高速計(jì)數(shù)器指令一

1、17 高速計(jì)數(shù)器指令(一)相對普通計(jì)數(shù)器，高速計(jì)數(shù)器是對較高頻率的信號計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，由于信號源來自機(jī)外，且需以短于掃描周期的時(shí)間響應(yīng)，高速計(jì)數(shù)器都工作在中斷方式，并配有多個(gè)專用的輸入口用作計(jì)數(shù)信號輸入及外啟動(dòng)、外復(fù)位及計(jì)數(shù)方向的控制。高速計(jì)數(shù)器一般都是可編程的，通過程序指定及設(shè)置控制字，同一高速計(jì)數(shù)器可工作在不同的工作模式上，為應(yīng)用帶來極大的靈活性。高速計(jì)數(shù)器還采用專用指令編程，進(jìn)一步擴(kuò)大了其應(yīng)用的功能。在現(xiàn)代技術(shù)條件下，許多物理量可以方便地轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖列，脈沖的數(shù)量或頻率可對應(yīng)于轉(zhuǎn)速、位移、溫度而用于控制，因此高速計(jì)數(shù)成了工業(yè)控制中的重要手段。PLC所能構(gòu)成的高速計(jì)數(shù)器的數(shù)量、最高工作頻率從高

2、速計(jì)數(shù)器的工作方式等也成了衡量可編程控制器性能的重要標(biāo)準(zhǔn)之?？删幊绦蚩刂破鞯钠胀ㄓ?jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)過程與掃描工作方式有關(guān)，CPU通過每一掃描周期讀取一次被測信號的方法來捕捉被測信號的上升沿，被測信號的頻率較高時(shí)，會(huì)丟失計(jì)數(shù)脈沖，因此普通計(jì)數(shù)器的工作頻率很低，一般僅有幾十赫茲。高速計(jì)數(shù)器可以對普通計(jì)數(shù)器無能為力的事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，CPU221和CPU222有4個(gè)高速計(jì)數(shù)器，其余的CPU有6個(gè)高速計(jì)數(shù)器，最高計(jì)數(shù)頻率為30kH，可設(shè)置多達(dá)12種不同的操作模式。一般來說，高速計(jì)數(shù)器與鼓形定時(shí)器配套使用，該設(shè)備有一個(gè)安裝了增量式編碼器的軸，它以恒定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。編碼器每圈發(fā)出一定數(shù)量的計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖和一個(gè)復(fù)位脈沖，

3、作為高速計(jì)數(shù)器的輸入。高速計(jì)數(shù)器有一組預(yù)置值，開始運(yùn)行時(shí)裝入第一個(gè)預(yù)置值，當(dāng)前計(jì)數(shù)值小于當(dāng)前預(yù)置值時(shí)，設(shè)置的輸出有效。當(dāng)前計(jì)數(shù)值等于預(yù)置值或有外部復(fù)位信號時(shí)，產(chǎn)生中斷。發(fā)生當(dāng)前計(jì)數(shù)值等于預(yù)置值的中斷時(shí)，裝載入新的預(yù)置值，并設(shè)置下一階段的輸出。有復(fù)位中斷事件發(fā)生時(shí)，設(shè)置第一個(gè)預(yù)置值和第一個(gè)輸出狀態(tài)，循環(huán)又重新開始。因?yàn)橹袛嗍录a(chǎn)生的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖的速率，用高速計(jì)數(shù)器可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的精確控制，并且與可編程序控制器的掃描周期的關(guān)系不大。一、高速計(jì)數(shù)器介紹1數(shù)量及編號高速計(jì)數(shù)器在程序中使用的地址編號用HCn來表示（在非程序中一般用HSCn表示）HC表示編程元件名稱為高速計(jì)數(shù)器，n為編號

