项目7的任务2

1、 现代电气与现代电气与 PLC应用技术应用技术 童克波童克波项目项目7 PLC在模拟量控制方面的应用在模拟量控制方面的应用 任务任务2 高速计数器及其应用高速计数器及其应用 任务引入任务引入 一般情况下，一般情况下，PLC的普通计数器受的普通计数器受CPU扫描周期的影响，扫描周期的影响，只能接收频率为几十赫兹的低频脉冲信号只能接收频率为几十赫兹的低频脉冲信号，对高速脉冲信号的，对高速脉冲信号的计数会发生脉冲丢失的现象。但对于大多数控制系统来说，已计数会发生脉冲丢失的现象。但对于大多数控制系统来说，已经能够满足控制要求。经能够满足控制要求。 但在实际生产中，但在实际生产中，PLC可能要处理上百赫

2、兹以上的高速信可能要处理上百赫兹以上的高速信号。例如常见机械设备的主轴转速可高达每分钟上千转，检测号。例如常见机械设备的主轴转速可高达每分钟上千转，检测其转速就要使用其转速就要使用PLC的高速计数器。的高速计数器。PLC的高速计数器是脱离的高速计数器是脱离主机扫描周期而独立计数的计数器，主机扫描周期而独立计数的计数器，它可对脉宽小于主机扫描它可对脉宽小于主机扫描周期的高速脉冲准确计数。周期的高速脉冲准确计数。其脉冲输入速率可达其脉冲输入速率可达1030KHZ。 任务分析任务分析 西门子西门子S7-200系列系列PLC专门设置了专门设置了6个个32位双向高速计数位双向高速计数器器HSC0HSC5

3、（CPU221、CPU222没有没有HSC1、HSC2）。）。要能熟练使用高速计数器，必须掌握以下知识。要能熟练使用高速计数器，必须掌握以下知识。 1高速计数器的指令。高速计数器的指令。 2高速计数器工作模式设置。高速计数器工作模式设置。 3高速计数器控制字节设置。高速计数器控制字节设置。 相关知识相关知识 高速计数器定义指令和高速计数器启动指令的梯形图、语句等指令格式见表高速计数器定义指令和高速计数器启动指令的梯形图、语句等指令格式见表8-5所示。所示。1高速计数器的指令高速计数器的指令表表8-5 高速计数器指令格式高速计数器指令格式 名称名称格式格式高速计数器定义指令高速计数器定义指令高速

4、计数器启动指令高速计数器启动指令梯形图梯形图（LAD）指令表（指令表（STL）HDEF HSC ， MODEHSC N操作数范围操作数范围HSC：05； MODE：011； N：05 相关知识相关知识 指令说明：指令说明： （1）高速计数器定义指令（）高速计数器定义指令（HDEF），为指定的高速计），为指定的高速计数器选定一种工作模式（有数器选定一种工作模式（有12种不同的工作模式）。工作模种不同的工作模式）。工作模式决定了高速计数器的计数脉冲、方向、启动和复位功能。式决定了高速计数器的计数脉冲、方向、启动和复位功能。 （2）高速计数器启动指令（）高速计数器启动指令（HSC）用于启动编号为）用

5、于启动编号为N的的高速计数器。高速计数器。1高速计数器的指令高速计数器的指令 相关知识相关知识 高速计数器的计数和动作可采用中断方式进行控制高速计数器的计数和动作可采用中断方式进行控制，与，与CPU的扫描周期关系不大，各种型号的的扫描周期关系不大，各种型号的PLC可用的高速计数可用的高速计数器的中断事件大致分为器的中断事件大致分为3类：类：当前值等于预设值中断、输入当前值等于预设值中断、输入方向改变中断和外部复位中断方向改变中断和外部复位中断。所有高速计数器都支持当前所有高速计数器都支持当前值等于预设值中断。值等于预设值中断。2高速计数器的中断事件类型高速计数器的中断事件类型 相关知识相关知识

