轉(zhuǎn)速與位移的測量

1、可編程控制器（可編程控制器（PLCPLC）應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù)PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 項(xiàng)目九項(xiàng)目九: :轉(zhuǎn)速與位移的測量轉(zhuǎn)速與位移的測量 9.1 項(xiàng)目簡介項(xiàng)目簡介9.2 高速計數(shù)器高速計數(shù)器9.3 子程序子程序9.4 中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序9.5 測轉(zhuǎn)速方案分析與硬件接線測轉(zhuǎn)速方案分析與硬件接線9.6 測位移方案分析與硬件接線測位移方案分析與硬件接線9.7 程序編制程序編制9.8 能力拓展能力拓展PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 9.1 項(xiàng)目簡介項(xiàng)目簡介項(xiàng)目應(yīng)用項(xiàng)目應(yīng)用 轉(zhuǎn)速和位移測量常應(yīng)用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和工作臺位移的測量與轉(zhuǎn)速和位移測量常應(yīng)用于電機(jī)轉(zhuǎn)速和工作臺位移的測量與控制?？刂啤ｍ?xiàng)目分析項(xiàng)目分析 電機(jī)轉(zhuǎn)

2、速的測量是通過測量電機(jī)在一定時間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測量是通過測量電機(jī)在一定時間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)來確定的。來確定的。 工作臺的直線位移是通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動絲杠轉(zhuǎn)動從而推動工作臺的直線位移是通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動絲杠轉(zhuǎn)動從而推動螺母直線位移來實(shí)現(xiàn)的，因此其測量需從測量電機(jī)的角位螺母直線位移來實(shí)現(xiàn)的，因此其測量需從測量電機(jī)的角位移著手。移著手。傳感器傳感器高速計數(shù)器高速計數(shù)器定時器定時器PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 光電編碼器光電編碼器 光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。 光電編碼

3、器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。方形孔。 電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號干脈沖信號 。 為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤提供相位差為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤提供相位差為為9090的兩路脈的兩路脈沖信號沖信號AA相和相和B B相相。此外，還提供一路此外，還提供一路Z Z相脈沖相脈沖（轉(zhuǎn)一圈出現(xiàn)一個）。（轉(zhuǎn)一圈出現(xiàn)一個）。 PLC應(yīng)用技

4、術(shù)應(yīng)用技術(shù) 光電編碼器光電編碼器1 - 光源；光源；2 - 柱面鏡；柱面鏡；3 - 碼盤；碼盤；4 - 狹縫；狹縫；5 - 元件元件PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 9.2 高速計數(shù)器高速計數(shù)器 由于普通計數(shù)器的計數(shù)頻率較低由于普通計數(shù)器的計數(shù)頻率較低(一般只有幾十赫一般只有幾十赫茲茲)，因此，因此PLC對高速脈沖信號進(jìn)行計數(shù)需要采用對高速脈沖信號進(jìn)行計數(shù)需要采用高速計數(shù)器。高速計數(shù)器。 S7-200有有6個高速計數(shù)器個高速計數(shù)器HSC0HSC5，分別可，分別可以設(shè)置以設(shè)置12種不同的工作模式。種不同的工作模式。 高速計數(shù)器以脈沖編碼器的高速脈沖輸出為輸入，高速計數(shù)器以脈沖編碼器的高速脈沖輸出為輸入，其

5、計數(shù)頻率與其計數(shù)頻率與PLC的掃描周期無關(guān)。的掃描周期無關(guān)。PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 工作模式工作模式0、1或或2PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 工作模式工作模式3、4或或5PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 工作模式工作模式6、7或或8PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 工作模式工作模式9、10或或11（1倍頻）倍頻）PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 工作模式工作模式9、10或或11（4倍頻）倍頻）PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 高速計數(shù)器的外部輸入點(diǎn)高速計數(shù)器的外部輸入點(diǎn)PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 高速計數(shù)器的控制位高速計數(shù)器的控制位缺省設(shè)置為缺省設(shè)置為0 0。比如，設(shè)比如，設(shè)HSC0無復(fù)位或啟無復(fù)位或啟動控制，動控制，1倍頻正交計數(shù)，倍頻正交

