S7-200-PLC的高速脉冲指令.ppt

第七章第七章 S7-200PLCS7-200PLC的复杂功能的复杂功能(gngnng)(gngnng)(gngnng)(gngnng)指令指令-1-1 机电机电(jdin)一体化一体化主讲主讲(zhjing)(zhjing)(zhjing)(zhjing):s7-200s7-200第一页，共四十五页。7-12 7-12 高速高速(o s)(o s)(o s)(o s)脉冲输出指令脉冲输出指令1.1.高速脉冲高速脉冲(michng)(michng)输出的几个概念输出的几个概念 1)1)高速脉冲输出的形式高速脉冲输出的形式 高速脉冲串输出高速脉冲串输出 PTO PTO :(Pulse Train Output)(Pulse Train Output)输出输出指定数量，占空比为指定数量，占空比为50%50%的方波脉冲串。的方波脉冲串。第二页，共四十五页。宽度宽度(kund)(kund)可调脉冲输出可调脉冲输出 PWM:PWM:(Pulse Width Modulation)(Pulse Width Modulation)输出输出数量不限，占空比可调数量不限，占空比可调的脉冲串信号。的脉冲串信号。2)2)高速脉冲输出高速脉冲输出(shch)(shch)端子端子 每台每台CPUCPU可以提供可以提供 2 2 个个高速脉冲高速脉冲发生器发生器 PTO/PWM PTO/PWM 发生器发生器0 0 的输出端子是的输出端子是 Q0.0Q0.0 PTO/PWM PTO/PWM 发生器发生器1 1 的输出端子是的输出端子是 Q0.1Q0.1第三页，共四十五页。3)3)高速脉冲高速脉冲(michng)(michng)输出优先权输出优先权 有有PTO/PWM PTO/PWM 输出输出(shch)(shch)时，时，CPU CPU 把输出把输出(shch)(shch)端端子子Q0.0Q0.0、Q0.1 Q0.1 控制权交给控制权交给 PTO/PWM PTO/PWM 发生器，禁止发生器，禁止普通逻辑输出普通逻辑输出(shch)(shch)。输出映像寄存器输出映像寄存器 Q Q 的状态会影响的状态会影响PTO/PWMPTO/PWM波形波形的起始电平的起始电平(din pn(din pn),高速脉冲输出前要先把高速脉冲输出前要先把Q0.0Q0.0、Q0.1Q0.1的状态清零。的状态清零。第四页，共四十五页。4 4）高速脉冲输出）高速脉冲输出(shch)(shch)适用机型适用机型 输出输出高频脉冲信号高频脉冲信号时，应选用时，应选用晶体管输出型晶体管输出型 PLCPLC。2.2.高速脉冲输出高速脉冲输出(shch)(shch)指令及特殊寄存器指令及特殊寄存器 1 1）高速脉冲输出指令）高速脉冲输出指令(Pulse)(Pulse)指令指令功能：功能：EN EN 有一个上升沿有一个上升沿时，激活时，激活PLSPLS，控制，控制PLCPLC从从 Q0.0 Q0.0 或或 Q0.1 Q0.1 输出输出(shch)(shch)高速脉冲。高速脉冲。X X第五页，共四十五页。PLS PLS指令可以输出指令可以输出:高速脉冲高速脉冲(michng)(michng)串串 PTOPTO 宽度可调的脉冲信号宽度可调的脉冲信号 PWM PWM 数据类型：数据类型：操作数操作数Q0.XQ0.X：X X必须必须(bx)(bx)是是常数常数 0 0 或或 1 1。EN:EN:只接通一个扫描周期的只接通一个扫描周期的短信号短信号。第六页，共四十五页。2 2）特殊寄存器）特殊寄存器每个每个 PTO/PWM PTO/PWM 都有一组配套参数：都有一组配套参数：1 1个个 8 8位的位的控制字节控制字节 1 1个个 8 8位的位的状态字节状态字节 1 1个个 1616位的位的周期值周期值 1 1个个 1616位的位的脉宽值脉宽值 1 1个个 3232位的位的脉冲数量脉冲数量 对于对于(duy)(duy)多段多段 PTO PTO，还有，还有 1 1个个 8 8位的位的段字节段字节 1 1个个 1616位位包络表起始地址包络表起始地址第七页，共四十五页。