plc 电气控制基础知识 第十章 脉冲处理指令学习资料

第十章s7-200系列PLC脉冲处理指令及应用10.1高速计数器操作指令高速计数器用于对PLC扫描速率来不及处理的高速事件进行计数。CPU224和CPU226有6个，地址编号为HSC0-HSC5；CPU221和CPU222有四个，地址编号为HSC0、HSC3、HSC4、HSC5。定义高速计数器指令（HDEF）：为指定的高速计数器(HSCx)选择操作模式。高速计数器指令（HSC）：在HSC特殊存储器位状态的基础上，配置和控制高速计数器。参数N指定高速计数器的标号。每一个计数器都有时钟、方向控制、复位、启动的特定输入。对于双相计数器，两个时钟都可以运行在最高频率。在正交模式下，您可以选择一倍速（1x）或者四倍速（4x）计数速率。1、高速计数指令2、工作模式4种工作模式内部方向控制的单脉冲增/减计数模式外部方向控制的单脉冲增/减计数模式增/减计数时钟输入的双脉冲计数模式A/B脉冲正交计数模式输入信号当复位输入I1.0有效时，高速计数器的当前值被清零并保持到复位无效。当启动信号I1.1有效时，允许计数器开始计数；当启动信号无效时，计数值被保持，但不能对计数脉冲信号计数。当启动信号无效而复位信号有效时，复位信号不起作用，计数当前值不变。当复位保持有效则启动信号变为有效，当前值被清除。每个高速计数器都有固定的特殊功能存储器与之相配合，完成高速计数功能。具体对应关系如表所示。状态位及1X/4X模式选择有三个控制位用于配置复位和启动有效状态以及选择一倍速或者4倍计数模式（仅用于正交计数器）。这些位在各个计数器的控制字节中，只有在HDEF指令执行时才有效。在执行HDEF指令前，必须把这些控制位设定到希望的状态。否则，计数器对计数模式的选择取缺省设置。一旦HDEF指令被执行，您就不能再更改计数器的设置，除非先进入STOP模式。状态字节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，用以作为判断条件实现相应的操作。状态字节中各状态位的功能如表所示。

控制字节高速计数器中有一个控制字节，其功能是允许或禁止计数器工作、计数方向控制或初始化计数方向、控制当前值和预置值装入等。执行HSC指令时，CPU检查控制字节和有关当前值和预置值。

当前值双字和预置值双字每个高速计数器有一个32位的初始值和一个32位的预置值。初始值和预置值都是符号整数。为了向高速计数器装入新的初始值和预置值，必须先设置控制字节，并且把初始值和预置值存入特殊存储器中，然后执行HSC指令，从而将新的值传送到高速计数器。初始值预设值HSC中断高速计数器有3种中断：当前值等于预置值中断外部复位有效中断计数方向改变中断模式0、1、2（单相）不支持计数方向改变的中断（1）选择计数器及工作模式

（2）设置控制字节

（3）执行HDEF指令

（4）设定当前值和预设值

（5）设置中断事件并全局开中断

（6）执行HSC指令

使用高速计数器时，要按以下步骤进行：10.2高速计数器指令应用初始化模式0、1或2，HSC1为内部方向控制的单相增/减计数器（模式0、1或2），初始化步骤如下：1.用初次扫描存储器位（SM0.1=1）调用执行初始化操作子程序。2.初始化子程序中，根据所希望的控制操作对SMB47置数。例如：

SMB47=16#F8产生如下的结果：允许计数；4X计数率；写入新的初始值；写入新的预置；置计数方向为增；置启动和复位输入为高电平有效10.2高速计数器指令应用3.执行HDEF指令时，HSC输入置1，MODE输入置0（无外部复位或启动）或置1（有外部复位和无启动）或置2（有外部复位和启动）。4.向SMD48（双字）写入所希望的初始值（若写入0，则清除）。5.向SMD52（双字）写入所希望的预置值。6.为了捕获当前值（CV）等于预置值（PV）中断事件，编写中断子程序，并指定CV=PV中断事件（事件号13）调用该中断子程序。7.为了捕获外部复位事件，编写中断子程序，并指定外部复位中断事件（事件号15）调用该中断子程序。8.执行全局中断允许指令（ENI）来允许HSC1中断。9.执行HSC指令，使S7--200对HSC1编程。10.退出子程序。PTO：(pulsetrainoutput)输出脉冲串，占空比为50%PWM(pulsewidthmodulation)脉宽调制，占空比可调S7-200系列配有两个PTO/PWM发生器，占用Q0.0和Q0.1指令格式：PLSQ0.x10.3高速脉冲输出若一台发生器指定给数字输出点Q0.0，另一台发生器则指定给数字输出点Q0.1。当PTO、PWM发生器控制输出时，将禁止输出点Q0.0、Q0.1的正常使用；当不使用PTO、PWM高速脉冲发生器时，输出点Q0.0、Q0.1恢复正常的使用，即由输出映像寄存器决定其输出状态。