6、計數(shù)，增計數(shù)方向且不更新，更新增計數(shù)方向且不更新，更新當(dāng)前值，當(dāng)前值，HSC允許，則允許，則SM37=2#11011100，應(yīng)，應(yīng)MOV 16#DC,SMD37PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 表表9.3 設(shè)置初始值和預(yù)置值設(shè)置初始值和預(yù)置值HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5新初始值SMD38SMD48SMD58SMD138SMD148SMD158新預(yù)置值SMD42SMD52SMD62SMD142SMD152SMD162設(shè)置初始值和預(yù)置值前，必須先設(shè)置設(shè)置初始值和預(yù)置值前，必須先設(shè)置HSC控制位，即其第控制位，即其第5和和6位為位為1。表表9.4 高速計數(shù)器的狀態(tài)位高速計數(shù)器的狀態(tài)位HSC

7、0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5中斷描述SM36.5SM46.5SM56.5SM136.5SM146.5SM156.5當(dāng)前計數(shù)方向：0=減計數(shù)；1=增計數(shù)SM36.6SM46.6SM56.6SM136.6SM146.6SM156.6當(dāng)前值與預(yù)置值：0=不等；1=相等SM36.7SM46.7SM56.7SM136.7SM146.7SM156.7當(dāng)前值與預(yù)置值：0=小于等于；1=大于只有執(zhí)行中斷服務(wù)程序時，狀態(tài)位才有效。可以用狀態(tài)位產(chǎn)生中斷，以完只有執(zhí)行中斷服務(wù)程序時，狀態(tài)位才有效。可以用狀態(tài)位產(chǎn)生中斷，以完成更重要的操作。成更重要的操作。比如，設(shè)比如，設(shè)HSC0的初始值為的初始值為0，

8、則應(yīng)則應(yīng)MOV 0,SMD38PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 復(fù)位和啟動操作復(fù)位和啟動操作PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 高速計數(shù)器指令高速計數(shù)器指令 定義高速計數(shù)器指令（定義高速計數(shù)器指令（HDEF）用來）用來指定高速計數(shù)器（指定高速計數(shù)器（HSC）及其工作模）及其工作模式（式（MODE）。）。 高速計數(shù)器指令（高速計數(shù)器指令（HSC）用來激活高）用來激活高速計數(shù)器，速計數(shù)器，N為其標(biāo)號。為其標(biāo)號。 所有高速計數(shù)器都可以運(yùn)行在最高頻所有高速計數(shù)器都可以運(yùn)行在最高頻率而互不影響。率而互不影響。表表9.5指 令STL格式操作數(shù)描 述HDEFHDEF HSC,MODEBYTE定義高速計數(shù)器模式HSCHSC NWO

9、RD激活高速計數(shù)器PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 高速計數(shù)器編程高速計數(shù)器編程必須完成以下基本操作：必須完成以下基本操作： 定義高速計數(shù)器和模式（定義高速計數(shù)器和模式（HDEF指令）指令） 設(shè)置控制字節(jié)（表設(shè)置控制字節(jié)（表9.2） 設(shè)置初始值（表設(shè)置初始值（表9.3） 設(shè)置預(yù)置值（表設(shè)置預(yù)置值（表9.3） 激活高速計數(shù)器（激活高速計數(shù)器（HSC指令）指令）例例PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 9.3 子程序子程序 PLC程序由主程序、子程序和中斷服務(wù)程序組成。程序由主程序、子程序和中斷服務(wù)程序組成。 子程序常用于需要反復(fù)多次執(zhí)行相同任務(wù)的場合。子程序常用于需要反復(fù)多次執(zhí)行相同任務(wù)的場合。子程序的調(diào)用需要條件，不