这些参数存放在系统指定的特殊这些参数存放在系统指定的特殊(tsh)标志寄存标志寄存器中器中 Q0.0Q0.0的寄的寄存器存器Q0.1Q0.1的寄的寄存器存器名称及功能描述名称及功能描述SMB66SMB66SMB76SMB76状态字节，在状态字节，在PTOPTO方式下，跟踪方式下，跟踪脉冲串的输出状态脉冲串的输出状态SMB67SMB67SMB77SMB77控制字节，控制控制字节，控制PTO/PWMPTO/PWM脉冲输脉冲输出的基本功能出的基本功能SMW68SMW68SMW78SMW78PTO/PWMPTO/PWM的周期值，字型，范围：的周期值，字型，范围：2 26553565535，1616位无符号数位无符号数表表7-17 7-17 相关相关(xinggun)(xinggun)(xinggun)(xinggun)寄存器功能表寄存器功能表第八页，共四十五页。Q0.0Q0.0的寄的寄存器存器Q0.1Q0.1的寄的寄存器存器名称及功能描述名称及功能描述SMW70SMW70SMW80SMW80PWMPWM的脉宽值，字型，范围的脉宽值，字型，范围0 06553565535，1616位无符号数位无符号数SMD72SMD72SMD82SMD82PTOPTO的脉冲数，双字型，的脉冲数，双字型，范围：范围：1 142949672954294967295，3232位无位无符号数符号数SMB166SMB166SMB176SMB176多段管线多段管线PTOPTO进行中的段的编号，进行中的段的编号，8 8位无符号数位无符号数SMW168SMW168SMW178SMW178多段管线多段管线PTOPTO包络表起始字节的包络表起始字节的地址地址第九页，共四十五页。状态字节状态字节 PTO PTO 方式方式下运行时，系统根据运行状态使相应下运行时，系统根据运行状态使相应(xingyng)(xingyng)位置位。位置位。表表7-18 7-18 状态字节表状态字节表状状态态位位SMSM6.06.0SMSM6.36.3SMSM6.46.4SMSM6.56.5SMSM6.66.6SMSM6.76.7功功能能描描述述 不用不用PTOPTO包络因包络因增量计算错误增量计算错误终止终止0 0：无错，：无错，1 1：终止：终止PTO PTO 包络因包络因用户命令终止用户命令终止0 0：无错，：无错，1 1：终止：终止PTO PTO 管管线溢出线溢出0 0：无溢：无溢出出1 1：溢出：溢出PTOPTO空闲空闲0 0：执行：执行中中1 1：空闲：空闲第十页，共四十五页。控制控制(kngzh)字节中各控制字节中各控制(kngzh)位位的功能的功能SMB77SMB77SMB67SMB67 控制字节控制字节 通过设置字节中各控制位，来定义通过设置字节中各控制位，来定义(dngy)(dngy)高速脉高速脉冲输出的特性冲输出的特性.第十一页，共四十五页。3 3高速高速(o s)o s)脉冲串输出脉冲串输出PTOPTO 特点特点:高速脉冲串输出高速脉冲串输出(PTO)(PTO)方式下方式下，只能改变脉只能改变脉冲的周期值和脉冲数。冲的周期值和脉冲数。1 1）周期和脉冲数）周期和脉冲数周期：周期：单位：单位：ss或或msms。周期值为周期值为1616位无符号位无符号(fho)(fho)整数整数。变化范围：。变化范围：505065535 s65535 s或或 2 265535 ms65535 ms。第十二页，共四十五页。脉冲数：脉冲数：是一个是一个3232位的无符号位的无符号(fho)(fho)整数整数，取，取值范围：值范围：1 142949672954294967295。2 2）高速）高速(o s)o s)脉冲串输出中断脉冲串输出中断 PTO PTO 方式下，当输出完指定数量的脉冲后，产方式下，当输出完指定数量的脉冲后，产生高速脉冲串输出中断。生高速脉冲串输出中断。