PLC高速脈沖輸出

1、高速脈沖輸出指令（PTO）PTO是什么？高速脈沖串輸出PTO（Pulse Train Output）內(nèi)置于西門子s7-200可編程控制器或s7-1200可編程控制器中，是其三種開環(huán)控制方式之一，用于速度和位置控制。注：西門子s7-200的三種開環(huán)控制方式為：1.脈寬調(diào)制（PWM）:用于速度,位置或占空比控制。2.脈沖串輸出（PTO）：用于速度和位置控制。3.EM253位控模塊：用于速度和位置控制的附加模塊。PTO的功能是什么？高速脈沖串輸出PTO的功能為：輸出指定數(shù)目，占空比為50%的方波脈沖串。PTO的特點(diǎn)特點(diǎn)：高速脈沖串輸出（PTO）方式下：只能改變脈沖的周期值和脈沖數(shù)。1.周期值輸出脈沖

2、的周期以s或ms為增量單位，變化范圍分別是1065 535s或265 535ms。2.脈沖數(shù)輸出脈沖的個數(shù)在1-4 294 967 295范圍內(nèi)可調(diào)。3.注意事項(xiàng)周期設(shè)置時，設(shè)置值應(yīng)為偶數(shù)，若設(shè)為奇數(shù)會引起輸出波形占空比的輕微失真。周期設(shè)置值應(yīng)大于2，若設(shè)置值小于2，系統(tǒng)將默認(rèn)為2。周期值與脈沖值范圍出現(xiàn)的原因每個PTO/PWM發(fā)生器都有一組配套參數(shù)：1.一個控制字節(jié)（8位）2.一個狀態(tài)字節(jié)（8位）3.一個周期值（不帶符號的16位值）4.一個脈寬值（不帶符號的16位值）5.一個脈沖計(jì)值（不帶符號的32位值）對于多段的PTO，還有1.一個段字節(jié)（8位）2.一個包絡(luò)表起始地址（16位）為定義和監(jiān)控

3、高速脈沖輸出，這些值全部存儲在特殊內(nèi)存（SM）區(qū)域的指定位置。一旦設(shè)置這些特殊內(nèi)存位的位置，選擇所需的操作后，執(zhí)行脈沖輸出指令PLS即啟動操作。該指令會從特殊存儲器SM中讀取數(shù)據(jù)，使程序按照其存儲值控制PTO/PWM發(fā)生器。高速脈沖輸出端口1.每個CPU有兩個PTO/PWM發(fā)生器：一個發(fā)生器分配給輸出端Q0.0，另一個分配給Q0.1。2.高速脈沖輸出優(yōu)先級當(dāng)Q0.0或Q0.1設(shè)定為PTO或PWM功能時，其他操作均失效。不使用PTO/PWM發(fā)生器時，Q0.0或Q0.1作為普通輸出端子使用。3.使用注意事項(xiàng)輸出印象寄存器Q的狀態(tài)會影響PTO/PWM的起始電平，通常在啟動PTO或PWM操作之前，用復(fù)

4、位R指令將Q0.0或Q0.1清0。SM特殊功能寄存器Q0.0對應(yīng)寄存器對應(yīng)寄存器Q0.1對應(yīng)寄存器對應(yīng)寄存器功能描述功能描述SMB66SMB76狀態(tài)字節(jié)，狀態(tài)字節(jié)，PTO方式下，監(jiān)控脈沖串的運(yùn)行方式下，監(jiān)控脈沖串的運(yùn)行狀態(tài)狀態(tài)SMB67SMB77控制字節(jié)，定義控制字節(jié)，定義PTO/PWM脈沖的輸出格式脈沖的輸出格式SMW68SMW78設(shè)置設(shè)置PTO/PWM脈沖的周期值，范圍：脈沖的周期值，范圍：265535SMW70SMW80設(shè)置設(shè)置PWM的脈沖寬度值，范圍：的脈沖寬度值，范圍：065535SMD72SMD82設(shè)置設(shè)置PTO脈沖串的輸出脈沖數(shù)，范圍：脈沖串的輸出脈沖數(shù)，范圍：142949672

5、95SMB166SMB176設(shè)置設(shè)置PTO多段操作時的段數(shù)多段操作時的段數(shù)SMW168SMW178設(shè)置設(shè)置PTO多段操作時包絡(luò)表的起始地址，使多段操作時包絡(luò)表的起始地址，使用從變量寄存器用從變量寄存器V0開始的字節(jié)偏移表示開始的字節(jié)偏移表示表1 高速脈沖輸出的特殊寄存器分配 8狀態(tài)字節(jié)每個高速脈沖輸出都有一個狀態(tài)字節(jié)，監(jiān)控程序運(yùn)行時某些操作的相應(yīng)狀態(tài)并根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)使相應(yīng)位置位?？梢酝ㄟ^編程來讀取相關(guān)位狀態(tài)。表2是具體狀態(tài)字節(jié)功能。 表2 高速脈沖輸出狀態(tài)字節(jié)功能 XXXX增量計(jì)算錯誤0（無錯誤）1（終止）用戶命令終止0（無錯誤）1（終止）管線上溢/下溢0（無溢出）1（溢出）空閑0（執(zhí)行中）1（