4、。不同型號的PLC主機(jī)，高速計(jì)數(shù)器的數(shù)量也不同，CPU221和CPU222有4個(gè)，它們是HC0和HC3-HC5；CPU224、CPU226和PU226XM有6個(gè)，它們是HC0-HC5。2中斷事件類型高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)和動(dòng)作可采用中斷方式進(jìn)行控制，與CPU的掃描周期關(guān)系不大，各種型號的PLC可用的高速計(jì)數(shù)器的中斷事件大致分為3類：當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)值中斷、輸入方向改變中斷和外部復(fù)位中斷。所有高速計(jì)數(shù)器都支持當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)值中斷。每個(gè)高速計(jì)數(shù)器的3種中斷的優(yōu)先級由高到低，不同高速計(jì)數(shù)器之間的優(yōu)先級又按編號顧序由高到低。具體對應(yīng)關(guān)系如表5-2所列。3工作模式及輸入點(diǎn)高速計(jì)數(shù)器的使用共有四種基本類型：帶有內(nèi)

5、部方向控制的單向計(jì)數(shù)器，帶有外部方向控制的單向計(jì)數(shù)器，帶有兩個(gè)時(shí)鐘輸入的雙向計(jì)數(shù)器和AB相正交計(jì)數(shù)器。它的輸入信號類型有：無復(fù)位或啟動(dòng)輸入，有復(fù)位無啟動(dòng)輸入或者既有啟動(dòng)又有復(fù)位輸入。每種高速計(jì)數(shù)器有多種工作模式，以完成不同的功能，高速計(jì)數(shù)器的工作模式與中斷事件有密切關(guān)系。在使用一個(gè)高速計(jì)數(shù)器時(shí)，首先要使用HDEF指令給計(jì)數(shù)器設(shè)定一種工作模式。每一種HSCn的工作模式的數(shù)量也不同，HSCl和HSC2最多可達(dá)12種，而HSC5只有一種工作模式。選用某個(gè)高速計(jì)數(shù)器在某種工作模式下工作后，高速計(jì)數(shù)器所使用的輸入端不是任意選擇的，必須按系統(tǒng)指定的輸入點(diǎn)輸入信號。例如，如果HSC0在模式4下工作，就必須用

6、I0.0為時(shí)鐘輸入端，I0.1為增減方向輸入端，I0.2為外部復(fù)位輸入端。高速計(jì)數(shù)器輸入點(diǎn)、輸入輸出中斷輸入點(diǎn)都包括在一般數(shù)字量輸入點(diǎn)編號范圍內(nèi)。同一個(gè)輸入點(diǎn)只能用做一種功能，如果程序使用了高速計(jì)數(shù)器，則高速計(jì)數(shù)器的這種工作模式下指定的輸入點(diǎn)只能被高速計(jì)數(shù)器使用。只有高速計(jì)數(shù)器不用的輸入點(diǎn)才可以作為輸入輸出中斷或一般數(shù)字量輸入點(diǎn)使用。例如，HSC0在模式0下工作，只用I0.0作時(shí)鐘輸入，不使用I0.1利I0.2，則這兩個(gè)輸入端可作為它用。高速汁數(shù)器的輸入點(diǎn)和工作模式如表5-4、5-5所列。表5-4 高速計(jì)數(shù)器HSC1和HSC2的輸入點(diǎn)與工作模式模式HSC1HSC2I0.6I0.7I1.0I1.

