《現(xiàn)代電氣與PLC應(yīng)用技術(shù)》課件項(xiàng)目7的任務(wù)2

項(xiàng)目7

PLC在模擬量控制方面的應(yīng)用

任務(wù)2高速計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用任務(wù)引入一般情況下，PLC的普通計(jì)數(shù)器受CPU掃描周期的影響，只能接收頻率為幾十赫茲的低頻脈沖信號，對高速脈沖信號的計(jì)數(shù)會發(fā)生脈沖丟失的現(xiàn)象。但對于大多數(shù)控制系統(tǒng)來說，已經(jīng)能夠滿足控制要求。但在實(shí)際生產(chǎn)中，PLC可能要處理上百赫茲以上的高速信號。例如常見機(jī)械設(shè)備的主軸轉(zhuǎn)速可高達(dá)每分鐘上千轉(zhuǎn)，檢測其轉(zhuǎn)速就要使用PLC的高速計(jì)數(shù)器。PLC的高速計(jì)數(shù)器是脫離主機(jī)掃描周期而獨(dú)立計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，它可對脈寬小于主機(jī)掃描周期的高速脈沖準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。其脈沖輸入速率可達(dá)10～30KHZ。

任務(wù)分析西門子S7-200系列PLC專門設(shè)置了6個32位雙向高速計(jì)數(shù)器HSC0～HSC5（CPU221、CPU222沒有HSC1、HSC2）。要能熟練使用高速計(jì)數(shù)器，必須掌握以下知識。1．高速計(jì)數(shù)器的指令。2．高速計(jì)數(shù)器工作模式設(shè)置。3．高速計(jì)數(shù)器控制字節(jié)設(shè)置。相關(guān)知識

高速計(jì)數(shù)器定義指令和高速計(jì)數(shù)器啟動指令的梯形圖、語句等指令格式見表8-5所示。1．高速計(jì)數(shù)器的指令表8-5高速計(jì)數(shù)器指令格式名稱格式高速計(jì)數(shù)器定義指令高速計(jì)數(shù)器啟動指令梯形圖（LAD）

指令表（STL）HDEFHSC，MODEHSCN操作數(shù)范圍HSC：0～5；MODE：0～11；N：0～5相關(guān)知識

指令說明：（1）高速計(jì)數(shù)器定義指令（HDEF），為指定的高速計(jì)數(shù)器選定一種工作模式（有12種不同的工作模式）。工作模式?jīng)Q定了高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖、方向、啟動和復(fù)位功能。（2）高速計(jì)數(shù)器啟動指令（HSC）用于啟動編號為N的高速計(jì)數(shù)器。1．高速計(jì)數(shù)器的指令相關(guān)知識

高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)和動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。2．高速計(jì)數(shù)器的中斷事件類型相關(guān)知識

每種高速計(jì)數(shù)器都有多種工作模式，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。在使用一個高速計(jì)數(shù)器時，首先要使用HDEF指令給計(jì)數(shù)器設(shè)定一種工作模式。每一種高速計(jì)數(shù)器的工作模式的數(shù)量也不同，HSC1和HSC2最多可達(dá)12種，而HSC5只有一種工作模式。

S7-200系列PLC高速計(jì)數(shù)器HSC0～HSC5可以分別定義為四種工作類型：帶有內(nèi)部方向控制的單相計(jì)數(shù)器；帶有外部方向控制的單相計(jì)數(shù)器；帶有增/減計(jì)數(shù)脈沖輸入的雙相計(jì)數(shù)器；A/B正交計(jì)數(shù)器。3．高速計(jì)數(shù)器的工作模式和輸入端相關(guān)知識

HSC0～HSC5可以根據(jù)外部輸入端的不同配置12種模式（模式0～模式11），高速計(jì)數(shù)器的工作模式見表8-6所示。表8-6高速計(jì)數(shù)器的工作模式和輸入端計(jì)數(shù)器標(biāo)號及各種工作模式對應(yīng)的輸入端HSC0I0.0I0.1I0.2HSC1I0.6I0.7I1.0I1.1HSC2I1.2I1.3I1.4I1.5HSC3I0.1HSC4I0.3I0.4I0.5HSC5I0.4帶有內(nèi)部方向控制的單相計(jì)數(shù)器模式0計(jì)數(shù)脈沖模式1計(jì)數(shù)脈沖復(fù)位模式2計(jì)數(shù)脈沖復(fù)位啟動帶有外部方向控制的單相計(jì)數(shù)器模式3計(jì)數(shù)脈沖方向模式4計(jì)數(shù)脈沖方向復(fù)位模式5計(jì)數(shù)脈沖方向復(fù)位啟動帶有增/減計(jì)數(shù)脈沖輸入的雙相計(jì)數(shù)器模式6增計(jì)數(shù)脈沖減計(jì)數(shù)脈沖模式7增計(jì)數(shù)脈沖減計(jì)數(shù)脈沖復(fù)位模式8增計(jì)數(shù)脈沖減計(jì)數(shù)脈沖復(fù)位啟動A/B正交計(jì)數(shù)器模式9計(jì)數(shù)脈沖A計(jì)數(shù)脈沖B模式10計(jì)數(shù)脈沖A計(jì)數(shù)脈沖B復(fù)位模式11計(jì)數(shù)脈沖A計(jì)數(shù)脈沖B復(fù)位啟動相關(guān)知識