6、空閑）SM66SM76控制字節(jié) 通過對控制字節(jié)的設(shè)置，可以控制高速脈沖輸出的性質(zhì)，如：時間基準(zhǔn)、具體周期、輸出模式(PTO/PWM)、更新方式等，是編程時初始化操作中必須完成的內(nèi)容。圖1 控制字節(jié)中各控制位的功能PLS指令 PLS指令的梯形圖及指令表格式見表3。 表3 PLS指令的基本格式名 稱高速脈沖輸出指令PLS指令表格式PLS Q梯形圖格式PLS注意事項(xiàng) 1.指令功能 PLS 脈沖輸出指令，在EN端口執(zhí)行條件存在(出現(xiàn)一個上升沿)時，檢測脈沖輸出特殊存儲器（SM）的狀態(tài)，然后激活所定義的脈沖操作（執(zhí)行PLS指令），從Q端口指定的數(shù)字輸出端口輸出高速脈沖。 PLS指令還可以在Q0.0和Q0

7、.1兩個端口輸出可控的PWM脈沖和PTO高速脈沖串波形。 2.注意事項(xiàng)由于只有兩個高速脈沖輸出端口，所以PLS指令在一個程序中最多使用兩次。 3.說明1）高速脈沖串輸出PTO和脈寬調(diào)制輸出PWM都由PLS指令來激活；2）操作數(shù)X指定脈沖輸出端子，0為Q0.0輸出，1為Q0.1輸出；3）高速脈沖串輸出PTO可采用中斷方式進(jìn)行控制，而脈寬調(diào)制輸出PWM只能由指令PLS來激活高速脈沖串輸出中斷及適用機(jī)型 在PTO方式下：當(dāng)輸出完指定數(shù)量的脈沖后，產(chǎn)生高速脈沖段輸出中斷。1. PTO/PWM 0 的中斷事件號是192. PTO/PWM 1 的中斷事件號是20 3.注意高速脈沖串輸出時，CPU自動將PT

8、O空閑位SM66.7（或SM76.7）置1（空閑）。高速脈沖輸出適用機(jī)型 輸出高頻脈沖信號時，應(yīng)選用晶體管輸出型 PLC（只適用于直流負(fù)載）。PTO的種類在PTO方式下，要輸出多段脈沖串時，允許脈沖串排隊(duì)。PTO輸出多段脈沖的方式有兩種：1.單段PTO：定義一個脈沖串，輸出一個脈沖串 (特性參數(shù)通過特殊寄存器分別定義) 。2.多段PTO：集中定義多個脈沖串，按順序輸出多個脈沖串(特性參數(shù)通過包絡(luò)表集中定義) 。 單段PTO 1. 單段管線簡述 用指定的特殊標(biāo)志寄存器定義脈沖串特性參數(shù)（每次定義一個脈沖串）。一個脈沖串輸出完成后，產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中再為下一個脈沖串更新參數(shù)，輸出下一個脈沖

9、串。2.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 各脈沖段可以采用不同的時間基準(zhǔn)。缺點(diǎn)：單段PTO輸出多段高速脈沖串時，編程復(fù)雜，且參數(shù)設(shè)置不當(dāng)會造成脈沖串之間的不平滑轉(zhuǎn)換。 3.注意事項(xiàng)在管線滿時，若要再裝入一個脈沖串的控制參數(shù)，則狀態(tài)位SM66.6或SM76.6會置位，表示PTO管線溢出。 單段管線編程較復(fù)雜，主要要注意新脈沖串控制參數(shù)的寫入時機(jī)。單段PTO編程方法及步驟 A. 初始化操作(以PTO/PWM 0為例)： 1. 將 PTO 的輸出點(diǎn) Q0.0 復(fù)位; 2. 調(diào)用PTO脈沖串輸出初始化操作子程序。這個結(jié)構(gòu)可以使系統(tǒng)在后續(xù)的掃描過程中不再調(diào)用這個子程序，從而減少了掃描時間，且程序更為結(jié)構(gòu)化。完成下列任務(wù)：

