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西門子s7-1200系列PLC高速計(jì)數(shù)器的配置及其應(yīng)用
|西門子s7-1200系列PLC高速計(jì)數(shù)器的配置及其應(yīng)用
一、引言
在運(yùn)動控制中,我們經(jīng)常需要對脈沖計(jì)數(shù),比如測量電機(jī)轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)編碼器或者簡化版的接近開關(guān)信號。以西門子中低端PLC為例,在s7-200或者s7-1200系列PLC中都提供了集成的高速計(jì)數(shù)器和相應(yīng)的配置和指令。
二、高速計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)方式
一般的,當(dāng)開關(guān)頻率大于50Hz,使用普通的數(shù)字量輸入點(diǎn)DI就難以滿足計(jì)數(shù)的需求。低于50Hz要看CPU的掃描時間,這決定于很多因素,比如程序的復(fù)雜程度等等。而當(dāng)開關(guān)頻率大于50Hz,則推薦采用PLC的高速計(jì)數(shù)器。
2.1 中斷處理
我們以目前主流的s7-1200 PLC為例,在其編程調(diào)試軟件博途V13中介紹實(shí)現(xiàn)PLC高速計(jì)數(shù)器的方法。其中一種就是采用硬件中斷,首先添加程序塊硬件中斷組織塊OB40,如圖1所示。
硬件中斷,是指PLC CPU獨(dú)立于掃描周期之外,響應(yīng)來自PLC硬接點(diǎn)的信號變化。我們可以配置響應(yīng)的硬件中斷具體是哪些DI點(diǎn),哪種方式。
PLC CPU循環(huán)掃描程序并刷新輸入輸出映像寄存器,而硬件中斷可以快速響應(yīng)輸入輸出的變化,不受程序掃描的影響。如圖2在硬件組態(tài)CPU屬性頁中,我們可以配置數(shù)字量輸入點(diǎn)(即通道)的硬件中斷方式:是否啟用邊沿檢測,以及硬件中斷和優(yōu)先級。配置后,在相應(yīng)的中斷組織塊OB40中編寫計(jì)數(shù)程序。
2.2 集成的高速計(jì)數(shù)通道
我們可以使用PLC CPU自帶的數(shù)字量輸入點(diǎn)(比如I0.0)配置成高速計(jì)數(shù)器,其實(shí)很難嚴(yán)格區(qū)分種方法“中斷處理”和第二種方法“集成的高速計(jì)數(shù)通道”,第二種方法本質(zhì)上就是種方法。
不同型號的CPU可以配置不同的高速計(jì)數(shù)通道,以及不同模式。以CPU1212C為例,六個點(diǎn)可以配置為高速計(jì)數(shù)器,I0.0~I0.5對應(yīng)HSC1~HSC6,如圖3在硬件組態(tài)CPU屬性頁中,配置HSC1是否啟用,以及計(jì)數(shù)類型、工作模式、計(jì)數(shù)方向。詳細(xì)解釋可按F1或者在網(wǎng)上找資料尋求幫助。
值得一提的是,在I/O地址的輸入地址中,默認(rèn)HSC1起始地址為1000,結(jié)束地址為1003,意思是I0.0的高速計(jì)數(shù)值存儲在ID1000中,雙字占用四個字節(jié)從IB1000到IB1003。其他高速計(jì)數(shù)器的值以此類推,也可以配置。
2.3 高速計(jì)數(shù)模塊
有些品牌PLC的高速計(jì)數(shù)器只能使用高速計(jì)數(shù)器模塊,西門子s7-300系列PLC采用擴(kuò)展模塊FM350-2實(shí)現(xiàn)脈沖高數(shù)計(jì)數(shù),而西門子s7-200或者s7-1200系列PLC CPU集成有高速計(jì)數(shù)DI點(diǎn),沒有高速計(jì)數(shù)器模塊。
三、某項(xiàng)目電機(jī)測速
舉個工程應(yīng)用實(shí)例。在某項(xiàng)目中,我們需要將電機(jī)轉(zhuǎn)速信號接入PLC,而測量電機(jī)轉(zhuǎn)速的是接近開關(guān)信號。我們在電機(jī)軸上焊接一個螺絲,用接近開關(guān)檢測螺絲是否通過,以此來表示電機(jī)旋轉(zhuǎn)了一圈。
當(dāng)精度要求不是太高的情況下,這種方法是可行的。假如電機(jī)高轉(zhuǎn)速為3000rpm,那么每秒鐘電機(jī)轉(zhuǎn)了50圈,這就要求接近開關(guān)響應(yīng)頻率(即開關(guān)頻率)必須大于50Hz,而且接入到PLC的DI點(diǎn)響應(yīng)頻率也必須大于50Hz。
如上所述,如果將高速計(jì)數(shù)器配置成“計(jì)數(shù)”,比如HSC1,則計(jì)數(shù)值ID1000會一直累加,如果需要復(fù)位或者裝載新的計(jì)數(shù)值、參考值、計(jì)數(shù)方向,則需要在程序中調(diào)用CTRL_HSC指令并賦值控制。這樣做比較麻煩。
如果將高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)類型選擇為“頻率”,則不需要像“計(jì)數(shù)”類型那樣隔段時間復(fù)位,得到的數(shù)值就是頻率并存儲在ID1000中。
ID1000是雙字類型,即雙整形,存儲值為I0.0的頻率,在這個項(xiàng)目中表示電機(jī)1秒鐘轉(zhuǎn)多少圈(rps),乘以60轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)單位rpm。
四、總結(jié)
西門子中低端PLC,比如200、1200系列,CPU自帶高速計(jì)數(shù)器,可以配置為高速計(jì)數(shù)通道。s7-1200系列PLC甚至更簡單,在一些應(yīng)用場合只需要直接引用高速計(jì)數(shù)存儲器的值即可。
本文重點(diǎn)介紹了s7-1200系列PLC配置集成的高速計(jì)數(shù)器HSC的方法,并結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)例,對于需要電機(jī)測速以及捕獲高速脈沖并計(jì)數(shù)的應(yīng)用場合,非常實(shí)用,希望對大家有所啟發(fā)和幫助。
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