PTO/PWM 0 PTO/PWM 0 的中断事件号是的中断事件号是1919 PTO/PWM 1 PTO/PWM 1 的中断事件号是的中断事件号是20 20 高速脉冲串输出时，高速脉冲串输出时，CPUCPU自动将自动将PTOPTO空闲位空闲位SM66.7SM66.7（或（或SM76.7SM76.7）置）置1 1。第十三页，共四十五页。3 3）PTO PTO的种类的种类 PTO PTO方式下，要输出多段脉冲串时，允许脉冲方式下，要输出多段脉冲串时，允许脉冲串排队串排队(pi du)(pi du)。PTOPTO输出多段脉冲的方式有两种：输出多段脉冲的方式有两种：单段单段PTOPTO：定义一个定义一个脉冲串，脉冲串，输出一个输出一个脉冲串脉冲串 (特性参数通过特殊寄存器分别定义特性参数通过特殊寄存器分别定义)。多段多段PTOPTO：集中定义集中定义多个脉冲串，多个脉冲串，按顺序输出按顺序输出多多个脉冲串个脉冲串(特性参数通过包络表集中定义特性参数通过包络表集中定义)。第十四页，共四十五页。单段单段PTO PTO 实现的方法实现的方法 用指定的特殊标志寄存器定义脉冲串特性参数用指定的特殊标志寄存器定义脉冲串特性参数(cnsh)(cnsh)（每次定义一个脉冲串）。一个脉冲串输出（每次定义一个脉冲串）。一个脉冲串输出完成后，产生中断。在中断服务程序中再为下一个完成后，产生中断。在中断服务程序中再为下一个脉冲串更新参数脉冲串更新参数(cnsh)(cnsh)，输出下一个脉冲串。，输出下一个脉冲串。优点：优点：各脉冲各脉冲(michng)(michng)段可以采用不同的时间基准。段可以采用不同的时间基准。缺点：缺点：单段单段PTOPTO输出多段高速脉冲串时，编程复输出多段高速脉冲串时，编程复杂，且参数设置不当会造成脉冲串之间的不平滑转杂，且参数设置不当会造成脉冲串之间的不平滑转换。换。第十五页，共四十五页。多段多段PTO PTO 操作操作 多段多段PTOPTO：集中定义多个脉冲串集中定义多个脉冲串，并，并把各段脉把各段脉冲串的特性参数冲串的特性参数(cnsh)(cnsh)按照规定的格式写入按照规定的格式写入变量存变量存储区用户指定的缓冲区中储区用户指定的缓冲区中-称为称为包络表包络表(见书表见书表7-20)7-20)。第十六页，共四十五页。包络表说明：包络表说明：包络表由包络段数和各段构成。包络表由包络段数和各段构成。第一个字节第一个字节为需要输出的为需要输出的脉冲串脉冲串总段数总段数，范围：范围：1 1255255 ；定义定义一段脉冲串的特性参数一段脉冲串的特性参数(cnsh)(cnsh)需要需要8 8个字节个字节 2 2个字节个字节存放脉冲串的存放脉冲串的起始周期值起始周期值 2 2个字节个字节定义脉冲串的定义脉冲串的周期增量周期增量 4 4个字节个字节存放该段脉冲串的存放该段脉冲串的脉冲数脉冲数 第十七页，共四十五页。包络表中的周期单位可以为包络表中的周期单位可以为 ms ms 或或 s s，但表中所有但表中所有(suyu)(suyu)周期单位必须一致。周期单位必须一致。周期增量的计算公式：周期增量的计算公式：多段多段PTOPTO操作操作(cozu)(cozu)时，需把时，需把包络表的起始地址包络表的起始地址 装入标志寄存器装入标志寄存器 SMW168SMW168（或（或SMW178SMW178）中。中。PTO PTO指令执行时，指令执行时，当前输出段的段号当前输出段的段号由系由系 统填入统填入 SMB166 SMB166 或或 SMB176 SMB176 中。中。第十八页，共四十五页。多段多段PTOPTO的优点：的优点：编程简单编程简单(jindn)(jindn)，且在同一段脉冲串中其周，且在同一段脉冲串中其周期可以均匀改变。期可以均匀改变。多段多段 PTO PTO 编程方法及步骤：编程方法及步骤：A.A.初始化操作初始化操作(以以PTO/PWM 0PTO/PWM 0为例为例)：a.a.