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1高速計(jì)數(shù)器
S7-1200 CPU提供了zui多6個(gè)（1214C）高速計(jì)數(shù)器,其獨(dú)立于CPU的掃描周期進(jìn)行計(jì)數(shù)?？蓽y(cè)量的單相脈沖頻率zui高為100KHz，雙相或A/B相zui高為30KHz，除用來(lái)計(jì)數(shù)外還可用來(lái)進(jìn)行頻率測(cè)量，高速計(jì)數(shù)器可用于連接增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，用戶(hù)通過(guò)對(duì)硬件組態(tài)和調(diào)用相關(guān)指令塊來(lái)使用此功能。
2高速計(jì)數(shù)器工作模式
高速計(jì)數(shù)器定義為5種工作模式
- 計(jì)數(shù)器，外部方向控制。
- 單相計(jì)數(shù)器，內(nèi)部方向控制。
- 雙相增/減計(jì)數(shù)器，雙脈沖輸入。
- A/B相正交脈沖輸入。
- 監(jiān)控PTO輸出。
每種高速計(jì)數(shù)器有兩種工作狀態(tài)。
- 外部復(fù)位，無(wú)啟動(dòng)輸入。
- 內(nèi)部復(fù)位，無(wú)啟動(dòng)輸入。
所有的計(jì)數(shù)器無(wú)需啟動(dòng)條件設(shè)置，在硬件向?qū)е性O(shè)置完成后下載到CPU中即可啟動(dòng)高速計(jì)數(shù)器，在A/B相正交模式下可選擇1X(1倍) 和4X（4倍）模式，高速計(jì)數(shù)功能所能支持的輸入電壓為24V DC,目前不支持5V DC的脈沖輸入，表1列出了高速計(jì)數(shù)器的硬件輸入定義和工作模式
| 描述 | 輸入點(diǎn)定義 | 功能 | ||||
| HSC | HSC1 | 使用CPU集成I/O或信號(hào)板或監(jiān)控PTO0 | I0.0 | I0.1 | I0.3 | |
| I4.0 | I4.1 | |||||
| PTO 0 | PTO 0 方向 | |||||
| HSC2 | 使用CPU集成I/O或監(jiān)控PTO0 | I0.2 | I0.3 | I0.1 | ||
| PTO 1 | PTO 1 方向 | |||||
| HSC3 | 使用CPU集成I/O | I0.4 | I0.5 | I0.7 | ||
| HSC4 | 使用CPU集成I/O | I0.6 | I0.7 | I0.5 | ||
| HSC5 | 使用CPU集成I/O或信號(hào)板 | I1.0 | I1.1 | I1.2 | ||
| I4.0 | I4.1 | |||||
| HSC6 | 使用CPU集成I/O | I1.3 | I1.4 | I1.5 | ||
| 模式 | 單相計(jì)數(shù)，內(nèi)部方向控制 | 時(shí)鐘 | 計(jì)數(shù)或頻率 | |||
| 復(fù)位 | 計(jì)數(shù) | |||||
| 單相計(jì)數(shù)，外部方向控制 | 時(shí)鐘 | 方向 | 計(jì)數(shù)或頻率 | |||
| 復(fù)位 | 計(jì)數(shù) | |||||
| 雙相計(jì)數(shù)，兩路時(shí)鐘輸入 | 增時(shí)鐘 | 減時(shí)鐘 | 計(jì)數(shù)或頻率 | |||
| 復(fù)位 | 計(jì)數(shù) | |||||
| A/B相正交計(jì)數(shù) | A相 | B相 | 計(jì)數(shù)或頻率 | |||
| Z相 | 計(jì)數(shù) | |||||
| 監(jiān)控PTO輸出 | 時(shí)鐘 | 方向 | 計(jì)數(shù) | |||
表1 高速計(jì)數(shù)器硬件輸入定義與工作模式
并非所有的CPU都可以使用6個(gè)高速計(jì)數(shù)器，如1211C只有6個(gè)集成輸入點(diǎn)，所以zui多只能支持4個(gè)（使用信號(hào)板的情況下）高速計(jì)數(shù)器。