S7-200PLC有两条高速脉冲输出指令：PTO（输出一个频率可调，占空比为50%的脉冲）和PWM（输出占空比可调的脉冲）。一、脉冲输出（PLS）指令二、用于脉冲输出（Q0.0或Q0.1）的特殊存储器1．控制字节和参数的特殊存储器例：

设置控制字节。用Q0.0作为高速脉冲输出，对应的控制字节为SMB67，如果希望定义的输出脉冲操作为PTO操作，允许脉冲输出，多段PTO脉冲串输出，时基为ms，设定周期值和脉冲数，则应向SMB67写入2#10101101，即16#AD。2．状态字节的特殊存储器三、对输出的影响（1）可在起用PTO或PWM操作之前，将用于Q0.0和Q0.1的输出映像寄存器设为0。（2）PTO/PWM输出必须至少有10%的额定负载，才能完成从关闭至打开以及从打开至关闭的顺利转换，即提供陡直的上升沿和下降沿。四、PTO的使用

PTO是可以指定脉冲数和周期的占空比为50%的高速脉冲串的输出。状态字节中的最高位（空闲位）用来指示脉冲串输出是否完成。可在脉冲串完成时启动中断程序，若使用多段操作，则在包络表完成时启动中断程序。1．周期和脉冲数周期范围从50～65535μs或从2～65535ms，为16位无符号数，时基有µs和ms两种，通过控制字节的第三位选择。注意：（1）如果周期小于两个时间单位，则周期的默认值为两个时间单位。（2）周期设定奇数微秒或毫秒（例如75ms），会引起波形失真。脉冲计数范围从1～4294967295，为32位无符号数，如设定脉冲计数为0，则系统默认脉冲计数值为1。2．PTO的种类及特点

PTO功能允许多个脉冲串排队，从而形成管线。管线分为两种：单段管线和多段管线。单段管线是指管线中每次只能存储一个脉冲串的控制参数，初始PTO段一旦启动，必须按照对第二个波形的要求立即刷新SM，并再次执行PLS指令，第一个脉冲串完成，第二个波形输出立即开始，重复这一步骤可以实现多个脉冲串的输出。多段管线是指在变量存储区V建立一个包络表。包络表存放每个脉冲串的参数，执行PLS指令时，S7-200PLC自动按包络表中的顺序及参数进行脉冲串输出。例：有一启动按钮接于I0.0，停止按钮接于I0.1。要求当按下启动按钮时，Q0.0输出PTO高速脉冲，脉冲的周期为30ms，个数为10000个。若输出脉冲过程中按下停止按钮，则脉冲输出立即停止。编写单段管线PTO脉冲输出程序。程序如下图所示。例：步进电动机的控制要求如图所示。从A点到B点为加速过程，从B到C为恒速运行，从C到D为减速过程。（2）分析确定脉冲发生器及工作模式

设置控制字节

写入周期值、周期增量值和脉冲数

装入包络表首地址

中断调用

执行PLS指令

在本例中，PTO管线可以分为3段，需建立3段脉冲的包络表。起始和终止脉冲频率为2kHz，最大脉冲频率为10kHz，所以起始和终止周期为500µs，最大频率的周期为100µs。AB段：加速运行，应在200个脉冲时达到最大脉冲频率；BC段：恒速运行，运行的脉冲个数为4000-200-200=3600个；CD段：减速运行，应在200个脉冲时完成。某一段每个脉冲周期增量值用下式确定：

周期增量值=（该段结束时的周期时间-该段初始的周期时间）/该段的脉冲数用该式可计算出AB段的周期增量值为-2µs，BC段的周期增量值Δ为0，CD段的周期增量值为2µs。假设包络表位于从VB200开始的V存储区中，包络表如下表所示。

主程序中断程序子程序五、PWM的使用

1．周期和脉宽周期和脉宽时基为：微秒或毫秒，均为16位无符号数。周期的范围从50～65535ms，或从2～65535ms。若周期小于2个时基，则系统默认为两个时基。脉宽范围从0～65535ms或从0～65535ms。若脉宽大于或等于周期，占空比为100%，是输出连续接通。若脉宽为0，占空比为0%，则输出断开。

2．更新方式有两种改变PWM波形的方法：同步更新和异步更新。同步更新：不需改变时基时，可以用同步更新。执行同步更新时，波形的变化发生在周期的边缘，形成平滑转换。异步更新：需要改变PWM的时基时，则应使用异步更新。异步更新使高速脉冲输出功能被瞬时禁用，与PWM波形不同步。这样可能造成控制设备震动。

常见的PWM操作是脉冲宽度不同，但周期保持不变，即不要求时基改变。因此先选择适合于所有周期的时基，尽量使用同步更新。

3．PWM的使用使用高速脉冲串输出时，要按以下步骤进行：（1）确定