将将 PTO PTO 的输出点的输出点 Q0.0 Q0.0 复位复位;b.b.调用调用(dioyng)(dioyng)初始化子程序初始化子程序SBR-0SBR-0，完成下列，完成下列任务：任务：第十九页，共四十五页。将包络表的起始将包络表的起始(q sh)(q sh)地址写入地址写入 SMW168 SMW168；填写包络表中各段脉冲串的特性参数；填写包络表中各段脉冲串的特性参数；设置控制字节设置控制字节(z ji)(z ji)SMB67,SMB67,按照控制要求按位按照控制要求按位填写：如使填写：如使SMB67=16#A0SMB67=16#A0。多段多段PTOPTO下下全为全为0 0PWMPWM更新更新(gngxn)(gngxn)方式方式第二十页，共四十五页。建立中断连接：用建立中断连接：用ATCHATCH指令建立脉冲输出完指令建立脉冲输出完成中断事件与中断程序的联系。当成中断事件与中断程序的联系。当PLSPLS指令输出指令输出完指定数量的脉冲串时，产生完指定数量的脉冲串时，产生(chnshng)(chnshng)中断。中断。用用ENIENI全局开放中断；全局开放中断；B.B.有启动信号时，执行高速脉冲输出指令有启动信号时，执行高速脉冲输出指令PLSPLS，按顺序输出多段脉冲串。按顺序输出多段脉冲串。C.C.有停止信号时，停止高速脉冲串输出。有停止信号时，停止高速脉冲串输出。第二十一页，共四十五页。停止停止 PTO PTO 输出的方法输出的方法 PLS PLS指令一经激发，就能完成指令一经激发，就能完成(wn chng)(wn chng)指定脉冲串指定脉冲串的输出，故要停止的输出，故要停止PTOPTO输出，必须先在输出，必须先在控制字节中控制字节中禁止禁止PTOPTO输出输出，且，且执行执行PLSPLS指令指令。SMB67SMB67停止停止(t(t ngzh)ngzh)按按钮钮第二十二页，共四十五页。【例【例7-11-27-11-2】多段多段PTOPTO应用应用(yngyng)(yngyng)实实例例 已知步进电机已知步进电机(dinj)(dinj)的起动频率为的起动频率为2 kHz2 kHz（A A点），点），经过经过400400个脉冲加速后频率上升到个脉冲加速后频率上升到10 kHz10 kHz（B B点和点和C C点）点），恒速转动的脉冲数为，恒速转动的脉冲数为40004000个，减速过程脉冲数为个，减速过程脉冲数为200200个，频率降为个，频率降为2 kHz2 kHz（D D点），其频率特性如图所点），其频率特性如图所示。示。第二十三页，共四十五页。解：解：确定脉冲发生器及工作确定脉冲发生器及工作(gngzu)(gngzu)模式模式 要求要求PLCPLC输出三段串脉冲输出三段串脉冲(michng)(michng)。故采用多段。故采用多段PTOPTO输出输出方式。选择输出端为方式。选择输出端为 Q0.0 Q0.0。填写控制字节填写控制字节SMB67SMB67：使：使SMB67=16#A0 SMB67=16#A0 填写填写(tinxi)包络表。包络表。将包络表首地址装入将包络表首地址装入SMW168SMW168中。中。第二十四页，共四十五页。参数参数(cnsh)换算换算：起始频率：起始频率：2 kHz 2 kHz，起始周期值：起始周期值：500s500s，运行频率为运行频率为10 kHz10 kHz，运行周期值：运行周期值：100s100s。输出输出3 3段脉冲段脉冲(michng)(michng)串，时基取串，时基取ss，定义三，定义三段脉冲段脉冲(michng)(michng)串特性参数的包络表为：串特性参数的包络表为：第二十五页，共四十五页。2 2第二十六页，共四十五页。中断中断(zhngdun)(zhngdun)连接：高速脉冲输出完成时，产生连接：高速脉冲输出完成时，产生中断中断(zhngdun)(zhngdun)事件事件1919，用，用ATCHATCH指令将与中断指令将与中断(zhngdun)(zhngdun)事事件与中断件与中断(zhngdun)(zhngdun)服务程序服务程序INT0INT0连接起来，并全局开连接起来，并全局开中断中断(zhngdun)(zhngdun)（ENIENI）。）