6、 每种高速计数器都有多种工作模式，以完成不同的功能，每种高速计数器都有多种工作模式，以完成不同的功能，高高速计数器的工作模式与中断事件有密切关系速计数器的工作模式与中断事件有密切关系。在使用一个高速。在使用一个高速计数器时，计数器时，首先要使用首先要使用HDEF指令给计数器设定一种工作模式指令给计数器设定一种工作模式。每一种高速计数器的工作模式的数量也不同，每一种高速计数器的工作模式的数量也不同，HSC1和和HSC2最最多可达多可达12种，而种，而HSC5只有一种工作模式。只有一种工作模式。 S7-200系列系列PLC高速计数器高速计数器HSC0HSC5可以分别定义为可以分别定义为四种工作类型

7、四种工作类型：带有内部方向控制的单相计数器；带有外部方带有内部方向控制的单相计数器；带有外部方向控制的单相计数器；带有增向控制的单相计数器；带有增/减计数脉冲输入的双相计数器；减计数脉冲输入的双相计数器；A/B正交计数器。正交计数器。3高速计数器的工作模式和输入端高速计数器的工作模式和输入端 相关知识相关知识 HSC0HSC5可以根据外部输入端的不同配置可以根据外部输入端的不同配置12种模式（模式种模式（模式0模式模式11），高），高速计数器的工作模式见表速计数器的工作模式见表8-6所示。所示。表表8-6 高速计数器的工作模式和输入端高速计数器的工作模式和输入端计数器标号及各计数器标号及各种工

8、作模式对应种工作模式对应的输入端的输入端HSC0I0.0I0.1I0.2HSC1I0.6I0.7I1.0I1.1HSC2I1.2I1.3I1.4I1.5HSC3I0.1HSC4I0.3I0.4I0.5HSC5I0.4带有内部方向控带有内部方向控制的单相计数器制的单相计数器模式模式0 0计数脉冲计数脉冲模式模式1 1计数脉冲计数脉冲复位复位模式模式2 2计数脉冲计数脉冲复位复位启动启动带有外部方向控带有外部方向控制的单相计数器制的单相计数器模式模式3 3计数脉冲计数脉冲方向方向模式模式4 4计数脉冲计数脉冲方向方向复位复位模式模式5 5计数脉冲计数脉冲方向方向复位复位启动启动带有增带有增/ /减

9、计数脉减计数脉冲输入的双相计冲输入的双相计数器数器模式模式6 6增计数脉冲增计数脉冲减计数脉冲减计数脉冲模式模式7 7增计数脉冲增计数脉冲减计数脉冲减计数脉冲复位复位模式模式8 8增计数脉冲增计数脉冲减计数脉冲减计数脉冲复位复位启动启动A/BA/B正交计数器正交计数器模式模式9 9计数脉冲计数脉冲A A计数脉冲计数脉冲B B模式模式1010计数脉冲计数脉冲A A计数脉冲计数脉冲B B复位复位模式模式1111计数脉冲计数脉冲A A计数脉冲计数脉冲B B复位复位启动启动 相关知识相关知识 选用某个高速计数器在选用某个高速计数器在某种工作模式下工作后某种工作模式下工作后，高速计数，高速计数器所使用的

10、输入端就器所使用的输入端就必须按系统指定的输入点输入信号必须按系统指定的输入点输入信号。 例如，如果例如，如果HSC0在模式在模式4下工作，就必须用下工作，就必须用I0.0为脉冲输为脉冲输入端，入端，I0.1为增减方向输入端，为增减方向输入端，I0.2为外部复位输入端。为外部复位输入端。 高速计数器输入点、输入输出中断输入点都使用一般数字高速计数器输入点、输入输出中断输入点都使用一般数字量输入点量输入点。同一个输入点只能做一种功能，如果程序使用了高。同一个输入点只能做一种功能，如果程序使用了高速计数器，则高速计数器的这种工作模式下指定的输入点只能速计数器，则高速计数器的这种工作模式下指定的输入

