PLC高速脈沖輸出PTO

高速脈沖輸出指令（PTO）2021/6/281PTO是什么？高速脈沖串輸出PTO（PulseTrainOutput）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。

2021/6/282PTO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。2021/6/283PTO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.周期值輸出脈沖的周期以μs或ms為增量單位，變化范圍分別是10～65535μs或2～65535ms。2.脈沖數(shù)輸出脈沖的個(gè)數(shù)在1-4294967295范圍內(nèi)可調(diào)。3.注意事項(xiàng)周期設(shè)置時(shí)，設(shè)置值應(yīng)為偶數(shù)，若設(shè)為奇數(shù)會(huì)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。2021/6/284周期值與脈沖值范圍出現(xiàn)的原因每個(gè)PTO/PWM發(fā)生器都有一組配套參數(shù)：1.一個(gè)控制字節(jié)（8位）2.一個(gè)狀態(tài)字節(jié)（8位）3.一個(gè)周期值（不帶符號(hào)的16位值）4.一個(gè)脈寬值（不帶符號(hào)的16位值）5.一個(gè)脈沖計(jì)值（不帶符號(hào)的32位值）對(duì)于多段的PTO，還有1.一個(gè)段字節(jié)（8位）2.一個(gè)包絡(luò)表起始地址（16位）為定義和監(jiān)控高速脈沖輸出，這些值全部存儲(chǔ)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(dòng)操作。該指令會(huì)從特殊存儲(chǔ)器SM中讀取數(shù)據(jù)，使程序按照其存儲(chǔ)值控制PTO/PWM發(fā)生器。2021/6/285高速脈沖輸出端口1.每個(gè)CPU有兩個(gè)PTO/PWM發(fā)生器：一個(gè)發(fā)生器分配給輸出端Q0.0，另一個(gè)分配給Q0.1。2.高速脈沖輸出優(yōu)先級(jí)當(dāng)Q0.0或Q0.1設(shè)定為PTO或PWM功能時(shí)，其他操作均失效。不使用PTO/PWM發(fā)生器時(shí)，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(huì)影響PTO/PWM的起始電平，通常在啟動(dòng)PTO或PWM操作之前，用復(fù)位R指令將Q0.0或Q0.1清0。2021/6/286SM特殊功能寄存器表1高速脈沖輸出的特殊寄存器分配

2021/6/287狀態(tài)字節(jié)每個(gè)高速脈沖輸出都有一個(gè)狀態(tài)字節(jié)，監(jiān)控程序運(yùn)行時(shí)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。可以通過編程來讀取相關(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2021/6/288增量計(jì)算錯(cuò)誤0（無錯(cuò)誤）1（終止）用戶命令終止0（無錯(cuò)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（空閑）SM66SM762021/6/289控制字節(jié)

通過對(duì)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(shí)間基準(zhǔn)、具體周期、輸出模式(PTO/PWM)、更新方式等，是編程時(shí)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2021/6/2810PLS指令

PLS指令的梯形圖及指令表格式見表3。表3PLS指令的基本格式2021/6/2811PLS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(gè)上升沿)時(shí)，檢測(cè)脈沖輸出特殊存儲(chǔ)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Q0.1兩個(gè)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(gè)高速脈沖輸出端口，所以PLS指令在一個(gè)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2021/6/2812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/PWM0的中斷事件號(hào)是192.PTO/PWM1的中斷事件號(hào)是203.注意高速脈沖串輸出時(shí)，CPU自動(dòng)將PTO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(hào)時(shí)，應(yīng)選用晶體管輸出型PLC（只適用于直流負(fù)載）。2021/6/2813PTO的種類在PTO方式下，要輸出多段脈沖串時(shí)，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(gè)脈沖串，輸出一個(gè)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(gè)脈沖串，按順序輸出多個(gè)脈沖串(特性參數(shù)通過包絡(luò)表集中定義)。2021/6/2814單段PTO

1.單段管線簡(jiǎn)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(gè)脈沖串）。一個(gè)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(gè)脈沖串更新參數(shù)，輸出下一個(gè)脈沖串。2.優(yōu)缺點(diǎn)①優(yōu)點(diǎn)：各脈沖段可以采用不同的時(shí)間基準(zhǔn)。②缺點(diǎn)：?jiǎn)味蜳TO輸出多段高速脈沖串時(shí)，編程復(fù)雜，且參數(shù)設(shè)置不當(dāng)會(huì)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(shí)，若要再裝入一個(gè)脈沖串的控制參數(shù)，則狀態(tài)位SM66.6或SM76.6會(huì)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(shí)機(jī)。2021/6/2815單段PTO編程方法及步驟

A.初始化操作(以PTO/PWM0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(gè)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(gè)子程序，從而減少了掃描時(shí)間，且程序更為結(jié)構(gòu)化。完成下列任務(wù)：

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

允許PTO選擇PTO單段PTO時(shí)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2021/6/2816b.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(shí)，產(chǎn)生中斷。e.用ENI全局開放中斷；B.有啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，執(zhí)行高速脈沖輸出指令PLS，輸出單段脈沖。C.一旦啟動(dòng)了一個(gè)脈沖串輸出，就要立即為下一個(gè)脈沖串設(shè)置控制參數(shù)，并再次執(zhí)行PLS指令。第一個(gè)脈沖串輸出完畢后，第二個(gè)脈沖串自動(dòng)開始輸出。重復(fù)以上過程就可輸出多個(gè)脈沖串。D.有停止信號(hào)時(shí)，停止高速脈沖串輸出。2021/6/2817多段PTO多段PTO：集中定義多個(gè)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(chǔ)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(gè)字節(jié)為需要輸出的脈沖串總段數(shù)，范圍：1～255。3.定義一段脈沖串的特性參數(shù)需要8個(gè)字節(jié)

※2個(gè)字節(jié)存放脈沖串的起始周期值

※2個(gè)字節(jié)定義脈沖串的周期增量

※4個(gè)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μs，但表中所有周期單位必須一致。2021/6/28185.周期增量的計(jì)算公式：6.多段PTO操作時(shí)，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(shí)，當(dāng)前輸出段的段號(hào)由系統(tǒng)填入SMB166或SMB176中。

7.多段PTO的優(yōu)點(diǎn)：編程簡(jiǎn)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(gè)；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:

2021/6/2819表4包絡(luò)表格式有符號(hào)數(shù)16位2021/6/2820多段PTO編程方法及步驟

A.初始化操作(以PTO/PWM0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.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2021/6/2821b.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(shí)，產(chǎn)生中斷。e.用ENI全局開放中斷；B.有啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，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(hào)時(shí)，停止高速脈沖串輸出。2021/6/2822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PLS指令。SMB67停止按鈕禁止PTO輸出2021/6/2823應(yīng)用舉例例題1：已知步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)頻率為2kHz（A點(diǎn)），經(jīng)過400個(gè)脈沖加速后頻率上升到10kHz（B點(diǎn)和C點(diǎn)），恒速轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖數(shù)為4000個(gè)，減速過程脈沖數(shù)為200個(gè)，頻率降為2kHz（D點(diǎn)），其頻率特性如圖所示。

2021/6/2824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：2kHz，起始周期值：500μs，運(yùn)行頻率為10kHz，運(yùn)行周期值：100μs。輸出3段脈沖串，時(shí)基取μs，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(gè)數(shù)2021/6/28255.中斷連接：高速脈沖輸出完成時(shí)，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2021/6/28262021/6/28272021/6/28282021/6/28292021/6/2830采用多段PTO，脈沖串連續(xù)輸出期間，