普通計數器的計數速度與(yu) PLC的掃描周期有關(guan) ，掃描周期越長，計數速度越慢，即計數頻率越低，一般僅(jin) 為(wei) 幾十赫茲(zi) ，因而普通計數器適用於(yu) 計數速度要求不高的場合。

為(wei) 了滿足高速計數要求，S7-200 SMART PLC專(zhuan) 門設計了高速計數器，其計數速度很快，C型CPU(CR40、CR60)的計數頻率最高為(wei) 100kHz，S型CPU(SR20、ST20……SR60、ST60)最高計數頻率達200kHz，均不受PLC掃描周期的影響。

西門子S7-200 SMART PLC支持HSC0～HSC3四個(ge) 高速計數器，高速計數器有0、1、3、4、6、7、9、10共八種計數模式，HSC0 和 HSC2 支持八種計數模式(模式 0、1、3、4、6、7、9和10)，HSC1 和 HSC3 隻支持一種計數模式(模式 0)。

一、高速計數器指令說明

西門子PLC 高速計數器指令包括高速計數器定義(yi) 指令(HDEF)和高速計數器指令(HSC)。

高速計數器指令說明如表6-61所示。

表6-61 高速計數器指令說明

 

二、高速計數器的計數模式

S7-200 SMART PLC高速計數器有八種計數模式：模式0和1(內(nei) 部控製方向的單相加/減計數)，模式1具有外部複位功能;模式3和4(外部控製方向的單相加/減計數)，模式4具有外部複位功能;模式6和7(雙相脈衝(chong) 輸入的加/減計數)，模式7具有外部複位功能;模式9和10(雙相脈衝(chong) 輸入的正交加/減計數)，模式10具有外部複位功能。

1.模式0和1(內(nei) 部控製方向的單相加/減計數)在模式0和1時，隻有一路脈衝(chong) 輸入，計數器的計數方向(即加計數或減計數)由PLC特定SM存儲(chu) 器某位值來決(jue) 定，該位值為(wei) 1時為(wei) 加計數，該位值為(wei) 0時為(wei) 減計數。模式0和1說明如圖6-47所示，以高速計數器HSC0為(wei) 例，它采用I0.0端子為(wei) 計數脈衝(chong) 輸入端，SM37.3的位值決(jue) 定計數方向，SMD42用於(yu) 寫(xie) 入計數預設值。當高速計數器的計數值達到預設值時會(hui) 產(chan) 生中斷請求，觸發中斷程序的執行。

模式0和1的區別在於(yu) 模式1具有外部複位功能，可以通過PLC特定的輸入端子輸入複位信號將計數器複位，模式0無此功能。模式0和1最大允許輸入脈衝(chong) 頻率為(wei) 200kHz(S 型CPU)和100kHz(C型CPU)。

 

圖6-47 模式0和1(內(nei) 部控製方向的單相加/減計數)說明

2.模式3和4(外部控製方向的單相加/減計數)

在模式3和4時，隻有一路脈衝(chong) 輸入，計數器的計數方向由PLC特定輸入端子的輸入值來決(jue) 定，該輸入值為(wei) 1時為(wei) 加計數，該輸入值為(wei) 0時為(wei) 減計數。模式3和4說明如圖6-48所示，以高速計數器HSC4為(wei) 例，它采用I0.3端子作為(wei) 計數脈衝(chong) 輸入端，I0.4端子輸入值決(jue) 定計數方向，SMD152用於(yu) 寫(xie) 入計數預設值。

模式3和4的區別在於(yu) 模式4具有外部複位功能，可以通過PLC特定的輸入端子輸入複位信號將計數器複位，模式3無此功能。模式3和4最大允許輸入脈衝(chong) 頻率為(wei) 200kHz(S 型CPU)和100kHz(C 型CPU)。

 

圖6-48 模式3和4(外部控製方向的單相加/減計數)說明

3.模式6和7(雙相脈衝(chong) 輸入的加/減計數)

在模式6和7時，有兩(liang) 路脈衝(chong) 輸入端，一路為(wei) 加計數輸入端，另一路為(wei) 減計數輸入端。模式6和7說明如圖6-49所示，以高速計數器HSC0為(wei) 例，當其工作模式為(wei) 6時，它采用I0.0端子作為(wei) 加計數脈衝(chong) 輸入端，I0.1為(wei) 減計數脈衝(chong) 輸入端，SMD42用於(yu) 寫(xie) 入計數預設值。