由于不同計(jì)數(shù)器在不同的模式下，同一個(gè)物理點(diǎn)會(huì)有不同的定義，在使用多個(gè)計(jì)數(shù)器時(shí)需要注意不是所有計(jì)數(shù)器可以同時(shí)定義為任意工作模式。
高速計(jì)數(shù)器的輸入使用與普通數(shù)字量輸入相同的地址，當(dāng)某個(gè)輸入點(diǎn)已定義為高速計(jì)數(shù)器的輸入點(diǎn)時(shí)，就不能再應(yīng)用于其它功能，但在某個(gè)模式下，沒(méi)有用到的輸入點(diǎn)還可以用于其它功能的輸入
監(jiān)控PTO的模式只有HSC1和HSC2支持，使用此模式時(shí)，不需要外部接線(xiàn)，CPU在內(nèi)部已作了硬件連接，可直接檢測(cè)通過(guò)PTO功能所發(fā)脈沖。
3高速計(jì)數(shù)器尋址
CPU將每個(gè)高速計(jì)數(shù)器的測(cè)量值，存儲(chǔ)在輸入過(guò)程映像區(qū)內(nèi)，數(shù)據(jù)類(lèi)型為32位雙整型有符號(hào)數(shù)，用戶(hù)可以在設(shè)備組態(tài)中修改這些存儲(chǔ)地址，在程序中可直接訪(fǎng)問(wèn)這些地址，但由于過(guò)程映像區(qū)受掃描周期影響，在一個(gè)掃描周期內(nèi)，此數(shù)值不會(huì)發(fā)生變化，但高速計(jì)數(shù)器中的實(shí)際值有可能會(huì)在一個(gè)周期內(nèi)變化，用戶(hù)可通過(guò)讀取外設(shè)地址的方式，讀取到當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)際值。以ID1000為例，其外設(shè)地址為“ID1000：P”。表2 所示為高速計(jì)數(shù)器尋址列表
| 高速計(jì)數(shù)器號(hào) | 數(shù)據(jù)類(lèi)型 | 默認(rèn)地址 |
| HSC1 | DINT | ID1000 |
| HSC2 | DINT | ID1004 |
| HSC3 | DINT | ID1008 |
| HSC4 | DINT | ID1012 |
| HSC5 | DINT | ID1016 |
| HSC6 | DINT | ID1020 |
表1 高速計(jì)數(shù)器尋址
4頻率測(cè)量
S7-1200 CPU除了提供計(jì)數(shù)功能外，還提供了頻率測(cè)量功能，有3種不同的頻率測(cè)量周期：1.0秒，0.1秒和0.01秒，頻率測(cè)量周期是這樣定義的：計(jì)算并返回新的頻率值的時(shí)間間隔。返回的頻率值為上一個(gè)測(cè)量周期中所有測(cè)量值的平均，無(wú)論測(cè)量周期如何選擇，測(cè)量出的頻率值總是以Hz(每秒脈沖數(shù))為單位。
5高速計(jì)數(shù)器指令塊
高速計(jì)數(shù)器指令塊，需要使用背景數(shù)據(jù)塊用于存儲(chǔ)參數(shù)。圖1所示為高速計(jì)數(shù)器指令塊
圖1高速計(jì)數(shù)器指令塊
表3所示為高速計(jì)數(shù)器指令塊參數(shù)說(shuō)明
| HSC (HW_HSC) | 高速計(jì)數(shù)器硬件識(shí)別號(hào) |
| DIR (BOOL) | TRUE =使能新方向 |
| CV (BOOL) | TRUE = 使能新初始值 |
| RV (BOOL) | TRUE = 使能新參考值 |
| PERIODE (BOOL) | TRUE = 使能新頻率測(cè)量周期 |
| NEW_DIR (INT) | 方向選擇1=正向 |
| 0=反向 | |
| NEW_CV (DINT) | 新初始值 |
| NEW_RV (DINT) | 新參考值 |
| NEW_PERIODE (INT) | 新頻率測(cè)量周期 |
表1 高速計(jì)數(shù)器指令塊參數(shù)
6應(yīng)用舉例
為了便于理解如何使用高速計(jì)數(shù)功能，通過(guò)一個(gè)例子來(lái)學(xué)習(xí)組態(tài)及應(yīng)用。