10、調(diào)用時就不會被掃描，子程序的調(diào)用需要條件，不調(diào)用時就不會被掃描，可以減少掃描時間，提高效率?？梢詼p少掃描時間，提高效率。 子程序中盡量使用局部變量，這樣能方便地移植子程序中盡量使用局部變量，這樣能方便地移植該子程序。局部變量的類型有該子程序。局部變量的類型有TEMP（臨時變（臨時變量）、量）、IN（輸入變量）、（輸入變量）、OUT（輸出變量）、（輸出變量）、IN_OUT （輸入輸出變量）（輸入輸出變量） 。PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 子程序的創(chuàng)建子程序的創(chuàng)建 “編輯編輯”(Edit)菜單或直接在編輯窗口中擊鼠標(biāo)右菜單或直接在編輯窗口中擊鼠標(biāo)右鍵，再鍵，再“插入插入”(Insert)“子程序子程序”

11、（Subroutine)。 通過右擊指令樹中的通過右擊指令樹中的“子程序子程序”，可以更改，可以更改(Rename)子程序名。子程序名。 如需調(diào)用帶參數(shù)的子程序，則在子程序的局部變?nèi)缧枵{(diào)用帶參數(shù)的子程序，則在子程序的局部變量表中定義參數(shù)，最多量表中定義參數(shù)，最多16個參數(shù)，參數(shù)的變量名個參數(shù)，參數(shù)的變量名最多最多23個字符。個字符。PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 子程序的調(diào)用子程序的調(diào)用 子程序結(jié)束后，自動返回到調(diào)用它的程序中調(diào)用子程序結(jié)束后，自動返回到調(diào)用它的程序中調(diào)用子程序指令的下一條指令處。子程序指令的下一條指令處。 一個項(xiàng)目最多可以創(chuàng)建一個項(xiàng)目最多可以創(chuàng)建64個子程序。子程序可以個子程序。子程

12、序可以嵌套調(diào)用，最大嵌套深度為嵌套調(diào)用，最大嵌套深度為8。在中斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序中調(diào)用的子程序不能再調(diào)用別的子程序。中調(diào)用的子程序不能再調(diào)用別的子程序。 子程序調(diào)用指令（子程序調(diào)用指令（CALL） CALL 子程序名子程序名,參數(shù)參數(shù)1,參數(shù)參數(shù)2,，參數(shù)，參數(shù)n 子程序可不帶參數(shù)子程序可不帶參數(shù),如右圖如右圖PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 9.4 中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序 中斷服務(wù)程序不由程序調(diào)用，而是在中斷事件發(fā)中斷服務(wù)程序不由程序調(diào)用，而是在中斷事件發(fā)生時由操作系統(tǒng)調(diào)用。生時由操作系統(tǒng)調(diào)用。 中斷服務(wù)程序中應(yīng)使用局部變量。中斷服務(wù)程序中應(yīng)使用局部變量。 中斷服務(wù)程序的創(chuàng)建與子程序的創(chuàng)建相

13、似。中斷服務(wù)程序的創(chuàng)建與子程序的創(chuàng)建相似。 中斷服務(wù)程序應(yīng)越短越好，以減少占用時間，避中斷服務(wù)程序應(yīng)越短越好，以減少占用時間，避免延遲其他的處理，否則可能引起設(shè)備異常。免延遲其他的處理，否則可能引起設(shè)備異常。 中斷事件的中斷事件的優(yōu)先級及其中斷號優(yōu)先級及其中斷號。PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 中斷指令中斷指令 中斷允許指令（中斷允許指令（ENI）全局地允許所有被）全局地允許所有被連接的中斷事件。連接的中斷事件。 中斷禁止指令（中斷禁止指令（DISI）全局地禁止所有中）全局地禁止所有中斷事件。斷事件。 中斷條件返回指令（中斷條件返回指令（CRETI）在其條件滿）在其條件滿足時從中斷服務(wù)程序返回。如果沒

14、有該指足時從中斷服務(wù)程序返回。如果沒有該指令，編程軟件自動添加無條件返回指令。令，編程軟件自動添加無條件返回指令。 中斷連接指令（中斷連接指令（ATCH）將中斷事件）將中斷事件EVNT（BYTE）與中斷服務(wù)程序號）與中斷服務(wù)程序號INT （BYTE）相關(guān)聯(lián)，并使該中斷事件允許）相關(guān)聯(lián)，并使該中斷事件允許處理。處理。 中斷分離指令（中斷分離指令（DTCH）切斷中斷事件）切斷中斷事件EVNT與中斷服務(wù)程序號的聯(lián)系，并禁止與中斷服務(wù)程序號的聯(lián)系，并禁止該中斷事件。該中斷事件。 清除中斷指令（清除中斷指令（CEVNT）從中斷隊(duì)列中）從中斷隊(duì)列中清除所有的中斷事件。清除所有的中斷事件。PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用