7、1I1.2I1.3I1.4I1.50時(shí)鐘-時(shí)鐘-1時(shí)鐘-時(shí)鐘-復(fù)位2時(shí)鐘-復(fù)位啟動(dòng)時(shí)鐘-復(fù)位啟動(dòng)3時(shí)鐘方向-時(shí)鐘方向-4時(shí)鐘方向復(fù)位-時(shí)鐘方向復(fù)位-5時(shí)鐘方向復(fù)位啟動(dòng)時(shí)鐘方向復(fù)位啟動(dòng)6增時(shí)鐘減時(shí)鐘-增時(shí)鐘減時(shí)鐘-7增時(shí)鐘減時(shí)鐘復(fù)位-增時(shí)鐘減時(shí)鐘復(fù)位-8增時(shí)鐘減時(shí)鐘復(fù)位啟動(dòng)增時(shí)鐘減時(shí)鐘復(fù)位啟動(dòng)9A相時(shí)鐘B相時(shí)鐘-A相時(shí)鐘B相時(shí)鐘-10A相時(shí)鐘B相時(shí)鐘復(fù)位-A相時(shí)鐘B相時(shí)鐘復(fù)位-11A相時(shí)鐘B相時(shí)鐘復(fù)位啟動(dòng)A相時(shí)鐘B相時(shí)鐘復(fù)位啟動(dòng)表5-5 高速計(jì)數(shù)器HSC0、HSC3、HSC4、HSC5的輸入點(diǎn)與工作模式模式HSC0HSC3HSC4HSC5I0.0I0.1I0.2I0.1I0.3I0.4I0.5I

8、0.40時(shí)鐘-時(shí)鐘時(shí)鐘-時(shí)鐘1時(shí)鐘-復(fù)位-時(shí)鐘-復(fù)位-2-3時(shí)鐘方向-時(shí)鐘方向-4時(shí)鐘方向復(fù)位-時(shí)鐘方向復(fù)位-5-6增時(shí)鐘減時(shí)鐘-增時(shí)鐘減時(shí)鐘-7增時(shí)鐘減時(shí)鐘復(fù)位-增時(shí)鐘減時(shí)鐘復(fù)位-8-9A相時(shí)鐘B相時(shí)鐘-A相時(shí)鐘B相時(shí)鐘-10A相時(shí)鐘B相時(shí)鐘復(fù)位-A相時(shí)鐘B相時(shí)鐘復(fù)位-11-對高速計(jì)數(shù)據(jù)的復(fù)位和啟動(dòng)有如下規(guī)定：(1)當(dāng)激活復(fù)位輸入端時(shí)，計(jì)數(shù)器清除當(dāng)前值并一直保持到復(fù)位端失效。(2)當(dāng)激活啟動(dòng)輸入端時(shí)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)；當(dāng)啟動(dòng)端失效時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值保持為常數(shù)且忽略時(shí)鐘事件。(3)如果在啟動(dòng)輸入端無效的同時(shí)，復(fù)位信號被激活，則忽略復(fù)位信號，當(dāng)前值保持不變；如果在復(fù)位信號被激活的同時(shí)，啟動(dòng)輸入端被激活

9、，則當(dāng)前值被清除。二、 高速計(jì)數(shù)器指令高速計(jì)數(shù)器定義指令(HDEF)為指定的高速計(jì)數(shù)器(HSC)設(shè)置一種工作模式(MODE)。每個(gè)高速計(jì)數(shù)器只能用一條HDEF指令?？梢杂妹看螔呙璐鎯ζ魑籗M0.1，在第一個(gè)掃描周期調(diào)用包含HDEF指令的子程序來定義高速計(jì)數(shù)器。高速計(jì)數(shù)器指令(HSC)中的參數(shù)N用來設(shè)置高速計(jì)數(shù)器的編號。HSC與MODE為字節(jié)型常數(shù)，N為字型常數(shù)。名稱LADSTL作用高速計(jì)數(shù)器定義HDEF HSC，MODE選擇具體高速計(jì)數(shù)器（HSCx）的操作模式。模式選擇定義高速計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘、方向、起始和重設(shè)功能高速計(jì)數(shù)器HSC N根據(jù)HSC特殊內(nèi)存位的狀態(tài)配置和控制高速計(jì)數(shù)器。參數(shù)N指定高速計(jì)

