转速与位移的测量

1、可编程控制器（可编程控制器（PLCPLC）应用技术应用技术PLC应用技术应用技术 项目九项目九: :转速与位移的测量转速与位移的测量 9.1 项目简介项目简介9.2 高速计数器高速计数器9.3 子程序子程序9.4 中断服务程序中断服务程序9.5 测转速方案分析与硬件接线测转速方案分析与硬件接线9.6 测位移方案分析与硬件接线测位移方案分析与硬件接线9.7 程序编制程序编制9.8 能力拓展能力拓展PLC应用技术应用技术 9.1 项目简介项目简介项目应用项目应用 转速和位移测量常应用于电机转速和工作台位移的测量与转速和位移测量常应用于电机转速和工作台位移的测量与控制。控制。项目分析项目分析 电机转

2、速的测量是通过测量电机在一定时间内的旋转圈数电机转速的测量是通过测量电机在一定时间内的旋转圈数来确定的。来确定的。 工作台的直线位移是通过电机旋转带动丝杠转动从而推动工作台的直线位移是通过电机旋转带动丝杠转动从而推动螺母直线位移来实现的，因此其测量需从测量电机的角位螺母直线位移来实现的，因此其测量需从测量电机的角位移着手。移着手。传感器传感器高速计数器高速计数器定时器定时器PLC应用技术应用技术 光电编码器光电编码器 光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。 光电编码

3、器是由光栅盘和光电检测装置组成。光光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。方形孔。 电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号干脉冲信号 。 为判断旋转方向，码盘提供相位差为判断旋转方向，码盘提供相位差为为9090的两路脉的两路脉冲信号冲信号AA相和相和B B相相。此外，还提供一路此外，还提供一路Z Z相脉冲相脉冲（转一圈出现一个）。（转一圈出现一个）。 PLC应用技

4、术应用技术 光电编码器光电编码器1 - 光源；光源；2 - 柱面镜；柱面镜；3 - 码盘；码盘；4 - 狭缝；狭缝；5 - 元件元件PLC应用技术应用技术 9.2 高速计数器高速计数器 由于普通计数器的计数频率较低由于普通计数器的计数频率较低(一般只有几十赫一般只有几十赫兹兹)，因此，因此PLC对高速脉冲信号进行计数需要采用对高速脉冲信号进行计数需要采用高速计数器。高速计数器。 S7-200有有6个高速计数器个高速计数器HSC0HSC5，分别可，分别可以设置以设置12种不同的工作模式。种不同的工作模式。 高速计数器以脉冲编码器的高速脉冲输出为输入，高速计数器以脉冲编码器的高速脉冲输出为输入，其

5、计数频率与其计数频率与PLC的扫描周期无关。的扫描周期无关。PLC应用技术应用技术 工作模式工作模式0、1或或2PLC应用技术应用技术 工作模式工作模式3、4或或5PLC应用技术应用技术 工作模式工作模式6、7或或8PLC应用技术应用技术 工作模式工作模式9、10或或11（1倍频）倍频）PLC应用技术应用技术 工作模式工作模式9、10或或11（4倍频）倍频）PLC应用技术应用技术 高速计数器的外部输入点高速计数器的外部输入点PLC应用技术应用技术 高速计数器的控制位高速计数器的控制位缺省设置为缺省设置为0 0。比如，设比如，设HSC0无复位或启无复位或启动控制，动控制，1倍频正交计数，倍频正交

6、计数，增计数方向且不更新，更新增计数方向且不更新，更新当前值，当前值，HSC允许，则允许，则SM37=2#11011100，应，应MOV 16#DC,SMD37PLC应用技术应用技术 表表9.3 设置初始值和预置值设置初始值和预置值HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5新初始值SMD38SMD48SMD58SMD138SMD148SMD158新预置值SMD42SMD52SMD62SMD142SMD152SMD162设置初始值和预置值前，必须先设置设置初始值和预置值前，必须先设置HSC控制位，即其第控制位，即其第5和和6位为位为1。表表9.4 高速计数器的状态位高速计数器的状态位HSC

7、0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5中断描述SM36.5SM46.5SM56.5SM136.5SM146.5SM156.5当前计数方向：0=减计数；1=增计数SM36.6SM46.6SM56.6SM136.6SM146.6SM156.6当前值与预置值：0=不等；1=相等SM36.7SM46.7SM56.7SM136.7SM146.7SM156.7当前值与预置值：0=小于等于；1=大于只有执行中断服务程序时，状态位才有效。可以用状态位产生中断，以完只有执行中断服务程序时，状态位才有效。可以用状态位产生中断，以完成更重要的操作。成更重要的操作。比如，设比如，设HSC0的初始值为的初始值为0，