15、技術(shù) 9.5 測轉(zhuǎn)速方案分析與硬件接線測轉(zhuǎn)速方案分析與硬件接線 其原理示意圖如圖所示其原理示意圖如圖所示。 光電編碼器的軸（輸入軸）與被測軸通過聯(lián)軸器光電編碼器的軸（輸入軸）與被測軸通過聯(lián)軸器相聯(lián)接。相聯(lián)接。PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 測轉(zhuǎn)速方案分析測轉(zhuǎn)速方案分析 光電編碼器的光電編碼器的通過通過高速計數(shù)器計算高速計數(shù)器計算每秒光電編碼器輸出脈每秒光電編碼器輸出脈沖沖（A A相脈沖信號，相脈沖信號，10001000個個/ /圈）圈）的個數(shù)就能反映當(dāng)前電動的個數(shù)就能反映當(dāng)前電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。機(jī)的轉(zhuǎn)速。 方案一：采用定時方案一：采用定時1 1秒的定時器秒的定時器T37T37，實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)1 1秒的采樣周期。

16、秒的采樣周期。在采樣期間讀取高速計數(shù)器在采樣期間讀取高速計數(shù)器HSC0HSC0（設(shè)置為初始值為（設(shè)置為初始值為0 0，工，工作模式為作模式為0 0）的）的HC0HC0計數(shù)（雙字），并轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)送計數(shù)（雙字），并轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)送VD200VD200，再乘再乘0.060.06，存入，存入VD300VD300，即可得每分鐘轉(zhuǎn)速。，即可得每分鐘轉(zhuǎn)速。 方案二：采用定時方案二：采用定時1 1秒的定時器秒的定時器T32T32，實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)1 1秒的采樣周期。秒的采樣周期。設(shè)置好設(shè)置好HSC0HSC0和和定時中斷定時中斷。在采樣期間讀取高速計數(shù)器。在采樣期間讀取高速計數(shù)器HSC0HSC0（設(shè)置為初始值為（設(shè)置為初

17、始值為0 0，工作模式為，工作模式為0 0）的）的HC0HC0計數(shù)（雙字）。計數(shù)（雙字）。T32T32定時到，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，把定時到，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，把HC0HC0計數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)送計數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)送VD200VD200，再乘，再乘0.060.06，存入，存入VD300VD300，得每分鐘轉(zhuǎn)速。，得每分鐘轉(zhuǎn)速。PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 測轉(zhuǎn)速硬件接線測轉(zhuǎn)速硬件接線PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 9.6 測位移方案分析與硬件接線測位移方案分析與硬件接線 電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動絲杠（螺距電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動絲杠（螺距8mm8mm）一起旋轉(zhuǎn)，）一起旋轉(zhuǎn)，螺母帶動滑塊在導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)直線位移。螺母帶動滑塊在導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)直

18、線位移。 光電編碼器的軸與電機(jī)軸通過聯(lián)軸器相聯(lián)接。光電編碼器的軸與電機(jī)軸通過聯(lián)軸器相聯(lián)接。 方案：利用方案：利用HSC1HSC1的工作模式的工作模式9 9對光電編碼器輸送的對光電編碼器輸送的A A相和相和B B相高速脈沖增減計數(shù)，并把相高速脈沖增減計數(shù)，并把HC1HC1的值乘的值乘0.0080.008送入送入VD200VD200。PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 測位移硬件接線測位移硬件接線PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 9.7 程序編制程序編制測轉(zhuǎn)速程序一：測轉(zhuǎn)速程序一：周期為周期為1秒秒轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為r/min單位，單位，并送并送VD300顯示顯示1s定時到，定時到，HSC0初始值復(fù)位初始值復(fù)位選選HSC0，工，工作模式作模式0PLC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù) 測轉(zhuǎn)速程序二：測轉(zhuǎn)速程序二：M MA AI