)橛行В?dāng)前值被清除。每個(gè)高速計(jì)數(shù)器都有固定的特殊功能存儲(chǔ)器與之相配合，完成高速計(jì)數(shù)功能。具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示。狀態(tài)位及1X/4X模式選擇有三個(gè)控制位用于配置復(fù)位和啟動(dòng)有效狀態(tài)以及選擇一倍速或者4倍計(jì)數(shù)模式（僅用于正交計(jì)數(shù)器）。這些位在各個(gè)計(jì)數(shù)器的控制字節(jié)中，只有在HDEF指令執(zhí)行時(shí)才有效。在執(zhí)行HDEF指令前，必須把這些控制位設(shè)定到希望的狀態(tài)。否則，計(jì)數(shù)器對(duì)計(jì)數(shù)模式的選擇取缺省設(shè)置。一旦HDEF指令被執(zhí)行，您就不能再更改計(jì)數(shù)器的設(shè)置，除非先進(jìn)入STOP模式。狀態(tài)字節(jié)每個(gè)高速計(jì)數(shù)器都有一個(gè)狀態(tài)字節(jié)，程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)運(yùn)行狀況自動(dòng)使某些位置位，可以通過程序來讀相關(guān)位的狀態(tài)，用以作為判斷條件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。狀態(tài)字節(jié)中各狀態(tài)位的功能如表所示。

控制字節(jié)高速計(jì)數(shù)器中有一個(gè)控制字節(jié)，其功能是允許或禁止計(jì)數(shù)器工作、計(jì)數(shù)方向控制或初始化計(jì)數(shù)方向、控制當(dāng)前值和預(yù)置值裝入等。執(zhí)行HSC指令時(shí)，CPU檢查控制字節(jié)和有關(guān)當(dāng)前值和預(yù)置值。

當(dāng)前值雙字和預(yù)置值雙字每個(gè)高速計(jì)數(shù)器有一個(gè)32位的初始值和一個(gè)32位的預(yù)置值。初始值和預(yù)置值都是符號(hào)整數(shù)。為了向高速計(jì)數(shù)器裝入新的初始值和預(yù)置值，必須先設(shè)置控制字節(jié)，并且把初始值和預(yù)置值存入特殊存儲(chǔ)器中，然后執(zhí)行HSC指令，從而將新的值傳送到高速計(jì)數(shù)器。初始值預(yù)設(shè)值HSC中斷高速計(jì)數(shù)器有3種中斷：當(dāng)前值等于預(yù)置值中斷外部復(fù)位有效中斷計(jì)數(shù)方向改變中斷模式0、1、2（單相）不支持計(jì)數(shù)方向改變的中斷（1）選擇計(jì)數(shù)器及工作模式

（2）設(shè)置控制字節(jié)

（3）執(zhí)行HDEF指令

（4）設(shè)定當(dāng)前值和預(yù)設(shè)值

（5）設(shè)置中斷事件并全局開中斷

（6）執(zhí)行HSC指令

使用高速計(jì)數(shù)器時(shí)，要按以下步驟進(jìn)行：10.2高速計(jì)數(shù)器指令應(yīng)用初始化模式0、1或2，HSC1為內(nèi)部方向控制的單相增/減計(jì)數(shù)器（模式0、1或2），初始化步驟如下：1.用初次掃描存儲(chǔ)器位（SM0.1=1）調(diào)用執(zhí)行初始化操作子程序。2.初始化子程序中，根據(jù)所希望的控制操作對(duì)SMB47置數(shù)。例如：

