S7-200_PLC的高速脈沖指令

1、機電一體化機電一體化1. 1. 高速脈沖輸出的幾個概念高速脈沖輸出的幾個概念 1) 1) 高速脈沖輸出的形式高速脈沖輸出的形式 高速脈沖串輸出高速脈沖串輸出 PTOPTO : : ( Pulse Train Output ) ( Pulse Train Output ) 輸出輸出指定數量，占空比為指定數量，占空比為50%50% 的方波脈沖串。的方波脈沖串。 寬度可調脈沖輸出寬度可調脈沖輸出 PWM :PWM : ( Pulse Width Modulation ) ( Pulse Width Modulation ) 輸出輸出數量不限，占空比可調數量不限，占空比可調的脈沖串信號。的脈沖串信號。

2、2) 2) 高速脈沖輸出端子高速脈沖輸出端子 每臺每臺CPUCPU可以提供可以提供 2 2 個個高速脈沖高速脈沖發(fā)生器發(fā)生器 PTO/PWM PTO/PWM 發(fā)生器發(fā)生器0 0 的輸出端子是的輸出端子是 Q0.0Q0.0 PTO/PWM PTO/PWM 發(fā)生器發(fā)生器1 1 的輸出端子是的輸出端子是 Q0.1Q0.13) 3) 高速脈沖輸出優(yōu)先權高速脈沖輸出優(yōu)先權 有有PTO/PWM PTO/PWM 輸出時，輸出時，CPU CPU 把輸出端子把輸出端子Q0.0Q0.0、Q0.1 Q0.1 控制權交給控制權交給 PTO/PWM PTO/PWM 發(fā)生器，禁止普發(fā)生器，禁止普通邏輯輸出。通邏輯輸出。

3、輸出映像寄存器輸出映像寄存器 Q Q 的狀態(tài)會影響的狀態(tài)會影響PTO/PWMPTO/PWM波形的起始電平波形的起始電平, , 高速脈沖輸出前要先把高速脈沖輸出前要先把Q0.0Q0.0、 Q0.1Q0.1的狀態(tài)清零。的狀態(tài)清零。4 4）高速脈沖輸出適用機型）高速脈沖輸出適用機型 輸出輸出高頻脈沖信號高頻脈沖信號時，應選用時，應選用晶體管輸出晶體管輸出型型 PLCPLC。2. 2. 高速脈沖輸出指令及特殊寄存器高速脈沖輸出指令及特殊寄存器 1 1）高速脈沖輸出指令）高速脈沖輸出指令( Pulse )( Pulse )指令指令功能：功能：EN EN 有一個上升有一個上升沿時，激活沿時，激活PLSPL

4、S，控制，控制PLCPLC從從 Q0.0 Q0.0 或或 Q0.1Q0.1 輸出高速脈沖。輸出高速脈沖。 X X PLS PLS指令可以輸出指令可以輸出: : 高速脈沖串高速脈沖串 PTOPTO 寬度可調的脈沖信號寬度可調的脈沖信號 PWM PWM 數據類型：數據類型： 操作數操作數Q0.XQ0.X：X X必須是必須是常數常數 0 0 或或 1 1。 EN: EN:只接通一個掃描周期的只接通一個掃描周期的短信號短信號。2 2）特殊寄存器）特殊寄存器每個每個 PTO/PWM PTO/PWM 都有一組配套參數：都有一組配套參數： 1 1個個 8 8位的位的控制字節(jié)控制字節(jié) 1 1個個 8 8位的位

5、的狀態(tài)字節(jié)狀態(tài)字節(jié) 1 1個個 1616位的位的周期值周期值 1 1個個 1616位的位的脈寬值脈寬值 1 1個個 3232位的位的脈沖數量脈沖數量 對于多段對于多段 PTOPTO，還有，還有 1 1個個 8 8位的位的段字節(jié)段字節(jié) 1 1個個 1616位位包絡表起始地址包絡表起始地址這些參數存放在系統指定的特殊標志寄存器中這些參數存放在系統指定的特殊標志寄存器中 狀態(tài)字節(jié)狀態(tài)字節(jié) PTO PTO 方式方式下運行時，系統根據運行狀態(tài)下運行時，系統根據運行狀態(tài)使相應位置位。使相應位置位。 表表7-18 7-18 狀態(tài)字節(jié)表狀態(tài)字節(jié)表控制字節(jié)中各控制位的功能控制字節(jié)中各控制位的功能SMB77SMB