 

圖6-49 模式6和7(雙相脈衝(chong) 輸入的加/減計數)說明

模式6和7的區別在於(yu) 模式7具有外部複位功能，可以通過PLC特定的輸入端子輸入複位信號將計數器複位，模式6無此功能。模式6和7最大允許輸入脈衝(chong) 頻率為(wei) 100 kHz(S 型CPU)和50 kHz(C 型CPU)。

4.模式9和10(雙相脈衝(chong) 輸入的正交加/減計數)

在模式9和10時，有兩(liang) 路脈衝(chong) 輸入端，一路為(wei) A脈衝(chong) 輸入端，另一路為(wei) B脈衝(chong) 輸入端，A、B脈衝(chong) 相位相差90°(即正交，A、B兩(liang) 脈衝(chong) 相差1/4周期)。若A脈衝(chong) 超前B脈衝(chong) 90°，則為(wei) 加計數;若A脈衝(chong) 滯後B脈衝(chong) 90°，則為(wei) 減計數。在這種計數模式下，可選擇1×方式或4×方式，1×模式又稱單倍頻方式，當輸入一個(ge) 脈衝(chong) 時計數器值增1或減1;4×模式又稱四倍頻方式，當輸入一個(ge) 脈衝(chong) 時計數器值增4或減4。模式9和10的1×方式和4×方式說明如圖6-50所示。

模式9和10的區別在於(yu) 模式10具有外部複位功能，可以通過PLC特定的輸入端子輸入複位信號將計數器複位，模式9無此功能。在模式9和10時， S型 CPU的最大允許輸入脈衝(chong) 頻率為(wei) 100kHz(1×方式時)和400kHz(4×方式時)，C型 CPU的最大允許輸入脈衝(chong) 頻率為(wei) 50kHz(1×方式時)和400kHz(4×方式時)。

 

 

圖6-50 模式9和10(雙相脈衝(chong) 輸入的正交加/減計數)說明

三、高速計數器分配的輸入端子及在各工作模式下的功能

高速計數器工作時需要使用一些輸入端子，HSC0～HSC3高速計數器分配的輸入端子及在不同工作模式下端子的功能見表6-62。同一個(ge) 輸入端子不能用於(yu) 兩(liang) 種不同的功能，但是任何一個(ge) 沒有被高速計數器當前模式使用的輸入端子，均可以用作其他用途。例如，HSC0計數器工作在模式1時，會(hui) 分配占用I0.0端子用於(yu) 脈衝(chong) 輸入，I0.4端子用於(yu) 複位信號輸入，I0.1端子在模式1時未使用，可以用作HSC1計數器工作在模式0時的脈衝(chong) 輸入端子。

表6-62 HSC0～HSC3高速計數器分配的輸入端子及在不同工作模式下端子的功能

 

 

四、高速計數器輸入端子濾波時間的設置

由於(yu) PLC使用時大多數情況下輸入信號頻率較低，為(wei) 了抑製高頻信號的幹擾，輸入端子的默認濾波時間為(wei) 6.4ms，該濾波時間較長，最高隻允許78Hz信號輸入。如果要將某些端子用於(yu) 高速計數器輸入，需要將這些端子的濾波時間設短。表6-63列出了PLC輸入端子濾波時間與(yu) 對應的最大檢測頻率。

表6-63 PLC輸入端子濾波時間與(yu) 對應的最大檢測頻率

 

注：1.S型號CPU包括SR20、ST20、SR30、ST30、SR40、ST40、SR60、ST60。

2.C型號CPU包括CR40、CR60。

在STEP 7-Micro/WIN SMART軟件中可以設置(組態)PLC輸入端子的濾波時間，設置操作如圖6-51所示。在項目指令樹區域雙擊“係統塊”，彈出“係統塊”對話框;在對話框上方選中CPU模塊，在左邊選擇數字量輸入項內(nei) 的I0.0～I0.7，然後在右邊對高速計數器使用的端子進行濾波時間設置;先勾選端子旁“脈衝(chong) 捕捉”選項，再根據計數可能的最大頻率來選擇合適的濾波時間，不用作高速計數器的輸入端子濾波時間保持默認值;單擊“確定”按鈕關(guan) 閉“係統塊”對話框，將係統塊下載到CPU模塊即可使濾波時間設置生效。