10、數(shù)器的號碼。使HDEF指令出錯(cuò)（ENO=0）的條件：SM4.3（運(yùn)行時(shí)間），0003（輸入點(diǎn)沖突），0004（中斷中的非法指令），000A（HSC重新定義）。 使HSC指令出錯(cuò)（ENO=0）的條件：SM4.3（運(yùn)行時(shí)間），0001（在HDEF之前使用HSC指令），0005（同時(shí)操作HSC和PLS）。用三、 高速計(jì)數(shù)器的使1. 高速計(jì)數(shù)器的狀態(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)，給出了當(dāng)前計(jì)數(shù)方向和當(dāng)前值是否大于或等于預(yù)置值（見表5-6）。 只有在執(zhí)行高速計(jì)數(shù)器的中斷程序時(shí)，狀態(tài)位才有效。監(jiān)視高速計(jì)數(shù)器狀態(tài)的目的是響應(yīng)正在進(jìn)行的操作所引發(fā)的事件產(chǎn)生的中斷。表5-6 高速計(jì)數(shù)器狀態(tài)字HSC0HS

11、C1HSC2HSC3HSC4HSC5描述SM36.5SM46.5SM56.5SM136.5SM146.5SM156.50=減計(jì)數(shù)；1=加計(jì)數(shù)SM36.6SM46.6SM56.6SM136.6SM146.6SM156.60當(dāng)前值不等于預(yù)置值；1=等于SM36.7SM46.7SM56.7SM136.7SM146.7SM156.70當(dāng)前值小于等于預(yù)置值；1=大于2. 高速計(jì)數(shù)器的控制字節(jié)每個(gè)高速計(jì)數(shù)器都對應(yīng)一個(gè)控制字節(jié)。用戶可以根據(jù)要求來設(shè)置控制字節(jié)中各控制位的狀態(tài)，如復(fù)位與啟動(dòng)輸入信號的有效狀態(tài)、計(jì)數(shù)速率、計(jì)數(shù)方向、允許更新雙字值和允許執(zhí)行HSC指令等，實(shí)現(xiàn)對高速計(jì)數(shù)器的控制?？刂谱止?jié)中各控制位的

12、功能如表5-7所列。只有定義了高速計(jì)數(shù)器和它的計(jì)數(shù)模式，才能對高速計(jì)數(shù)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行編程。執(zhí)行HSC指令時(shí)，CPU檢查控制字節(jié)和有關(guān)的當(dāng)前值與預(yù)置值。表5-7 高速計(jì)數(shù)器控制字的定義HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5描 述SM37.0SM47.0SM57.0-SM147.0-0=復(fù)位信號高電平有效；1=低電平有效-SM47.1SM57.1-0=啟動(dòng)信號高電平有效；1=低電平有效SM37.2SM47.2SM57.2-SM147.2-0=4計(jì)數(shù)速率；1=1計(jì)數(shù)速率SM37.3SM47.3SM57.3SM137.3SM147.3SM157.30=減計(jì)數(shù)；1=加計(jì)數(shù)SM37.4SM47

13、.4SM57.4SM137.4SM147.4SM157.4寫入計(jì)數(shù)方向：0=不更新；1=更新SM37.5SM47.5SM57.5SM137.5SM147.5SM157.5寫入預(yù)置值：0=不更新；1=更新SM37.6SM47.6SM57.6SM137.6SM147.6SM157.6寫入當(dāng)前值：0=不更新；1=更新SM37.7SM47.7SM57.7SM137.7SM147.7SM157.7HSC允許：0=禁止HSC；1=允許HSC在執(zhí)行HDEF指令之前必須將這些控制位設(shè)置成需要的狀態(tài)，否則計(jì)數(shù)器將采用所選計(jì)數(shù)器模式的默認(rèn)設(shè)量。默認(rèn)設(shè)置為：復(fù)位輸入和啟動(dòng)輸入高電平有效，正交計(jì)數(shù)速率為輸入時(shí)鐘顏率的