6、77SMB67SMB67 控制字節(jié)控制字節(jié) 通過設置字節(jié)中各控制位，來定義高速脈通過設置字節(jié)中各控制位，來定義高速脈沖輸出的特性沖輸出的特性. .3 3高速脈沖串輸出高速脈沖串輸出PTOPTO 特點特點: :高速脈沖串輸出高速脈沖串輸出(PTO)(PTO)方式下方式下，只能改只能改變脈沖的周期值和脈沖數。變脈沖的周期值和脈沖數。 1 1）周期和脈沖數）周期和脈沖數周期：周期：單位：單位：ss或或msms。周期值為周期值為1616位無符位無符號整數號整數。變化范圍：。變化范圍：505065535 s65535 s或或 2 265535 ms65535 ms。脈沖數：脈沖數：是一個是一個3232位

7、的無符號整數位的無符號整數，取，取值范圍：值范圍：1 142949672954294967295。2 2）高速脈沖串輸出中斷）高速脈沖串輸出中斷 PTO PTO 方式下，當輸出完指定數量的脈沖后，方式下，當輸出完指定數量的脈沖后，產生高速脈沖串輸出中斷。產生高速脈沖串輸出中斷。 PTO/PWM 0 PTO/PWM 0 的中斷事件號是的中斷事件號是1919 PTO/PWM 1 PTO/PWM 1 的中斷事件號是的中斷事件號是20 20 高速脈沖串輸出時，高速脈沖串輸出時，CPUCPU自動將自動將PTOPTO空閑位空閑位SM66.7SM66.7（或（或SM76.7SM76.7）置）置1 1。3 3

8、） PTOPTO的種類的種類 PTOPTO方式下，要輸出多段脈沖串時，允許脈方式下，要輸出多段脈沖串時，允許脈沖串排隊。沖串排隊。PTOPTO輸出多段脈沖的方式有兩種：輸出多段脈沖的方式有兩種：單段單段PTOPTO：定義一個定義一個脈沖串，脈沖串，輸出一個輸出一個脈沖脈沖串串 ( (特性參數通過特殊寄存器分別定義特性參數通過特殊寄存器分別定義) ) 。多段多段PTOPTO：集中定義集中定義多個脈沖串，多個脈沖串，按順序輸按順序輸出出多個脈沖串多個脈沖串( (特性參數通過包絡表集中定義特性參數通過包絡表集中定義) ) 。 單段單段PTO PTO 實現的方法實現的方法 用指定的特殊標志寄存器定義脈

9、沖串特性用指定的特殊標志寄存器定義脈沖串特性參數（每次定義一個脈沖串）。一個脈沖串輸參數（每次定義一個脈沖串）。一個脈沖串輸出完成后，產生中斷。在中斷服務程序中再為出完成后，產生中斷。在中斷服務程序中再為下一個脈沖串更新參數，輸出下一個脈沖串。下一個脈沖串更新參數，輸出下一個脈沖串。優(yōu)點：優(yōu)點： 各脈沖段可以采用不同的時間基準。各脈沖段可以采用不同的時間基準。缺點：缺點：單段單段PTOPTO輸出多段高速脈沖串時，編程輸出多段高速脈沖串時，編程復雜，且參數設置不當會造成脈沖串之間的不平復雜，且參數設置不當會造成脈沖串之間的不平滑轉換?；D換。 多段多段PTO PTO 操作操作 多段多段PTOPT

10、O：集中定義多個脈沖串集中定義多個脈沖串，并，并把各段把各段脈沖串的特性參數按照規(guī)定的格式寫入脈沖串的特性參數按照規(guī)定的格式寫入變量存變量存儲區(qū)用戶指定的緩沖區(qū)中儲區(qū)用戶指定的緩沖區(qū)中-稱為稱為包絡表包絡表( (見書表見書表7-20)7-20)。包絡表說明：包絡表說明： 包絡表由包絡段數和各段構成。包絡表由包絡段數和各段構成。 第一個字節(jié)第一個字節(jié)為需要輸出的為需要輸出的脈沖串脈沖串總段數總段數， 范圍：范圍：1 1255255 ； 定義定義一段脈沖串的特性參數需要一段脈沖串的特性參數需要8 8個字節(jié)個字節(jié) 2 2個字節(jié)個字節(jié)存放脈沖串的存放脈沖串的起始周期值起始周期值 2 2個字節(jié)個字節(jié)定義