8、则应则应MOV 0,SMD38PLC应用技术应用技术 复位和启动操作复位和启动操作PLC应用技术应用技术 高速计数器指令高速计数器指令 定义高速计数器指令（定义高速计数器指令（HDEF）用来）用来指定高速计数器（指定高速计数器（HSC）及其工作模）及其工作模式（式（MODE）。）。 高速计数器指令（高速计数器指令（HSC）用来激活高）用来激活高速计数器，速计数器，N为其标号。为其标号。 所有高速计数器都可以运行在最高频所有高速计数器都可以运行在最高频率而互不影响。率而互不影响。表表9.5指 令STL格式操作数描 述HDEFHDEF HSC,MODEBYTE定义高速计数器模式HSCHSC NWO

9、RD激活高速计数器PLC应用技术应用技术 高速计数器编程高速计数器编程必须完成以下基本操作：必须完成以下基本操作： 定义高速计数器和模式（定义高速计数器和模式（HDEF指令）指令） 设置控制字节（表设置控制字节（表9.2） 设置初始值（表设置初始值（表9.3） 设置预置值（表设置预置值（表9.3） 激活高速计数器（激活高速计数器（HSC指令）指令）例例PLC应用技术应用技术 9.3 子程序子程序 PLC程序由主程序、子程序和中断服务程序组成。程序由主程序、子程序和中断服务程序组成。 子程序常用于需要反复多次执行相同任务的场合。子程序常用于需要反复多次执行相同任务的场合。子程序的调用需要条件，不

10、调用时就不会被扫描，子程序的调用需要条件，不调用时就不会被扫描，可以减少扫描时间，提高效率。可以减少扫描时间，提高效率。 子程序中尽量使用局部变量，这样能方便地移植子程序中尽量使用局部变量，这样能方便地移植该子程序。局部变量的类型有该子程序。局部变量的类型有TEMP（临时变（临时变量）、量）、IN（输入变量）、（输入变量）、OUT（输出变量）、（输出变量）、IN_OUT （输入输出变量）（输入输出变量） 。PLC应用技术应用技术 子程序的创建子程序的创建 “编辑编辑”(Edit)菜单或直接在编辑窗口中击鼠标右菜单或直接在编辑窗口中击鼠标右键，再键，再“插入插入”(Insert)“子程序子程序”

11、（Subroutine)。 通过右击指令树中的通过右击指令树中的“子程序子程序”，可以更改，可以更改(Rename)子程序名。子程序名。 如需调用带参数的子程序，则在子程序的局部变如需调用带参数的子程序，则在子程序的局部变量表中定义参数，最多量表中定义参数，最多16个参数，参数的变量名个参数，参数的变量名最多最多23个字符。个字符。PLC应用技术应用技术 子程序的调用子程序的调用 子程序结束后，自动返回到调用它的程序中调用子程序结束后，自动返回到调用它的程序中调用子程序指令的下一条指令处。子程序指令的下一条指令处。 一个项目最多可以创建一个项目最多可以创建64个子程序。子程序可以个子程序。子程

12、序可以嵌套调用，最大嵌套深度为嵌套调用，最大嵌套深度为8。在中断服务程序。在中断服务程序中调用的子程序不能再调用别的子程序。中调用的子程序不能再调用别的子程序。 子程序调用指令（子程序调用指令（CALL） CALL 子程序名子程序名,参数参数1,参数参数2,，参数，参数n 子程序可不带参数子程序可不带参数,如右图如右图PLC应用技术应用技术 9.4 中断服务程序中断服务程序 中断服务程序不由程序调用，而是在中断事件发中断服务程序不由程序调用，而是在中断事件发生时由操作系统调用。生时由操作系统调用。 中断服务程序中应使用局部变量。中断服务程序中应使用局部变量。 中断服务程序的创建与子程序的创建相