SMB47=16#F8產(chǎn)生如下的結(jié)果：允許計(jì)數(shù)；4X計(jì)數(shù)率；寫入新的初始值；寫入新的預(yù)置；置計(jì)數(shù)方向?yàn)樵?；置啟?dòng)和復(fù)位輸入為高電平有效10.2高速計(jì)數(shù)器指令應(yīng)用3.執(zhí)行HDEF指令時(shí)，HSC輸入置1，MODE輸入置0（無外部復(fù)位或啟動(dòng)）或置1（有外部復(fù)位和無啟動(dòng)）或置2（有外部復(fù)位和啟動(dòng)）。4.向SMD48（雙字）寫入所希望的初始值（若寫入0，則清除）。5.向SMD52（雙字）寫入所希望的預(yù)置值。6.為了捕獲當(dāng)前值（CV）等于預(yù)置值（PV）中斷事件，編寫中斷子程序，并指定CV=PV中斷事件（事件號(hào)13）調(diào)用該中斷子程序。7.為了捕獲外部復(fù)位事件，編寫中斷子程序，并指定外部復(fù)位中斷事件（事件號(hào)15）調(diào)用該中斷子程序。8.執(zhí)行全局中斷允許指令（ENI）來允許HSC1中斷。9.執(zhí)行HSC指令，使S7--200對(duì)HSC1編程。10.退出子程序。PTO：(pulsetrainoutput)輸出脈沖串，占空比為50%PWM(pulsewidthmodulation)脈寬調(diào)制，占空比可調(diào)S7-200系列配有兩個(gè)PTO/PWM發(fā)生器，占用Q0.0和Q0.1指令格式：PLSQ0.x10.3高速脈沖輸出若一臺(tái)發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點(diǎn)Q0.0，另一臺(tái)發(fā)生器則指定給數(shù)字輸出點(diǎn)Q0.1。當(dāng)PTO、PWM發(fā)生器控制輸出時(shí)，將禁止輸出點(diǎn)Q0.0、Q0.1的正常使用；當(dāng)不使用PTO、PWM高速脈沖發(fā)生器時(shí)，輸出點(diǎn)Q0.0、Q0.1恢復(fù)正常的使用，即由輸出映像寄存器決定其輸出狀態(tài)。

S7-200PLC有兩條高速脈沖輸出指令：PTO（輸出一個(gè)頻率可調(diào)，占空比為50%的脈沖）和PWM（輸出占空比可調(diào)的脈沖）。一、脈沖輸出（PLS）指令二、用于脈沖輸出（Q0.0或Q0.1）的特殊存儲(chǔ)器1．控制字節(jié)和參數(shù)的特殊存儲(chǔ)器例：

設(shè)置控制字節(jié)。用Q0.0作為高速脈沖輸出，對(duì)應(yīng)的控制字節(jié)為SMB67，如果希望定義的輸出脈沖操作為PTO操作，允許脈沖輸出，多段PTO脈沖串輸出，時(shí)基為ms，設(shè)定周期值和脈沖數(shù)，則應(yīng)向SMB67寫入2#10101101，即16#AD。2．狀態(tài)字節(jié)的特殊存儲(chǔ)器三、對(duì)輸出的影響（1）可在起用PTO或PWM操作之前，將用于Q0.0和Q0.1的輸出映像寄存器設(shè)為0。（2）PTO/PWM輸出必須至少有10%的額定負(fù)載，才能完成從關(guān)閉至打開以及從打開至關(guān)閉的順利轉(zhuǎn)換，即提供陡直的上升沿和下降沿。四、PTO的使用

PTO是可以指定脈沖數(shù)和周期的占空比為50%的高速脈沖串的輸出。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?？稍诿}沖串完成時(shí)啟動(dòng)中斷程序，若使用多段操作，則在包絡(luò)表完成時(shí)啟動(dòng)中斷程序。1．周期和脈沖數(shù)周期范圍從50～65535μs或從2～65535ms，為16位無符號(hào)數(shù)，時(shí)基有μs和ms兩種，通過控制字節(jié)的第三位選擇。注意：（1）如果周期小于兩個(gè)時(shí)間單位，則周期的默認(rèn)值為兩個(gè)時(shí)間單位。（2）周期設(shè)定奇數(shù)微秒或毫秒（例如75ms），會(huì)引起波形失真。脈沖計(jì)數(shù)范圍從1～4294967295，為32位無符號(hào)數(shù)，如設(shè)定脈沖計(jì)數(shù)為0，則系統(tǒng)默認(rèn)脈沖計(jì)數(shù)值為1。2．PTO的種類及特點(diǎn)