11、脈沖串的定義脈沖串的周期增量周期增量 4 4個字節(jié)個字節(jié)存放該段脈沖串的存放該段脈沖串的脈沖數脈沖數 包絡表中的周期單位可以為包絡表中的周期單位可以為 ms ms 或或 ss， 但表中所有周期單位必須一致。但表中所有周期單位必須一致。 周期增量的計算公式：周期增量的計算公式： 多段多段PTOPTO操作時，需把操作時，需把包絡表的起始地址包絡表的起始地址 裝入標志寄存器裝入標志寄存器 SMW168SMW168（或（或SMW178SMW178）中。中。 PTOPTO指令執(zhí)行時，指令執(zhí)行時，當前輸出段的段號當前輸出段的段號由系由系 統填入統填入 SMB166 SMB166 或或 SMB176 SMB

12、176 中。中。脈沖數周期增量起始終止TT多段多段PTOPTO的優(yōu)點：的優(yōu)點： 編程簡單，且在同一段脈沖串中其周期可編程簡單，且在同一段脈沖串中其周期可以均勻改變。以均勻改變。 多段多段 PTO PTO 編程方法及步驟：編程方法及步驟： A. A. 初始化操作初始化操作( (以以PTO/PWM 0PTO/PWM 0為例為例) )： a. a. 將將 PTO PTO 的輸出點的輸出點 Q0.0 Q0.0 復位復位; ; b. b. 調用初始化子程序調用初始化子程序SBR-0SBR-0，完成下列，完成下列任務：任務： 將包絡表的起始地址寫入將包絡表的起始地址寫入 SMW168SMW168； 填寫包

13、絡表中各段脈沖串的特性參數；填寫包絡表中各段脈沖串的特性參數； 設置控制字節(jié)設置控制字節(jié)SMB67 ,SMB67 ,按照控制要求按位填按照控制要求按位填寫：如使寫：如使SMB67=16#A0SMB67=16#A0。 多段多段PTOPTO下全為下全為0 0PWMPWM更新方式更新方式 建立中斷連接：用建立中斷連接：用ATCHATCH指令建立脈沖輸指令建立脈沖輸出完成中斷事件與中斷程序的聯系。當出完成中斷事件與中斷程序的聯系。當PLSPLS指指令輸出完指定數量的脈沖串時，產生中斷。令輸出完指定數量的脈沖串時，產生中斷。 用用ENIENI全局開放中斷；全局開放中斷；B.B. 有啟動信號時，執(zhí)行高速脈

14、沖輸出指令有啟動信號時，執(zhí)行高速脈沖輸出指令PLSPLS，按順序輸出多段脈沖串。，按順序輸出多段脈沖串。C.C. 有停止信號時，停止高速脈沖串輸出。有停止信號時，停止高速脈沖串輸出。 停止停止 PTO PTO 輸出的方法輸出的方法 PLSPLS指令一經激發(fā)，就能完成指定脈沖串指令一經激發(fā)，就能完成指定脈沖串的輸出，故要停止的輸出，故要停止PTOPTO輸出，必須先在輸出，必須先在控制字控制字節(jié)中節(jié)中禁止禁止PTOPTO輸出輸出，且，且執(zhí)行執(zhí)行PLSPLS指令指令。SMB67SMB67停止按鈕停止按鈕【例【例7-11-27-11-2】 多段多段PTOPTO應用實例應用實例 已知步進電機的起動頻率為

15、已知步進電機的起動頻率為2 kHz2 kHz（A A點），點），經過經過400400個脈沖加速后頻率上升到個脈沖加速后頻率上升到10 kHz10 kHz（B B點點和和C C點），恒速轉動的脈沖數為點），恒速轉動的脈沖數為40004000個，減速過個，減速過程脈沖數為程脈沖數為200200個，頻率降為個，頻率降為2 kHz2 kHz（D D點），其點），其頻率特性如圖所示。頻率特性如圖所示。解：解： 確定脈沖發(fā)生器及工作模式確定脈沖發(fā)生器及工作模式 要求要求PLCPLC輸出三段串脈沖。故采用多段輸出三段串脈沖。故采用多段PTOPTO輸出輸出方式。選擇輸出端為方式。選擇輸出端為 Q0.0Q0.0