選用某個高速計(jì)數(shù)器在某種工作模式下工作后，高速計(jì)數(shù)器所使用的輸入端就必須按系統(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I0.0為脈沖輸入端，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)都使用一般數(shù)字量輸入點(diǎn)。同一個輸入點(diǎn)只能做一種功能，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作脈沖輸入，不使用I0.1和I0.2，則這兩個輸入端可作為輸入輸出中斷的輸入點(diǎn)或一般數(shù)字量輸入點(diǎn)使用。相關(guān)知識

（1）狀態(tài)字節(jié)。每個高速計(jì)數(shù)器都有固定的特殊存儲器與之相配合，完成高速計(jì)數(shù)功能。具體對應(yīng)關(guān)系見表8-7所示。4．高速計(jì)數(shù)器的使用方法表8-7狀態(tài)字節(jié)高速計(jì)數(shù)器編號狀態(tài)字節(jié)控制字節(jié)當(dāng)前值（雙字）預(yù)設(shè)值（雙字）HSC0SMB36SMB37SMD38SMD42HSC1SMB46SMB47SMD48SMD52HSC2SMB56SMB57SMD58SMD62HSC3SMB136SMB137SMD138SMD142HSC4SMB146SMB147SMD148SMD152HSC5SMB156SMB157SMD158SMD162表8-8高速計(jì)數(shù)器的特殊寄存器

每個高速計(jì)數(shù)器都有一個狀態(tài)字節(jié)，程序運(yùn)行時根據(jù)運(yùn)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)，用以判斷條件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。狀態(tài)字節(jié)中各狀態(tài)位的功能見表8-8所示。相關(guān)知識

狀態(tài)位SM××6.0～SM××6.4SM××6.5SM××6.6SM××6.7功能描述不用當(dāng)前計(jì)數(shù)方向0增，1減當(dāng)前值=設(shè)定值0不等，1等當(dāng)前值≠設(shè)定值0≤，1＞相關(guān)知識

（2）控制字節(jié)。每個高速計(jì)數(shù)器對應(yīng)一個控制字節(jié)。通過對控制字節(jié)中指定位的編程，可以根據(jù)操作要求設(shè)置字節(jié)中各控制位，如復(fù)位與啟動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?？刂谱止?jié)中各控制位的功能見表8-9所示。表8-9高速計(jì)數(shù)器的控制字節(jié)（位）HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5描述SM37.0SM47.0SM57.0——SM147.0——復(fù)位有效電平控制位：0=復(fù)位高電平有效；1=復(fù)位低電平有效——SM47.1SM57.1——————啟動有效電平控制位：0=啟動高電平有效；1=啟動低電平有效SM37.2SM47.2SM57.2——SM147.2——正交計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)速率選擇：0=4×計(jì)數(shù)率；1=1×計(jì)數(shù)率SM37.3SM47.3SM57.3SM137.3SM147.3SM157.3計(jì)數(shù)方向控制位：0=減計(jì)數(shù)；1=增計(jì)數(shù)SM37.4SM47.4SM57.4SM137.4SM147.4SM157.4向HSC寫入計(jì)數(shù)方向：0=不更新；1=更新計(jì)數(shù)方向SM37.5SM47.5SM57.5SM137.5SM147.5SM157.5向HSC寫入：0=不更新；1=更新預(yù)置值SM37.6SM47.6SM57.6SM137.6SM147.6SM157.6向HSC寫入新的初始值：0=不更新；1=更新初始值SM37.7SM47.7SM57.7SM137.7SM147.7SM157.7HSC指令執(zhí)行允許控制：0=禁止HSC；1=允許HSC相關(guān)知識

表中的前3位（0、1和2位）只有在HDEF指令執(zhí)行時進(jìn)行設(shè)置，在程序中其它位置不能更改（默認(rèn)值為：啟動和復(fù)位為高電位有效，正交計(jì)數(shù)速率為4X，即輸入脈沖數(shù)的4倍）。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)置值或?qū)SC禁止計(jì)數(shù)。相關(guān)知識