PTO功能允許多個(gè)脈沖串排隊(duì)，從而形成管線。管線分為兩種：?jiǎn)味喂芫€和多段管線。單段管線是指管線中每次只能存儲(chǔ)一個(gè)脈沖串的控制參數(shù)，初始PTO段一旦啟動(dòng)，必須按照對(duì)第二個(gè)波形的要求立即刷新SM，并再次執(zhí)行PLS指令，第一個(gè)脈沖串完成，第二個(gè)波形輸出立即開始，重復(fù)這一步驟可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)脈沖串的輸出。多段管線是指在變量存儲(chǔ)區(qū)V建立一個(gè)包絡(luò)表。包絡(luò)表存放每個(gè)脈沖串的參數(shù)，執(zhí)行PLS指令時(shí)，S7-200PLC自動(dòng)按包絡(luò)表中的順序及參數(shù)進(jìn)行脈沖串輸出。例：有一啟動(dòng)按鈕接于I0.0，停止按鈕接于I0.1。要求當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，Q0.0輸出PTO高速脈沖，脈沖的周期為30ms，個(gè)數(shù)為10000個(gè)。若輸出脈沖過程中按下停止按鈕，則脈沖輸出立即停止。編寫單段管線PTO脈沖輸出程序。程序如下圖所示。例：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制要求如圖所示。從A點(diǎn)到B點(diǎn)為加速過程，從B到C為恒速運(yùn)行，從C到D為減速過程。（2）分析確定脈沖發(fā)生器及工作模式

設(shè)置控制字節(jié)

寫入周期值、周期增量值和脈沖數(shù)

裝入包絡(luò)表首地址

中斷調(diào)用

執(zhí)行PLS指令

在本例中，PTO管線可以分為3段，需建立3段脈沖的包絡(luò)表。起始和終止脈沖頻率為2kHz，最大脈沖頻率為10kHz，所以起始和終止周期為500μs，最大頻率的周期為100μs。AB段：加速運(yùn)行，應(yīng)在200個(gè)脈沖時(shí)達(dá)到最大脈沖頻率；BC段：恒速運(yùn)行，運(yùn)行的脈沖個(gè)數(shù)為4000-200-200=3600個(gè)；CD段：減速運(yùn)行，應(yīng)在200個(gè)脈沖時(shí)完成。某一段每個(gè)脈沖周期增量值用下式確定：

周期增量值=（該段結(jié)束時(shí)的周期時(shí)間-該段初始的周期時(shí)間）/該段的脈沖數(shù)用該式可計(jì)算出AB段的周期增量值為-2μs，BC段的周期增量值Δ為0，CD段的周期增量值為2μs。假設(shè)包絡(luò)表位于從VB200開始的V存儲(chǔ)區(qū)中，包絡(luò)表如下表所示。

主程序中斷程序子程序五、PWM的使用

1．周期和脈寬周期和脈寬時(shí)基為：微秒或毫秒，均為16位無符號(hào)數(shù)。周期的范圍從50～65535ms，或從2～65535ms。若周期小于2個(gè)時(shí)基，則系統(tǒng)默認(rèn)為兩個(gè)時(shí)基。脈寬范圍從0～65535ms或從0～65535ms。若脈寬大于或等于周期，占空比為100%，是輸出連續(xù)接通。若脈寬為0，占空比為0%，則輸出斷開。

2．更新方式有兩種改變PWM波形的方法：同步更新和異步更新。同步更新：不需改變時(shí)基時(shí)，可以用同步更新。執(zhí)行同步更新時(shí)，波形的變化發(fā)生在周期的邊緣，形成平滑轉(zhuǎn)換。異步更新：需要改變PWM的時(shí)基時(shí)，則應(yīng)使用異步更新。異步更新使高速脈沖輸出功能被瞬時(shí)禁用，與PWM波形不同步。這樣可能造成控制設(shè)備震動(dòng)。

常見的PWM操作是脈沖寬度不同，但周期保持不變，即不要求時(shí)基改變。因此先選擇適合于所有周期的時(shí)基，盡量使用同步更新。

3．PWM的使用使用高速脈沖串輸出時(shí)，要按以下步驟進(jìn)行：（1）確定