第十章s7-200系列PLC脈沖處理指令及應用10.1高速計數器操作指令高速計數器用于對PLC掃描速率來不及處理的高速事件進行計數。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。定義高速計數器指令（HDEF）：為指定的高速計數器(HSCx)選擇操作模式。高速計數器指令（HSC）：在HSC特殊存儲器位狀態的基礎上，配置和控制高速計數器。參數N指定高速計數器的標號。每一個計數器都有時鐘、方向控制、復位、啟動的特定輸入。對于雙相計數器，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）計數速率。1、高速計數指令2、工作模式4種工作模式內部方向控制的單脈沖增/減計數模式外部方向控制的單脈沖增/減計數模式增/減計數時鐘輸入的雙脈沖計數模式A/B脈沖正交計數模式輸入信號當復位輸入I1.0有效時，高速計數器的當前值被清零并保持到復位無效。當啟動信號I1.1有效時，允許計數器開始計數；當啟動信號無效時，計數值被保持，但不能對計數脈沖信號計數。當啟動信號無效而復位信號有效時，復位信號不起作用，計數當前值不變。當復位保持有效則啟動信號變為有效，當前值被清除。每個高速計數器都有固定的特殊功能存儲器與之相配合，完成高速計數功能。具體對應關系如表所示。狀態位及1X/4X模式選擇有三個控制位用于配置復位和啟動有效狀態以及選擇一倍速或者4倍計數模式（僅用于正交計數器）。這些位在各個計數器的控制字節中，只有在HDEF指令執行時才有效。在執行HDEF指令前，必須把這些控制位設定到希望的狀態。否則，計數器對計數模式的選擇取缺省設置。一旦HDEF指令被執行，您就不能再更改計數器的設置，除非先進入STOP模式。狀態字節每個高速計數器都有一個狀態字節，程序運行時根據運行狀況自動使某些位置位，可以通過程序來讀相關位的狀態，用以作為判斷條件實現相應的操作。狀態字節中各狀態位的功能如表所示。

控制字節高速計數器中有一個控制字節，其功能是允許或禁止計數器工作、計數方向控制或初始化計數方向、控制當前值和預置值裝入等。執行HSC指令時，CPU檢查控制字節和有關當前值和預置值。

當前值雙字和預置值雙字每個高速計數器有一個32位的初始值和一個32位的預置值。初始值和預置值都是符號整數。為了向高速計數器裝入新的初始值和預置值，必須先設置控制字節，并且把初始值和預置值存入特殊存儲器中，然后執行HSC指令，從而將新的值傳送到高速計數器。初始值預設值HSC中斷高速計數器有3種中斷：當前值等于預置值中斷外部復位有效中斷計數方向改變中斷模式0、1、2（單相）不支持計數方向改變的中斷（1）選擇計數器及工作模式

（2）設置控制字節

（3）執行HDEF指令

（4）設定當前值和預設值

（5）設置中斷事件并全局開中斷

（6）執行HSC指令

使用高速計數器時，要按以下步驟進行：10.2高速計數器指令應用初始化模式0、1或2，HSC1為內部方向控制的單相增/減計數器（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）調用執行初始化操作子程序。2.初始化子程序中，根據所希望的控制操作對SMB47置數。例如：

SMB47=16#F8產生如下的結果：允許計數；4X計數率；寫入新的初始值；寫入新的預置；置計數方向為增；置啟動和復位輸入為高電平有效10.2高速計數器指令應用3.執行HDEF指令時，HSC輸入置1，MODE輸入置0（無外部復位或啟動）或置1（有外部復位和無啟動）或置2（有外部復位和啟動）。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）寫入所希望的預置值。6.為了捕獲當前值（CV）等于預置值（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）調用該中斷子程序。7.為了捕獲外部復位事件，編寫中斷子程序，并指定外部復位中斷事件（事件號15）調用該中斷子程序。8.執行全局中斷允許指令（ENI）來允許HSC1中斷。9.執行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)脈寬調制，占空比可調S7-200系列配有兩個PTO/PWM發生器，占用Q0.0和Q0.1指令格式：PLSQ0.x10.3高速脈沖輸出若一臺發生器指定給數字輸出點Q0.0，另一臺發生器則指定給數字輸出點Q0.1。當PTO、PWM發生器控制輸出時，將禁止輸出點Q0.0、Q0.1的正常使用；當不使用PTO、PWM高速脈沖發生器時，輸出點Q0.0、Q0.1恢復正常的使用，即由輸出映像寄存器決定其輸出狀態。

S7-200PLC有兩條高速脈沖輸出指令：PTO（輸出一個頻率可調，占空比為50%的脈沖）和PWM（輸出占空比可調的脈沖）。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．控制字節和參數的特殊存儲器例：

設置控制字節。用Q0.0作為高速脈沖輸出，對應的控制字節為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，設定周期值和脈沖數，則應向SMB67寫入2#10101101，即16#AD。2．狀態字節的特殊存儲器三、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為0。（2）PTO/PWM輸出必須至少有10%的額定負載，才能完成從關閉至打開以及從打開至關閉的順利轉換，即提供陡直的上升沿和下降沿。四、PTO的使用

PTO是可以指定脈沖數和周期的占空比為50%的高速脈沖串的輸出。狀態字節中的最高位（空閑位）用來指示脈沖串輸出是否完成。可在脈沖串完成時啟動中斷程序，若使用多段操作，則在包絡表完成時啟動中斷程序。1．周期和脈沖數周期范圍從50～65535μs或從2～65535ms，為16位無符號數，時基有μs和ms兩種，通過控制字節的第三位選擇。注意：（1）如果周期小于兩個時間單位，則周期的默認值為兩個時間單位。（2）周期設定奇數微秒或毫秒（例如75ms），會引起波形失真。脈沖計數范圍從1～4294967295，為32位無符號數，如設定脈沖計數為0，則系統默認脈沖計數值為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，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，重復這一步驟可以實現多個脈沖串的輸出。多段管線是指在變量存儲區V建立一個包絡表。包絡表存放每個脈沖串的參數，執行PLS指令時，S7-200PLC自動按包絡表中的順序及參數進行脈沖串輸出。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：步進電動機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）分析確定脈沖發生器及工作模式

設置控制字節

寫入周期值、周期增量值和脈沖數

裝入包絡表首地址

中斷調用

執行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，應在200個脈沖時達到最大脈沖頻率；BC段：恒速運行，運行的脈沖個數為4000-200-200=3600個；CD段：減速運行，應在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=（該段結束時的周期時間-該段初始的周期時間）/該段的脈沖數用該式可計算出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。假設包絡表位于從VB200開始的V存儲區中，包絡表如下表所示。

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。周期的范圍從50～65535ms，或從2～65535ms。若周期小于2個時基，則系統默認為兩個時基。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。執行同步更新時，波形的變化發生在周期的邊緣，形成平滑轉換。異步更新：需要改變PWM的時基時，則應使用異步更新。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，要按以下步驟進行：（1）確定