 

圖6-51 在編程軟件的係統塊內(nei) 設置輸入端子的濾波時間

五、高速計數器的控製字節

高速計數器定義(yi) HDEF指令隻能讓某編號的高速計數器工作在某種模式，無法設置計數器的方向、複位等內(nei) 容。為(wei) 此，每個(ge) 高速計數器都配備了一個(ge) 專(zhuan) 用的控製字節來對計數器進行各種控製設置。

1.控製字節功能說明

高速計數器HSC0～HSC3的控製字節各位功能說明見表6-64。例如，高速計數器HSC0的控製字節為(wei) SMB37，其中SM37.0位用來設置複位有效電平，當該位為(wei) 0時高電平複位有效，該位為(wei) 1時低電平複位有效。

表6-64 高速計數器HSC0～HSC3的控製字節各位功能說明

 

 

2.控製字節設置舉(ju) 例

用控製字節設置高速計數器如圖6-52所示。PLC第一次掃描時SM0.1觸點接通一個(ge) 掃描周期，首先MOV_B指令執行，將十六進製數F8(即11111000)送入SMB37單元，則SM37.7～SM37.0為(wei) 11111000，這樣就將高速計數器HSC0的複位設為(wei) 高電平，正交計數設為(wei) 4×模式;然後HDEF指令執行，將HSC0工作模式設為(wei) 模式10。

 

圖6-52 用控製字節設置高速計數器

六、高速計數器計數值的讀取與(yu) 設置

1.計數值的讀取

高速計數器的當前計數值保存在HC存儲(chu) 單元中，高速計數器HSC0～HSC3的當前值分別保存在HC0～HC3單元中，這些單元中的數據為(wei) 隻讀類型，即不能向這些單元寫(xie) 入數據。

 

圖6-53 高速計數器計數值的讀取

高速計數器計數值的讀取如圖6-53所示。當I0.0觸點由斷開轉為(wei) 閉合時，上升沿P觸點接通一個(ge) 掃描周期，MOV_DW指令執行，將高速計數器HSC0的當前計數值(保存在HC0單元)讀入並保存在VD200單元。

2.計數值的設置

每個(ge) 高速計數器都用兩(liang) 個(ge) 專(zhuan) 用存儲(chu) 單元分別存放當前計數值(CV)和預設計數值(PV)，這兩(liang) 個(ge) 值都是32位(雙字)。在高速計數器工作時，當CV=PV時會(hui) 觸發HSC中斷。當前計數值可從(cong) HC單元中讀取，預設值則無法直接讀取。要將新的CV值或PV值載入高速計數器，必須先設置相應的控製字節和專(zhuan) 用雙字存儲(chu) 單元，再執行HSC指令以將新值傳(chuan) 送到高速計數器。

HSC0～HSC3高速計數器存放CV值和PV值的專(zhuan) 用存儲(chu) 單元見表6-65。例如，高速計數器HSC0采用SMD38雙字單元存放新CV值，采用SMD42雙字單元存放新PV值。

表6-65 HSC0～HSC3高速計數器存放CV值和PV值的專(zhuan) 用存儲(chu) 單元

 

高速計數器計數值的設置如圖6-54所示。當I0.2觸點由斷開轉為(wei) 閉合時，上升沿P觸點接通一個(ge) 掃描周期，首先第1個(ge) MOV_DW指令執行，將新CV值(當前計數值)“100”送入SMD38單元;然後第2個(ge) MOV_DW指令執行，將新PV值(預設計數值)“200”送入SMD42單元;接著高速計數器HSC0的控製字節中的SM37.5、SM37.6兩(liang) 位均得電為(wei) 1，允許HSC0更新CV值和PV值;最後HSC指令執行，將新CV值和PV值載入高速計數器HSC0。

 