10、a. 設(shè)置控制字節(jié)SMB67 ,按照控制要求按位填寫：如使SMB67=16#85。 SMB67=16#85 10000101允許PTO選擇PTO單段PTO時基us可以 更新脈沖數(shù)和周期值PWM不更新脈沖PWM更新方式b.單段操作中向SMW68中寫入希望的周期值;c.向SMD72中寫入希望的脈沖數(shù)；d. 建立中斷連接：用ATCH指令建立脈沖輸出完成中斷事件與中斷程序的聯(lián)系。當(dāng) PLS指令輸出完本脈沖串時，產(chǎn)生中斷。e. 用ENI全局開放中斷；B. 有啟動信號時，執(zhí)行高速脈沖輸出指令PLS，輸出單段脈沖。C.一旦啟動了一個脈沖串輸出，就要立即為下一個脈沖串設(shè)置控制參數(shù)，并再次執(zhí)行PLS指令。第一個

11、脈沖串輸出完畢后，第二個脈沖串自動開始輸出。重復(fù)以上過程就可輸出多個脈沖串。D. 有停止信號時，停止高速脈沖串輸出。多段PTO多段PTO：集中定義多個脈沖串，并把各段脈沖串的特性參數(shù)按照規(guī)定的格式寫入變量存儲區(qū)用戶指定的緩沖區(qū)中-稱為包絡(luò)表包絡(luò)表說明：1.包絡(luò)表由包絡(luò)段數(shù)和各段構(gòu)成。2.第一個字節(jié)為需要輸出的脈沖串總段數(shù)，范圍：1255 。3. 定義一段脈沖串的特性參數(shù)需要8個字節(jié) 2個字節(jié)存放脈沖串的起始周期值 2個字節(jié)定義脈沖串的周期增量 4個字節(jié)存放該段脈沖串的脈沖數(shù) 4.包絡(luò)表中的周期單位可以為 ms 或 s，但表中所有周期單位必須一致。5. 周期增量的計(jì)算公式：6.多段PTO操作時，

12、需把包絡(luò)表的起始地址裝入標(biāo)志寄存器 SMW168（或SMW178）中。 PTO指令執(zhí)行時，當(dāng)前輸出段的段號由系統(tǒng)填入 SMB166 或 SMB176 中。 7.多段PTO的優(yōu)點(diǎn)： 編程簡單，且在同一段脈沖串中其周期可以均勻改變。例如：第1段中的初始周期為500 ，脈沖數(shù)為400個；而第2段的初始周期為 100，為保證平滑過渡，第1段的結(jié)束周期設(shè)為與第2段初始周期相同，則脈沖的周期增量為: 表4 包絡(luò)表格式有符號數(shù)16位 多段 PTO 編程方法及步驟 A. 初始化操作(以PTO/PWM 0為例)： 1. 將 PTO 的輸出點(diǎn) Q0.0 復(fù)位; 2. 調(diào)用初始化子程序SBR-0，完成下列任務(wù)： a

13、. 設(shè)置控制字節(jié)SMB67 ,按照控制要求按位填寫：如使SMB67=16#A0。 多段PTO下全為0PWM更新方式 b. 將包絡(luò)表的起始地址寫入 SMW168； c. 填寫包絡(luò)表中各段脈沖串的特性參數(shù)； d. 建立中斷連接：用ATCH指令建立脈沖輸出完成中斷事件與中斷程序的聯(lián)系。當(dāng) PLS指令輸出完指定數(shù)量的脈沖串時，產(chǎn)生中斷。 e. 用ENI全局開放中斷；B. 有啟動信號時，執(zhí)行高速脈沖輸出指令PLS，按順序輸出多段脈沖串。C. 有停止信號時，停止高速脈沖串輸出。停止PTO輸出的方法 PLS指令一經(jīng)激發(fā)，就能完成指定脈沖串的輸出，故要停止PTO輸出，必須先在控制字節(jié)中禁止PTO輸出，且執(zhí)行P

14、LS指令。SMB67停止按鈕禁止PTO輸出應(yīng)用舉例例題1：已知步進(jìn)電機(jī)的起動頻率為2 kHz（A點(diǎn)），經(jīng)過400個脈沖加速后頻率上升到10 kHz（B點(diǎn)和C點(diǎn)），恒速轉(zhuǎn)動的脈沖數(shù)為4000個，減速過程脈沖數(shù)為200個，頻率降為2 kHz（D點(diǎn)），其頻率特性如圖所示。 解：1. 確定脈沖發(fā)生器及工作模式要求PLC輸出三段串脈沖。故采用多段PTO輸出方式。選擇輸出端為 Q0.0。 2.填寫控制字節(jié)SMB67：使SMB67=16#A0 。 3.將包絡(luò)表首地址裝入SMW168中。 4.填寫包絡(luò)表。 參數(shù)轉(zhuǎn)換： 起始頻率：2 kHz ，起始周期值：500s， 運(yùn)行頻率為10 kHz，運(yùn)行周期值：100s