14、4倍。執(zhí)行HDEF指令后，就不能再改變計(jì)數(shù)器設(shè)置，除非CPU進(jìn)入停止模式。表中的前3位(0、1和2位)只有在HDEF指令執(zhí)行時(shí)進(jìn)行設(shè)置，在程序中其他位置不能更改。第3位和第4位可以在工作模式0、1和2下直接更改，以單獨(dú)改變計(jì)數(shù)方向。后3位可以在任何模式下并在程序中更改，以單獨(dú)改變計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值、預(yù)設(shè)值或?qū)SC禁止計(jì)數(shù)。3. 高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值寄存器和設(shè)定值寄存器每個(gè)高速計(jì)數(shù)器都有1個(gè)32位的當(dāng)前值寄存器和1個(gè)32位的設(shè)定值寄存器，當(dāng)前值和設(shè)定值都是有符號的整數(shù)。為了向高速計(jì)數(shù)器裝入新的當(dāng)前值和設(shè)定值，必須先將當(dāng)前值和設(shè)定值以雙字的數(shù)據(jù)類型裝入如表5-8所示的特殊繼電器中。表5-8 高速計(jì)數(shù)器

15、的當(dāng)前值與設(shè)定值寄存器HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5說明SMD38SMD48SMD58SMD138SMD148SMD158當(dāng)前值SMD42SMD52SMD62SMD142SMD152SMD162設(shè)定值4. 使用高速計(jì)數(shù)器的步驟選擇高速計(jì)數(shù)據(jù)及工作模式包括兩方面工作：根據(jù)使用的主機(jī)型號和控制要求，一是選用高速計(jì)數(shù)器；二是選擇該高速計(jì)數(shù)器的工作模式。（1）選擇高速計(jì)數(shù)器例如，要對一高速脈沖信號進(jìn)行增減計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)當(dāng)前值達(dá)到1200產(chǎn)生中斷，計(jì)數(shù)方向用一個(gè)外部信號控制，所用的主機(jī)型號為CPU224。分析 本控制要求是帶外部方向控制的單相增減計(jì)數(shù)，因此可用的高速計(jì)數(shù)器可以是HSC0、H

16、SC1、HSC2或HSC4中的任何一個(gè)。如果確定為HSC0，由于不要求外部復(fù)位，所以應(yīng)選擇工作模式3。同時(shí)也確定了各個(gè)輸入點(diǎn)：I0.0為計(jì)數(shù)脈沖的時(shí)鐘輸入，I0.1為外部方向控制（I0.10時(shí)為減計(jì)數(shù)，I0.11時(shí)為增計(jì)數(shù))。 （2）設(shè)置控制字節(jié)在選擇用HSC0的工作模式3之后，對應(yīng)的控制字節(jié)為SMB37。如果向SMB37寫入2# l1111000，即16# F8，則對HSC0的功能設(shè)置為：復(fù)位與啟動(dòng)輸入信號都是高電位有效、4倍計(jì)數(shù)頻率、計(jì)數(shù)方向?yàn)樵鲇?jì)數(shù)、允許更新雙字值和允許執(zhí)行HSC指令。（3）執(zhí)行HDEF指令執(zhí)行HDEF指令時(shí)，HSC的輸入值為0，MODE的輸入值為3，指令如下：HDFF 0，3（4）設(shè)定當(dāng)前位和預(yù)設(shè)位每個(gè)高速計(jì)數(shù)器都對應(yīng)一個(gè)雙字長的當(dāng)前值和一個(gè)雙字長的預(yù)設(shè)值。兩者都是有符號整數(shù)。當(dāng)前值隨計(jì)數(shù)脈沖的輸入而不斷變化，運(yùn)行時(shí)當(dāng)前值可以由程序直接讀取HCn得到。本例中，選用HSC0，所以對應(yīng)的當(dāng)前值和預(yù)設(shè)值分別存放到SMD38和SMD42中。如果希望從0開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值達(dá)到1200時(shí)產(chǎn)生中斷，則可以用雙字傳送指令分別將0和1200裝入SMD38和SMD42中。（5）設(shè)置中斷事件并全局開中斷高速計(jì)數(shù)器利用中斷方式對高速事件進(jìn)行精確控制。本例中，用HSC0進(jìn)行計(jì)數(shù)，要求在當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)值時(shí)產(chǎn)生中斷