圖6-54 高速計數器計數值的設置

在執行HSC指令前，設置控製字節和修改SMD單元中的新CV值、PV值不會(hui) 影響高速計數器的運行;隻有執行HSC指令後，高速計數器才按新設置值開始工作。

七、高速計數器的狀態字節

每個(ge) 高速計數器都有一個(ge) 控製字節和一個(ge) 狀態字節，控製字節用來設置控製計數器的工作，狀態字節則用來反映計數器的一些工作狀態。HSC0～HSC3高速計數器的狀態字節見表6-66，其中每個(ge) 狀態字字節的0～4位不用。監視高速計數器狀態字節的狀態位值，除了可以了解計數器當前的工作狀態外，還可以用狀態位值來觸發其他操作。例如，當SM36.6=1時，表示HSC0的當前計數值正好等於(yu) 預設值，可以用SM36.6=1觸發執行一段程序。

表6-66 HSC0～HSC3高速計數器的狀態字節

 

八、高速計數器的編程步驟與(yu) 舉(ju) 例

1.高速計數器的編程步驟

高速計數器的編程較為(wei) 複雜，一般步驟如下。根據計數要求設置高速計數器的控製字節。例如，讓HSC1的控製字節SMB47=16#F8，則將HSC1設為(wei) 允許計數、允許寫(xie) 入計數初始值、允許寫(xie) 入計數預設值、更新計數方向為(wei) 加計數、正交計數為(wei) 4×模式、高電平複位。執行HDEF指令，將某編號的高速計數器設為(wei) 某種工作模式。將計數初始值寫(xie) 入當前值存儲(chu) 器。當前值存儲(chu) 器是指SMD38、SMD48、SMD58和SMD138。將計數預設值寫(xie) 入預設值存儲(chu) 器。預設值存儲(chu) 器是指SMD42、SMD52、SMD62和SMD142。如果往預設值存儲(chu) 器寫(xie) 入16#00，則高速計數器不工作。為(wei) 了捕捉當前值(CV)等於(yu) 預設值(PV)，可用中斷連接ATCH指令將條件CV=PV中斷事件(HSC0的CV=PV對應中斷事件12)與(yu) 某中斷程序連接起來。為(wei) 了捕捉計數方向改變，可用中斷連接ATCH指令將方向改變中斷事件(HSC0的方向改變對應中斷事件27)與(yu) 某中斷程序連接起來。為(wei) 了捕捉計數器外部複位，可用中斷連接ATCH指令將外部複位中斷事件(HSC0的外部複位對應中斷事件28)與(yu) 某中斷程序連接起來。執行中斷允許ENI指令，允許係統接受高速計數器(HSC)產(chan) 生的中斷請求。執行HSC指令，啟動某高速計數器按前麵的設置工作。編寫(xie) 相關(guan) 的中斷程序。

2.高速計數器的編程舉(ju) 例

高速計數器的編程舉(ju) 例見表6-67，整個(ge) 程序由MAIN(主程序)、SBR_0(子程序0)和INT_0(中斷程序0)組成。

PLC進入RUN模式第一次掃描時，主程序中的SM0.1觸點接通一個(ge) 掃描周期，執行調用子程序SBR_0指令，程序轉入執行SBR_0子程序。在子程序SBR_0中，對高速計數器HSC0進行初始化設置，設置內(nei) 容有：用MOV_B指令設置HSC0的控製字節SMB37;用HDEF指令讓HSC0工作在模式10;用MOV_DW指令將HSC0當前值(CV)存儲(chu) 器SMD38清0;用MOV_DW指令往HSC0的計數預設值(PV)存儲(chu) 器SMD42中寫(xie) 入PV值;用ATCH指令將中斷事件12(HSC0的CV=PV時觸發的事件)與(yu) 中斷程序INT_0關(guan) 聯起來;用ENI指令打開所有的中斷;用HSC指令使設置生效並啟動HSC0工作。

表6-67 高速計數器的編程舉(ju) 例

 

高速計數器HSC0啟動後開始計數，當HSC0的當前計數值(CV)等於(yu) 計數預設值(PV)時，觸發中斷事件12，由於(yu) 已將中斷事件12與(yu) 中斷程序INT_0關(guan) 聯起來，故馬上執行中斷程序INT_0。在INT_0程序中，先用MOV_DW指令將HSC0當前值(CV)存儲(chu) 器SMD38清0，再用MOV_B指令重新設置HSC0的控製字節SMB37，然後用HSC指令使新設置生效並啟動HSC0重新工作。

高速計數器HSC0每計數到CV=PV時都會(hui) 產(chan) 生中斷，執行一次中斷程序INT_0;執行中斷程序後，HSC0又按新的設置重新開始計數，以後不斷重複這個(ge) 過程。