11、点只能被高速计数器使用。只有高速计数器不用的输入点才可以作为被高速计数器使用。只有高速计数器不用的输入点才可以作为输入输出中断或一般数字量输入点使用。例如，输入输出中断或一般数字量输入点使用。例如，HSC0在模式在模式0下工作，只用下工作，只用I0.0作脉冲输入，不使用作脉冲输入，不使用I0.1和和I0.2，则这两个输，则这两个输入端可作为输入输出中断的输入点或一般数字量输入点使用。入端可作为输入输出中断的输入点或一般数字量输入点使用。 相关知识相关知识 （1）状态字节。每个高速计数器都有固定的特殊存储器与之相配合，完成高速）状态字节。每个高速计数器都有固定的特殊存储器与之相配合，完成高速计数

12、功能。具体对应关系见表计数功能。具体对应关系见表8-7所示。所示。4高速计数器的使用方法高速计数器的使用方法表表8-7 状态字节状态字节高速计数器编号高速计数器编号状态字节状态字节控制字节控制字节当前值（双字）当前值（双字）预设值（双字）预设值（双字）HSC0SMB36SMB37SMD38SMD42HSC1SMB46SMB47SMD48SMD52HSC2SMB56SMB57SMD58SMD62HSC3SMB136SMB137SMD138SMD142HSC4SMB146SMB147SMD148SMD152HSC5SMB156SMB157SMD158SMD162表表8-8 高速计数器的特殊寄存器高

13、速计数器的特殊寄存器 每个高速计数器都有一个状态字节，程序运行时根据运行状况自动使某每个高速计数器都有一个状态字节，程序运行时根据运行状况自动使某些位置位，可以通过程序来读相关位的状态，用以判断条件实现相应的操些位置位，可以通过程序来读相关位的状态，用以判断条件实现相应的操作。状态字节中各状态位的功能见表作。状态字节中各状态位的功能见表8-8所示。所示。 相关知识相关知识 状态位状态位SM6 . 0SM6 . 4SM6 . 5SM6 . 6SM6 . 7功能描述功能描述不用不用当前计数方向当前计数方向0增，增，1减减当前值当前值=设定值设定值0不等，不等，1等等当前值当前值设定值设定值0，1

14、相关知识相关知识 （2）控制字节。）控制字节。每个高速计数器对应一个控制字节。通过对控制字节中指定每个高速计数器对应一个控制字节。通过对控制字节中指定位的编程，可以根据操作要求设置字节中各控制位，如复位与启动输入信号的有效位的编程，可以根据操作要求设置字节中各控制位，如复位与启动输入信号的有效状态、计数速率、计数方向、允许更新双字值和允许执行状态、计数速率、计数方向、允许更新双字值和允许执行HSC指令等。控制字节中指令等。控制字节中各控制位的功能见表各控制位的功能见表8-9所示。所示。表表8-9 高速计数器的控制字节（位）高速计数器的控制字节（位）HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC

15、5描描 述述SM37 . 0SM47 . 0SM57 . 0SM147 . 0复位有效电平控制位：复位有效电平控制位：0=0=复位高电平有效；复位高电平有效；1=1=复位低电平有效复位低电平有效SM47 . 1SM57 . 1启动有效电平控制位：启动有效电平控制位：0=0=启动高电平有效；启动高电平有效；1=1=启动低电平有效启动低电平有效SM37 . 2SM47 . 2SM57 . 2SM147 . 2正交计数器计数速率选择：正交计数器计数速率选择：0=40=4计数率；计数率；1=11=1计数率计数率SM37 . 3SM47 . 3SM57 . 3SM137 . 3SM147 . 3SM15