（3）使用高速計(jì)數(shù)器。

1）選擇高速計(jì)數(shù)器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。

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#11111000，即16#F8，則對HSC0的功能設(shè)置為：復(fù)位與啟動輸入信號都是高電平有效、4倍計(jì)數(shù)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，HSC的輸入值為0，MODE的輸入值為3，指令為：HDEF0，3相關(guān)知識

（3）使用高速計(jì)數(shù)器。

4）設(shè)定當(dāng)前值和預(yù)置值。每個高速計(jì)數(shù)器都對應(yīng)一個雙字長的當(dāng)前值和一個雙字長的預(yù)置值。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)行時當(dāng)前值可以由程序直接讀取HCn得到。

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。

6）執(zhí)行HSC指令。以上設(shè)置完成并用指令實(shí)現(xiàn)之后，即可用HSC指令對高速計(jì)數(shù)器編程進(jìn)行計(jì)數(shù)。以上6步是對的，可以用主程序中的程序段來實(shí)現(xiàn)，也可以用子程序來實(shí)現(xiàn)，這稱為高速計(jì)數(shù)器初始化程序。高速計(jì)數(shù)器在投入運(yùn)行之前，必須要執(zhí)行一次初始化程序段或初始化子程序。

（1）控制要求。采用測頻的方法測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速。設(shè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速已經(jīng)由編碼器轉(zhuǎn)化成了脈沖信號。

任務(wù)實(shí)施電機(jī)轉(zhuǎn)速測定

（2）程序設(shè)計(jì)的梯形圖如圖8-11（a）、（b）、（c）所示。任務(wù)實(shí)施圖8-11（a）主程序

（2）程序設(shè)計(jì)的梯形圖如圖8-11（a）、（b）、（c）所示。任務(wù)實(shí)施圖8-11（b）子程序

（2）程序設(shè)計(jì)的梯形圖如圖8-11（a）、（b）、（c）所示。任務(wù)實(shí)施8-11（c）中斷程序轉(zhuǎn)換指令是指對操作數(shù)的類型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，包括數(shù)據(jù)的類型轉(zhuǎn)換、碼的類型轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)和碼之間的類型轉(zhuǎn)換。根據(jù)指令使用的頻繁程度，主要講解數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換。PLC中的主要數(shù)據(jù)類型包括字節(jié)、整數(shù)、雙整數(shù)和實(shí)數(shù)。不同性質(zhì)的指令對操作數(shù)的類型要求不同，因此在指令使用之前需要將操作數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的類型，轉(zhuǎn)換指令可以完成這樣的任務(wù)。

知識拓展轉(zhuǎn)換指令字節(jié)與整數(shù)轉(zhuǎn)換指令的梯形圖、語句等指令格式見表8-10所示。

知識拓展1．字節(jié)與整數(shù)轉(zhuǎn)換指令表8-10字節(jié)與整數(shù)轉(zhuǎn)換指令格式

名稱格式字節(jié)轉(zhuǎn)換成整數(shù)B-I指令整數(shù)轉(zhuǎn)換成字節(jié)I-B指令梯形圖（LAD）

指令表（STL）BTIIN，OUTITBIN，OUT

知識拓展指令說明：B-I指令是將輸入數(shù)據(jù)IN轉(zhuǎn)換成整數(shù)類型，并將結(jié)果送到OUT輸出。字節(jié)型是無符號的，所以沒有符號擴(kuò)展。I-B指令是將輸入數(shù)據(jù)IN轉(zhuǎn)換成字節(jié)類型，并將結(jié)果送到OUT輸出。輸入數(shù)據(jù)超出字節(jié)范圍（0～255）則產(chǎn)生溢出。

知識拓展2．整數(shù)與雙整數(shù)轉(zhuǎn)換指令整數(shù)與雙整數(shù)轉(zhuǎn)換指令的梯形圖、語句等指令格式見表8-11所示。表8-11整數(shù)與雙整數(shù)轉(zhuǎn)換指令格式名稱格式雙整數(shù)轉(zhuǎn)換成整數(shù)DI-I指令整數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)I-DI指令梯形圖（LAD）

指令表（STL）DTIIN，OUTITDIN，OUT

知識拓展指令說明：DI-I指令是將雙整數(shù)數(shù)據(jù)IN轉(zhuǎn)換成整數(shù)類型，并將結(jié)果送到OUT輸出。輸入數(shù)據(jù)超出整數(shù)范圍則產(chǎn)生溢出。I-DI指令是將整數(shù)輸入數(shù)據(jù)IN轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)類型，并將結(jié)果送到OU