16、。 填寫控制字節(jié)填寫控制字節(jié)SMB67SMB67：使：使SMB67=16#A0 SMB67=16#A0 填寫包絡表。填寫包絡表。 將包絡表首地址裝入將包絡表首地址裝入SMW168SMW168中。中。參數換算參數換算：fT1起始頻率：起始頻率：2 kHz 2 kHz ，起始周期值：起始周期值：500s500s，運行頻率為運行頻率為10 kHz10 kHz，運行周期值：運行周期值：100s100s。 輸出輸出3 3段脈沖串，時基取段脈沖串，時基取ss，定義三段脈，定義三段脈沖串特性參數的包絡表為：沖串特性參數的包絡表為： 2 2 中斷連接：高速脈沖輸出完成時，產生中斷連接：高速脈沖輸出完成時，產生

17、中斷事件中斷事件1919，用，用ATCHATCH指令將與中斷事件與中斷指令將與中斷事件與中斷服務程序服務程序INT0INT0連接起來，并全局開中斷（連接起來，并全局開中斷（ENIENI）。）。 執(zhí)行執(zhí)行PLSPLS指令。指令。本控制程序的結構：本控制程序的結構： 主程序主程序 初始化子程序初始化子程序 中斷服務程序中斷服務程序 初始化初始化啟動啟動停止停止G輸出完成指示輸出完成指示起動按鈕起動按鈕G停止按鈕停止按鈕W WDDCC 采用多段采用多段PTOPTO，脈沖串連續(xù)輸出期間，按，脈沖串連續(xù)輸出期間，按啟動按鈕啟動按鈕I0.0I0.0不起作用，不會出現脈沖串重復不起作用，不會出現脈沖串重復排

18、隊輸出的現象，脈沖串能夠按照規(guī)定的順序排隊輸出的現象，脈沖串能夠按照規(guī)定的順序輸出完后，停止輸出。輸出完后，停止輸出。 4 4寬度可調的脈沖輸出寬度可調的脈沖輸出PWMPWM 特點特點: : PWM PWM方式下，用戶方式下，用戶可以改變可以改變脈沖的脈沖的周周期值期值 和和 脈寬值脈寬值 ，脈沖數不受限制。脈沖數不受限制。 1 1） 周期值和脈寬值周期值和脈寬值 周期值：周期值：是一個是一個1616位無符號數據，單位：位無符號數據，單位：ss或或msms；變化范圍：；變化范圍：505065535s65535s或或2 265535 ms65535 ms。 脈沖寬度：脈沖寬度：是一個是一個161

19、6位無符號整數，單位：位無符號整數，單位：ss或或msms；變化范圍是；變化范圍是0 065535 s65535 s或或msms。即。即占空比在占空比在0 0100100之間之間變化。變化。 2 2）PWM PWM 更新方式更新方式 同步更新：同步更新：在改變脈沖周期值和脈寬值時，在改變脈沖周期值和脈寬值時，不改變時間基準不改變時間基準。特點：特點：同步更新時，波形的同步更新時，波形的變化發(fā)生在周期的邊緣，輸出波形進行平滑轉變化發(fā)生在周期的邊緣，輸出波形進行平滑轉換。換。 異步更新：異步更新：在改變脈沖周期值和脈寬值在改變脈沖周期值和脈寬值時，時，改變時間基準改變時間基準。特點：特點：采用異步更新會采用異步更新會使高速脈沖輸出功能被瞬時禁止，這時輸出使高速脈沖輸出功能被瞬時禁止，這時輸出端交由輸出映像寄存器端交由輸出映像寄存器Q Q控制，可能使控制，可能使 PWM PWM 的波形不連續(xù)，引起被控制設備的振動。的波形不連續(xù)，引起被控制設備的振動。 結論：結論：改變改變 PWM PWM 波形的特性時應盡量波形的特性時應盡量采用采用同步更新。同步更新。3 3）PWMPWM的編程方法及步驟的編程方法及步驟 A.A.確定脈沖發(fā)生器：確定脈沖發(fā)生器： 選擇高速脈沖輸出端（發(fā)生器）；選擇高速脈沖輸出端（發(fā)生器）； 選擇工作模式為