PLC技术在典型任务中的应用 模块8 高级编程指令应用

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1、[模块概述]西门子S7-200系列PLC的编程指令涵盖了逻辑处理、数学运算以及一些程序控制等基本指令，正确使用这些指令是可以满足大部分的工业生产要求，但对于一些特殊的环节，例如需要知道当前电机运转的角度，又或者是需要控制一台步进电机转动到指定的角度等，这类的控制任务，往往牵涉到了一些特殊信号的处理。在这个模块里，主要就高速计数器和脉冲输出两个高级指令来介绍。高速计数和脉冲输出都是针对脉冲信号的，一个是对脉冲个数进行统计，另一个则是产生高速脉冲。一般而言，200的CPU模块是可以对高达30kHz的脉冲信号进行计数，同时也可以输出高达20kHz的脉冲信号。在实际使用中，

2、高频率的脉冲信号可以由旋转编码器发出用于电机定位，也可以用来控制步进电机、定量阀等高精度的设备。本模块中就利用HSC指令和PLS指令来实现电机的定位和步进电机的调速位置控制等。模块八高级编程指令应用主要内容任务一．电机定位任务二．步进电机调速[学习目标]1．会使用高速计数器编程实现某些控制功能。2．体会高速计数器与普通计数器在功能和使用中的区别。3．理解高速脉冲输出指令的功能，并能用该指令实现相应功能。[知识学习：一、高速计数器]PLC的普通计数器的计数过程与扫描工作方式有关，CPU通过每一扫描周期读取一次被测信号的方法来捕捉被测信号的上升沿，被测信号的频率较高时，

3、会丢失计数脉冲，因此普通计数器的工作频率很低，一般仅有几十赫兹。高数计数器可以对普通计数器无能为力的事件进行计数，S7-200有6个高速计数器HSC0~HSC5，可以设置多达12种不同的操作模式。一般来说，高速计数器被用来作为鼓形定时器使用，设备有一个安装了增量式编码器的轴，它以恒定的转速旋转。编码器每圈发出一定数量的计数时钟脉冲和一个复位脉冲，作为高速计数器的输入。高速计数器有一组预置值，开始运行时装入一个预置值，当前计数值小于当前预置值时，设置的输出有效。当前计数值等于预置值或有外部复位信号时，产生中断。发生当前计数值等于预置值的中断时，装载入新的预置值，并设置

4、下一阶段的输出。有复位中断事件发生时，设置第一个预置值和第一个输出状态，循环又重新开始。因为中断事件产生的速率远远低于高速计数器计数脉冲的速率，用高速计数器可以实现高速运动的精确控制，并且与PLC的扫描周期关系不大。1．高速计数器的工作模式高速计数器的工作模式分为下面4大类：（1）无外部方向输入信号的单相加/减计数器（模式0～2）：可以用高速计数器的控制字节的第3位来控制加计数或减计数。该位为1时为加计数，为0时为减计数。（2）有外部方向输入信号的单相加/减计数器（模式3～5）：方向输入信号为1时为加计数，为0时为减计数。（3）有加计数时钟脉冲和减计数时钟脉冲输入的

5、双相计数器（模式6～8）：若加计数脉冲和减计数脉冲的上升沿出现的时间间隔不到0.3ms，高速计数器会认为这两个事件是同时发生的，当前值不变，也不会有计数方向变化的指示。反之，高速计数器能够捕捉到每一个独立事件。（4）A/B相正交计数器（模式9～11）：它的两路计数脉冲的相位互差90℃（见图8-1），正转时A相时钟脉冲比B相时钟脉冲超前90℃。反转时A相时钟脉冲比B相时钟脉冲滞后90℃。利用这一特点可以实现在正转时加计数，在反转时减计数。[知识学习：一、高速计数器]A/B相正交计数器可以选择1倍频（1×）模式（见图8-1）和4倍频（4×）模式（见图8-2）。在1倍频模

6、式，时钟脉冲的每一周期计一次数，在4倍频模式，时钟脉冲的每一周期计4次数。两相计数器的两个时钟脉冲可以同时工作在最大速率，全部计数器可以同时以最大速率运行，互不干扰。[知识学习：一、高速计数器]1．高速计数器的工作模式根据有无复位输入和启动输入，上述的4类工作模式又可以各分为3种：无复位、无启动输入；有复位、无启动输入和既有复位、又有启动输入。因此HSC1和HSC2有12种工作模式；HSC0和HSC4因为没有启动输入，只有8种工作模式；HSC3和HSC5只有时钟脉冲输入，所以只有1种工作模式。[知识学习：一、高速计数器]1．高速计数器的工作模式高速计数器的输入信号如

7、表8-1所示。有些高速计数器的输入点相互间，或它们与边沿中断（I0.0~I0.3）的输入点有重叠，同一输入点不能同时用于两种不同的功能。但是高速计数器当前模式未使用的输入点可以用于其他功能。例如HSC0工作在模式1时只使用I0.0及I0.2，I0.1可供边沿中断或HSC3使用。2．高速计数器的外部输入信号[知识学习：一、高速计数器]当复位输入信号有效时，将清除计数当前值并保持清楚状态，直至复位信号关闭。当启动输入有效时，将允许计数器计数。关闭启动输入时，计数器当前值保持恒定，时钟脉冲不起作用。如果在关闭启动时使复位输入有效，将忽略复位输入，当前值不变。如果激活复