15、。 輸出3段脈沖串，時基取s，定義三段脈沖串特性參數(shù)的包絡(luò)表為： 段數(shù)起始周期值周期增量脈沖個數(shù)5.中斷連接：高速脈沖輸出完成時，產(chǎn)生中斷事件19，用ATCH指令將與中斷事件與中斷服務(wù)程序INT0連接起來，并全局開中斷（ENI）。 6. 執(zhí)行PLS指令。7.本控制程序的結(jié)構(gòu)： 主程序 初始化子程序 中斷服務(wù)程序 采用多段PTO，脈沖串連續(xù)輸出期間，按啟動按鈕I0.0不起作用，不會出現(xiàn)脈沖串重復(fù)排隊(duì)輸出的現(xiàn)象，脈沖串能夠按照規(guī)定的順序輸出完后，停止輸出。例2.如圖 2所示為使用多段管線 PTO 方式控制直流伺服電動機(jī)進(jìn)行精確定位的控制系統(tǒng)。控制中遵循圖3中所畫運(yùn)行軌跡，并可以實(shí)現(xiàn)任意時刻停止直流

16、伺服電動機(jī)?？刂瞥绦蛉鐖D4所示。圖 2 圖3 直流伺服電動機(jī)精確定位控制系統(tǒng)示意圖圖4 I/O分配見表分配見表5 表表5直流伺服電動機(jī)精確定位控制系統(tǒng)直流伺服電動機(jī)精確定位控制系統(tǒng)I/O分配表分配表輸入觸點(diǎn)功能說明輸出線圈功能說明I0.0伺服電動機(jī)啟動按鈕Q0.0高速脈沖輸出端口I0.1伺服電動機(jī)停止按鈕Q1.6伺服控制允許輸出 (1) 在初始化子程序在初始化子程序INIT中，將高速脈沖輸出設(shè)置為中，將高速脈沖輸出設(shè)置為PTO模式、多模式、多段管線、段管線、s模式，并允許脈沖輸出。同時設(shè)置模式，并允許脈沖輸出。同時設(shè)置PTO包絡(luò)表起始地址為包絡(luò)表起始地址為VB300，通過，通過SETBAOLU

17、O子程序設(shè)置了包絡(luò)表。子程序設(shè)置了包絡(luò)表。 (2) I0.0閉合啟動了高速脈沖，并使伺服控制允許開啟。閉合啟動了高速脈沖，并使伺服控制允許開啟。 (3) I0.1閉合可以通過設(shè)置閉合可以通過設(shè)置SM67.7為零禁止高速脈沖輸出，同時使為零禁止高速脈沖輸出，同時使伺服控制允許關(guān)閉，使得直流伺服電動機(jī)停止。伺服控制允許關(guān)閉，使得直流伺服電動機(jī)停止。PTO是什么？高速脈沖串輸出PTO（Pulse Train Output）內(nèi)置于西門子s7-200可編程控制器或s7-1200可編程控制器中，是其三種開環(huán)控制方式之一，用于速度和位置控制。注：西門子s7-200的三種開環(huán)控制方式為：1.脈寬調(diào)制（PWM）

18、:用于速度,位置或占空比控制。2.脈沖串輸出（PTO）：用于速度和位置控制。3.EM253位控模塊：用于速度和位置控制的附加模塊。PTO的功能是什么？高速脈沖串輸出PTO的功能為：輸出指定數(shù)目，占空比為50%的方波脈沖串。SM特殊功能寄存器Q0.0對應(yīng)寄存器對應(yīng)寄存器Q0.1對應(yīng)寄存器對應(yīng)寄存器功能描述功能描述SMB66SMB76狀態(tài)字節(jié)，狀態(tài)字節(jié)，PTO方式下，監(jiān)控脈沖串的運(yùn)行方式下，監(jiān)控脈沖串的運(yùn)行狀態(tài)狀態(tài)SMB67SMB77控制字節(jié)，定義控制字節(jié)，定義PTO/PWM脈沖的輸出格式脈沖的輸出格式SMW68SMW78設(shè)置設(shè)置PTO/PWM脈沖的周期值，范圍：脈沖的周期值，范圍：265535SMW70SMW80設(shè)置設(shè)置PWM的脈沖寬度值，范圍：的脈沖寬度值，范圍：065535SMD72SMD82設(shè)置設(shè)置PTO脈沖串的輸出脈沖數(shù)，范圍：脈沖串的輸出脈沖數(shù)，范圍MB166SMB176設(shè)置設(shè)置PTO多段操作時的段數(shù)多段操作時的段數(shù)SMW168SMW178設(shè)置設(shè)置PTO多段操作時包絡(luò)表的起始地址，使多段操作時包絡(luò)表的起始地址，使用從變量寄存器用從變量寄存器V0開始的字節(jié)偏移表示開始的字節(jié)偏移表示表1 高速脈沖輸出的特殊寄