第十章s7-200系列PLC脈沖處理指令及應(yīng)用10.1高速計數(shù)器操作指令高速計數(shù)器用于對PLC掃描速率來不及處理的高速事件進(jìn)行計數(shù)。CPU224和CPU226有6個，地址編號為HSC0-HSC5；CPU221和CPU222有四個，地址編號為HSC0、HSC3、HSC4、HSC5。定義高速計數(shù)器指令（HDEF）：為指定的高速計數(shù)器(HSCx)選擇操作模式。高速計數(shù)器指令（HSC）：在HSC特殊存儲器位狀態(tài)的基礎(chǔ)上，配置和控制高速計數(shù)器。參數(shù)N指定高速計數(shù)器的標(biāo)號。每一個計數(shù)器都有時鐘、方向控制、復(fù)位、啟動的特定輸入。對于雙相計數(shù)器，兩個時鐘都可以運行在最高頻率。在正交模式下，您可以選擇一倍速（1x）或者四倍速（4x）計數(shù)速率。1、高速計數(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/減計數(shù)模式外部方向控制的單脈沖增/減計數(shù)模式增/減計數(shù)時鐘輸入的雙脈沖計數(shù)模式A/B脈沖正交計數(shù)模式輸入信號當(dāng)復(fù)位輸入I1.0有效時，高速計數(shù)器的當(dāng)前值被清零并保持到復(fù)位無效。當(dāng)啟動信號I1.1有效時，允許計數(shù)器開始計數(shù)；當(dāng)啟動信號無效時，計數(shù)值被保持，但不能對計數(shù)脈沖信號計數(shù)。當(dāng)啟動信號無效而復(fù)位信號有效時，復(fù)位信號不起作用，計數(shù)當(dāng)前值不變。當(dāng)復(fù)位保持有效則啟動信號變?yōu)橛行?，?dāng)前值被清除。每個高速計數(shù)器都有固定的特殊功能存儲器與之相配合，完成高速計數(shù)功能。具體對應(yīng)關(guān)系如表所示。狀態(tài)位及1X/4X模式選擇有三個控制位用于配置復(fù)位和啟動有效狀態(tài)以及選擇一倍速或者4倍計數(shù)模式（僅用于正交計數(shù)器）。這些位在各個計數(shù)器的控制字節(jié)中，只有在HDEF指令執(zhí)行時才有效。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，計數(shù)器對計數(shù)模式的選擇取缺省設(shè)置。一旦HDEF指令被執(zhí)行，您就不能再更改計數(shù)器的設(shè)置，除非先進(jìn)入STOP模式。狀態(tài)字節(jié)每個高速計數(shù)器都有一個狀態(tài)字節(jié)，程序運行時根據(jù)運行狀況自動使某些位置位，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)高速計數(shù)器中有一個控制字節(jié)，其功能是允許或禁止計數(shù)器工作、計數(shù)方向控制或初始化計數(shù)方向、控制當(dāng)前值和預(yù)置值裝入等。執(zhí)行HSC指令時，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)置值雙字每個高速計數(shù)器有一個32位的初始值和一個32位的預(yù)置值。初始值和預(yù)置值都是符號整數(shù)。為了向高速計數(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)置值存入特殊存儲器中，然后執(zhí)行HSC指令，從而將新的值傳送到高速計數(shù)器。初始值預(yù)設(shè)值HSC中斷高速計數(shù)器有3種中斷：當(dāng)前值等于預(yù)置值中斷外部復(fù)位有效中斷計數(shù)方向改變中斷模式0、1、2（單相）不支持計數(shù)方向改變的中斷（1）選擇計數(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

使用高速計數(shù)器時，要按以下步驟進(jìn)行：10.2高速計數(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/減計數(shù)器（模式0、1或2），初始化步驟如下：1.用初次掃描存儲器位（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SMB47置數(shù)。例如：

SMB47=16#F8產(chǎn)生如下的結(jié)果：允許計數(shù)；4X計數(shù)率；寫入新的初始值；寫入新的預(yù)置；置計數(shù)方向為增；置啟動和復(fù)位輸入為高電平有效10.2高速計數(shù)器指令應(yīng)用3.執(zhí)行HDEF指令時，HSC輸入置1，MODE輸入置0（無外部復(fù)位或啟動）或置1（有外部復(fù)位和無啟動）或置2（有外部復(fù)位和啟動）。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發(fā)生器指定給數(shù)字輸出點Q0.0，另一臺發(fā)生器則指定給數(shù)字輸出點Q0.1。當(dāng)PTO、PWM發(fā)生器控制輸出時，將禁止輸出點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，輸出點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）的特殊存儲器1．控制字節(jié)和參數(shù)的特殊存儲器例：

設(shè)置控制字節(jié)。用Q0.0作為高速脈沖輸出，對應(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)的特殊存儲器三、對輸出的影響（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}沖串完成時啟動中斷程序，若使用多段操作，則在包絡(luò)表完成時啟動中斷程序。1．周期和脈沖數(shù)周期范圍從50～65535μs或從2～65535ms，為16位無符號數(shù)，時基有μs和ms兩種，通過控制字節(jié)的第三位選擇。注意：（1）如果周期小于兩個時間單位，則周期的默認(rèn)值為兩個時間單位。（2）周期設(shè)定奇數(shù)微秒或毫秒（例如75ms），會引起波形失真。脈沖計數(shù)范圍從1～4294967295，為32位無符號數(shù)，如設(shè)定脈沖計數(shù)為0，則系統(tǒng)默認(rèn)脈沖計數(shù)值為1。2．PTO的種類及特點

PTO功能允許多個脈沖串排隊，從而形成管線。管線分為兩種：單段管線和多段管線。單段管線是指管線中每次只能存儲一個脈沖串的控制參數(shù)，初始PTO段一旦啟動，必須按照對第二個波形的要求立即刷新SM，并再次執(zhí)行PLS指令，第一個脈沖串完成，第二個波形輸出立即開始，重復(fù)這一步驟可以實現(xiàn)多個脈沖串的輸出。多段管線是指在變量存儲區(qū)V建立一個包絡(luò)表。包絡(luò)表存放每個脈沖串的參數(shù)，執(zhí)行PLS指令時，S7-200PLC自動按包絡(luò)表中的順序及參數(shù)進(jìn)行脈沖串輸出。例：有一啟動按鈕接于I0.0，停止按鈕接于I0.1。要求當(dāng)按下啟動按鈕時，Q0.0輸出PTO高速脈沖，脈沖的周期為30ms，個數(shù)為10000個。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)電動機(jī)的控制要求如圖所示。從A點到B點為加速過程，從B到C為恒速運行，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：加速運行，應(yīng)在200個脈沖時達(dá)到最大脈沖頻率；BC段：恒速運行，運行的脈沖個數(shù)為4000-200-200=3600個；CD段：減速運行，應(yīng)在200個脈沖時完成。某一段每個脈沖周期增量值用下式確定：

周期增量值=（該段結(jié)束時的周期時間-該段初始的周期時間）/該段的脈沖數(shù)用該式可計算出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基為：微秒或毫秒，均為16位無符號數(shù)。周期的范圍從50～65535ms，或從2～65535ms。若周期小于2個時基，則系統(tǒng)默認(rèn)為兩個時基。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：不需改變時基時，可以用同步更新。執(zhí)行同步更新時，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的時基時，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禁用，與PWM波形不同步。這樣可能造成控制設(shè)備震動。

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

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