16、7 . 3计数方向控制位：计数方向控制位：0=0=减计数；减计数；1=1=增计数增计数SM37 . 4SM47 . 4SM57 . 4SM137 . 4SM147 . 4SM157 . 4向向HSCHSC写入计数方向：写入计数方向：0=0=不更新；不更新；1=1=更新计数方向更新计数方向SM37 . 5SM47 . 5SM57 . 5SM137 . 5SM147 . 5SM157 . 5向向HSCHSC写入：写入：0=0=不更新；不更新；1=1=更新预置值更新预置值SM37 . 6SM47 . 6SM57 . 6SM137 . 6SM147 . 6SM157 . 6向向HSCHSC写入新的初始

17、值：写入新的初始值：0=0=不更新；不更新；1=1=更新初始值更新初始值SM37 . 7SM47 . 7SM57 . 7SM137 . 7SM147 . 7SM157 . 7HSCHSC指令执行允许控制：指令执行允许控制：0=0=禁止禁止HSCHSC；1=1=允许允许HSCHSC 相关知识相关知识 表中的前表中的前3位（位（0、1和和2位）只有在位）只有在HDEF指令执行时进行指令执行时进行设置，在程序中其它位置不能更改（默认值为：启动和复位为设置，在程序中其它位置不能更改（默认值为：启动和复位为高电位有效，正交计数速率为高电位有效，正交计数速率为4X，即输入脉冲数的，即输入脉冲数的4倍）。第

18、倍）。第3位和第位和第4位可以在工作模式位可以在工作模式0、1和和2下直接更改，以单独改变计下直接更改，以单独改变计数方向。后数方向。后3位可以在任何模式下并在程序中更改，以单独改位可以在任何模式下并在程序中更改，以单独改变计数器的当前值、预置值或对变计数器的当前值、预置值或对HSC禁止计数。禁止计数。 相关知识相关知识 （3）使用高速计数器。）使用高速计数器。 1）选择高速计数器及工作模式包括两方面工作：）选择高速计数器及工作模式包括两方面工作：根据使根据使用的主机型号和控制要求，一是选用高速计数器。二是选择该用的主机型号和控制要求，一是选用高速计数器。二是选择该高速计数器的工作模式。高速计

19、数器的工作模式。 2）设置控制字节。）设置控制字节。在选择用在选择用HSC0的工作模式的工作模式3之后，对之后，对应的控制字节为应的控制字节为SMB37。如果向。如果向SMB37写入写入2#1111 1000，即即16#F8，则对，则对HSC0的功能设置为：复位与启动输入信号都的功能设置为：复位与启动输入信号都是高电平有效、是高电平有效、4倍计数率、计数方向为增计数、允许更新双倍计数率、计数方向为增计数、允许更新双字值和允许执行字值和允许执行HSC指令。指令。 3）执行）执行HDEF指令。指令。执行执行HDEF指令时，指令时，HSC的输入值的输入值为为0，MODE的输入值为的输入值为3，指令为

20、：，指令为：HDEF 0，3 相关知识相关知识 （3）使用高速计数器。）使用高速计数器。 4）设定当前值和预置值。）设定当前值和预置值。每个高速计数器都对应一个双字每个高速计数器都对应一个双字长的当前值和一个双字长的预置值。两者都是有符号整数。当长的当前值和一个双字长的预置值。两者都是有符号整数。当前值随计数脉冲的输入而不断变化，运行时当前值可以由程序前值随计数脉冲的输入而不断变化，运行时当前值可以由程序直接读取直接读取HCn得到。得到。 5）设置中断事件并全局开中断。）设置中断事件并全局开中断。高速计数器利用中断方式高速计数器利用中断方式对高速事件进行精确控制。对高速事件进行精确控制。 6）

21、执行）执行HSC指令。指令。以上设置完成并用指令实现之后，即可以上设置完成并用指令实现之后，即可用用HSC指令对高速计数器编程进行计数。指令对高速计数器编程进行计数。 以上以上6步是对的，可以用主程序中的程序段来实现，也可以步是对的，可以用主程序中的程序段来实现，也可以用子程序来实现，用子程序来实现，这称为高速计数器初始化程序。这称为高速计数器初始化程序。高速计数器高速计数器在投入运行之前，必须要执行一次初始化程序段或初始化子程在投入运行之前，必须要执行一次初始化程序段或初始化子程序。序。 （1）控制要求。）控制要求。 采用测频的方法测量电机的转速。设电机的转速已经由采用测频的方法测量电机的转