13、似。中断服务程序的创建与子程序的创建相似。 中断服务程序应越短越好，以减少占用时间，避中断服务程序应越短越好，以减少占用时间，避免延迟其他的处理，否则可能引起设备异常。免延迟其他的处理，否则可能引起设备异常。 中断事件的中断事件的优先级及其中断号优先级及其中断号。PLC应用技术应用技术 中断指令中断指令 中断允许指令（中断允许指令（ENI）全局地允许所有被）全局地允许所有被连接的中断事件。连接的中断事件。 中断禁止指令（中断禁止指令（DISI）全局地禁止所有中）全局地禁止所有中断事件。断事件。 中断条件返回指令（中断条件返回指令（CRETI）在其条件满）在其条件满足时从中断服务程序返回。如果没

14、有该指足时从中断服务程序返回。如果没有该指令，编程软件自动添加无条件返回指令。令，编程软件自动添加无条件返回指令。 中断连接指令（中断连接指令（ATCH）将中断事件）将中断事件EVNT（BYTE）与中断服务程序号）与中断服务程序号INT （BYTE）相关联，并使该中断事件允许）相关联，并使该中断事件允许处理。处理。 中断分离指令（中断分离指令（DTCH）切断中断事件）切断中断事件EVNT与中断服务程序号的联系，并禁止与中断服务程序号的联系，并禁止该中断事件。该中断事件。 清除中断指令（清除中断指令（CEVNT）从中断队列中）从中断队列中清除所有的中断事件。清除所有的中断事件。PLC应用技术应用

15、技术 9.5 测转速方案分析与硬件接线测转速方案分析与硬件接线 其原理示意图如图所示其原理示意图如图所示。 光电编码器的轴（输入轴）与被测轴通过联轴器光电编码器的轴（输入轴）与被测轴通过联轴器相联接。相联接。PLC应用技术应用技术 测转速方案分析测转速方案分析 光电编码器的光电编码器的通过通过高速计数器计算高速计数器计算每秒光电编码器输出脉每秒光电编码器输出脉冲冲（A A相脉冲信号，相脉冲信号，10001000个个/ /圈）圈）的个数就能反映当前电动的个数就能反映当前电动机的转速。机的转速。 方案一：采用定时方案一：采用定时1 1秒的定时器秒的定时器T37T37，实现，实现1 1秒的采样周期。

16、秒的采样周期。在采样期间读取高速计数器在采样期间读取高速计数器HSC0HSC0（设置为初始值为（设置为初始值为0 0，工，工作模式为作模式为0 0）的）的HC0HC0计数（双字），并转换为实数送计数（双字），并转换为实数送VD200VD200，再乘再乘0.060.06，存入，存入VD300VD300，即可得每分钟转速。，即可得每分钟转速。 方案二：采用定时方案二：采用定时1 1秒的定时器秒的定时器T32T32，实现，实现1 1秒的采样周期。秒的采样周期。设置好设置好HSC0HSC0和和定时中断定时中断。在采样期间读取高速计数器。在采样期间读取高速计数器HSC0HSC0（设置为初始值为（设置为初

17、始值为0 0，工作模式为，工作模式为0 0）的）的HC0HC0计数（双字）。计数（双字）。T32T32定时到，进入中断服务程序，把定时到，进入中断服务程序，把HC0HC0计数转换为实数送计数转换为实数送VD200VD200，再乘，再乘0.060.06，存入，存入VD300VD300，得每分钟转速。，得每分钟转速。PLC应用技术应用技术 测转速硬件接线测转速硬件接线PLC应用技术应用技术 9.6 测位移方案分析与硬件接线测位移方案分析与硬件接线 电机通过联轴器带动丝杠（螺距电机通过联轴器带动丝杠（螺距8mm8mm）一起旋转，）一起旋转，螺母带动滑块在导轨上实现直线位移。螺母带动滑块在导轨上实现直

18、线位移。 光电编码器的轴与电机轴通过联轴器相联接。光电编码器的轴与电机轴通过联轴器相联接。 方案：利用方案：利用HSC1HSC1的工作模式的工作模式9 9对光电编码器输送的对光电编码器输送的A A相和相和B B相高速脉冲增减计数，并把相高速脉冲增减计数，并把HC1HC1的值乘的值乘0.0080.008送入送入VD200VD200。PLC应用技术应用技术 测位移硬件接线测位移硬件接线PLC应用技术应用技术 9.7 程序编制程序编制测转速程序一：测转速程序一：周期为周期为1秒秒转换为转换为r/min单位，单位，并送并送VD300显示显示1s定时到，定时到，HSC0初始值复位初始值复位选选HSC0，工，工作模式作模式0PLC应用技术应用技术 测转速程序二：测转速程序二：M MA AI