假設(shè)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械上有單相增量編碼器作為反饋，接入到S7-1200 CPU,要求在計(jì)數(shù)25個(gè)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，并重新開(kāi)始計(jì)數(shù)，周而復(fù)始執(zhí)行此功能。
針對(duì)此應(yīng)用，選擇CPU 1214C，高速計(jì)數(shù)器為：HSC1。模式為：?jiǎn)蜗嘤?jì)數(shù)，內(nèi)部方向控制，無(wú)外部復(fù)位。據(jù)此，脈沖輸入應(yīng)接入I0.0，使用HSC1的預(yù)置值中斷（CV=RV）功能實(shí)現(xiàn)此應(yīng)用。
組態(tài)步驟：
- 先在設(shè)備與組態(tài)中，選擇CPU，單擊屬性，激活高速計(jì)數(shù)器，并設(shè)置相關(guān)參數(shù)。此步驟必須實(shí)現(xiàn)執(zhí)行，1200的高速計(jì)數(shù)器功能必須要先在硬件組態(tài)中激活，才能進(jìn)行下面的步驟
- 添加硬件中斷塊，關(guān)聯(lián)相對(duì)應(yīng)的高速計(jì)數(shù)器所產(chǎn)生的預(yù)置值中斷
- 在中斷塊中添加高速計(jì)數(shù)器指令塊，編寫(xiě)修改預(yù)置值程序，設(shè)置復(fù)位計(jì)數(shù)器等參數(shù)
- 將程序下載，執(zhí)行功能
1硬件組態(tài)
選中CPU如圖2
圖2選中CPU
圖3所示為選擇屬性打開(kāi)組態(tài)界面
圖3 選擇屬性打開(kāi)組態(tài)界面
激活高速計(jì)數(shù)功能如圖4
圖4 激活高速計(jì)數(shù)功能
計(jì)數(shù)類(lèi)型，計(jì)數(shù)方向組態(tài)如圖5所示
圖5 計(jì)數(shù)類(lèi)型，計(jì)數(shù)方向
1 此處計(jì)數(shù)類(lèi)型分為3種，Axis of motion(運(yùn)動(dòng)軸)，F(xiàn)requency（頻率測(cè)量），Counting(計(jì)數(shù))。這里選擇Counting
2 模式分為4種：Single phase(單相), Two phase（雙相）, AB Quadrature 1X（A/B相正交1倍速）, AB Quadrature 4X（A/B相正交4倍速）。這里擇Single phase
3 輸入源，這里使用的為CPU集成輸入點(diǎn)。
4 計(jì)數(shù)方向選擇，這里選用User program (internal direction control)（內(nèi)部方向控制）
5初始計(jì)數(shù)方向。這里選擇Count up（向上計(jì)數(shù)）
初始值及復(fù)位組態(tài)如圖6
圖6 初始值及復(fù)位組態(tài)
預(yù)置值中斷組態(tài)如圖7
圖7 預(yù)置值中斷組態(tài)
圖8 添加硬件中斷
組態(tài)添加的硬件中斷，如圖8
圖8 組態(tài)添加的硬件中斷
地址分配與硬件識(shí)別號(hào)如圖9
圖9 地址分配與硬件識(shí)別號(hào)
至此硬件組態(tài)部分已經(jīng)完成，下面進(jìn)行程序編寫(xiě)
2程序編寫(xiě)
將高速計(jì)數(shù)指令塊添加到硬件中斷中
圖10 打開(kāi)硬件中斷塊 圖11 添加高速計(jì)數(shù)器
圖12 定義高速計(jì)數(shù)器背景數(shù)據(jù)塊
程序視圖如圖13
圖13 程序視圖
1 這里就是圖9中系統(tǒng)的高速計(jì)數(shù)器硬件識(shí)別號(hào)，這里填1
2 “1”為使能更新初值
3 “0”新初始值為0
至此程序編制部分完成，將完成的組態(tài)與程序下載到CPU后即可執(zhí)行，當(dāng)前的計(jì)數(shù)值可在ID1000中讀出 ，關(guān)于高速計(jì)數(shù)器指令塊，若不需要修改硬件組態(tài)中的參數(shù)，可不需要調(diào)用，系統(tǒng)仍然可以計(jì)數(shù)。
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