22、速。设电机的转速已经由编码器转化成了脉冲信号。编码器转化成了脉冲信号。 任务实施任务实施电机转速测定电机转速测定 （2）程序设计的梯形图如图）程序设计的梯形图如图8-11（a）、（）、（b）、（）、（c）所）所示。示。 任务实施任务实施图图8-11（a） 主程序主程序 （2）程序设计的梯形图如图）程序设计的梯形图如图8-11（a）、（）、（b）、（）、（c）所）所示。示。 任务实施任务实施图图8-11（b） 子程序子程序 （2）程序）程序设计的梯形图设计的梯形图如图如图8-11（a）、）、（b）、（）、（c）所示。所示。 任务实施任务实施8-11（c） 中断程序中断程序 转换指令是指对操作数的

23、类型进行转换，包括数据的转换指令是指对操作数的类型进行转换，包括数据的类类型转换、码的类型转换以及数据和码之间的类型转换型转换、码的类型转换以及数据和码之间的类型转换。根据。根据指令使用的频繁程度，主要讲解数据类型转换。指令使用的频繁程度，主要讲解数据类型转换。 数据类型转换。数据类型转换。PLC中的主要数据类型包括中的主要数据类型包括字节、整数、字节、整数、双整数和实数双整数和实数。不同性质的指令对操作数的类型要求不同，。不同性质的指令对操作数的类型要求不同，因此在指令使用之前需要将操作数转换成相应的类型，转换因此在指令使用之前需要将操作数转换成相应的类型，转换指令可以完成这样的任务。指令可

24、以完成这样的任务。 知识拓展知识拓展转换指令转换指令字节与整数转换指令的梯形图、语句等指令格式见表字节与整数转换指令的梯形图、语句等指令格式见表8-10所示。所示。 知识拓展知识拓展1字节与整数转换指令字节与整数转换指令表表8-10 字节与整数转换指令格式字节与整数转换指令格式 名称名称格式格式字节转换成整数字节转换成整数B-I指令指令整数转换成字节整数转换成字节I-B指令指令梯形图（梯形图（LAD）指令表（指令表（STL） BTI IN，OUT ITB IN，OUT 知识拓展知识拓展 指令说明：指令说明： B-I指令是将输入数据指令是将输入数据IN转换成整数类型，并将结果送到转换成整数类型，

25、并将结果送到OUT输出。字节型是无符号的，所以没有符号扩展。输出。字节型是无符号的，所以没有符号扩展。 I-B指令是将输入数据指令是将输入数据IN转换成字节类型，并将结果送到转换成字节类型，并将结果送到OUT输出。输入数据超出字节范围（输出。输入数据超出字节范围（0255）则产生溢出。）则产生溢出。 知识拓展知识拓展2整数与双整数转换指令整数与双整数转换指令整数与双整数转换指令的梯形图、语句等指令格式见表整数与双整数转换指令的梯形图、语句等指令格式见表8-11所示。所示。表表8-11 整数与双整数转换指令格式整数与双整数转换指令格式 名称名称格式格式双整数双整数转换成整数转换成整数DI-I指令指令整数转换成整数转换成双整数双整数I-DI指令指令梯形图梯形图（LAD）指令表（指令表（STL） DTI IN，OUT ITD IN，OUT 知识拓展知识拓展 指令说明：指令说明： DI-I指令是将双整数数据指令是将双整数数据IN转换成整数类型，并将结果转换成整数类型，并将结果送到送到OUT输出。输入数据超出整数范围则产生溢出。输出。输入数据超出整数范围则产生溢出。