。执行执行PLSPLS指令。指令。本控制程序的结构本控制程序的结构(jigu)：主程序主程序 初始化子程序初始化子程序 中断服务程序中断服务程序 初始化初始化启动启动停止停止第二十七页，共四十五页。G输出完成输出完成(wn chng)指示指示起动起动(q dn)按钮按钮第二十八页，共四十五页。G停止停止(tngzh)按按钮钮第二十九页，共四十五页。W WD第三十页，共四十五页。D第三十一页，共四十五页。C第三十二页，共四十五页。C第三十三页，共四十五页。采用多段采用多段PTOPTO，脉冲串连续输出期间，按启动按，脉冲串连续输出期间，按启动按钮钮I0.0I0.0不起作用，不会出现脉冲串重复排队输出的不起作用，不会出现脉冲串重复排队输出的现象，脉冲串能够按照规定的顺序现象，脉冲串能够按照规定的顺序(shnx)(shnx)输出完后，输出完后，停止输出。停止输出。第三十四页，共四十五页。4 4宽度可调的脉冲输出宽度可调的脉冲输出PWMPWM 特点特点:PWM PWM方式下，用户方式下，用户可以改变可以改变脉冲的脉冲的周期值周期值 和和 脉宽值脉宽值 ，脉冲数不受限制。脉冲数不受限制。1 1）周期值和脉宽值周期值和脉宽值 周期值：周期值：是一个是一个1616位无符号数据，单位：位无符号数据，单位：ss或或msms；变化；变化(binhu)(binhu)范围：范围：505065535s65535s或或2 265535 ms65535 ms。第三十五页，共四十五页。脉冲宽度：脉冲宽度：是一个是一个1616位无符号位无符号(fho)(fho)整数，单整数，单位：位：ss或或msms；变化范围是；变化范围是0 065535 s65535 s或或msms。即。即占空比在占空比在0 0100100之间之间变化。变化。2 2）PWM PWM 更新方式更新方式 同步更新：同步更新：在改变脉冲周期值和脉宽值时，在改变脉冲周期值和脉宽值时，不改变时间基准不改变时间基准。特点：特点：同步更新时，波形的变同步更新时，波形的变化发生在周期的边缘，输出波形进行平滑转换。化发生在周期的边缘，输出波形进行平滑转换。第三十六页，共四十五页。异步更新：异步更新：在改变脉冲周期值和脉宽值时，在改变脉冲周期值和脉宽值时，改变时间基准改变时间基准。特点：特点：采用异步更新会使高速脉冲采用异步更新会使高速脉冲输出功能被瞬时禁止，这时输出端交由输出映像寄输出功能被瞬时禁止，这时输出端交由输出映像寄存器存器Q Q控制，可能使控制，可能使 PWM PWM 的波形不连续，引起被控的波形不连续，引起被控制设备的振动。制设备的振动。结论结论(jiln)(jiln)：改变改变 PWM PWM 波形的特性时应尽量波形的特性时应尽量采用采用同步更新。同步更新。第三十七页，共四十五页。3 3）PWMPWM的编程方法的编程方法(fngf)(fngf)及步骤及步骤 A.A.确定脉冲发生器：确定脉冲发生器：选择高速脉冲输出端（发生器）；选择高速脉冲输出端（发生器）；选择工作模式为选择工作模式为PWMPWM。B.PWM B.PWM的初始化的初始化 a.a.将将PWMPWM的输出点（的输出点（Q0.0Q0.0或或Q0.1Q0.1）复位）复位;b.b.调用初始化子程序调用初始化子程序SBR-0SBR-0，它所完成的，它所完成的任务：任务：第三十八页，共四十五页。向向SMW68SMW68写入第一个脉冲写入第一个脉冲(michng)(michng)串的周期值；串的周期值；向向SMW70SMW70写入第一个脉冲串的脉宽值写入第一个脉冲串的脉宽值 ；执行执行PLSPLS指令，输出指定宽度的脉冲信号。指令，输出指定宽度的脉冲信号。按位填写按位填写(tinxi)(tinxi)控制字节控制字节(如如SMB67)SMB67)：SMB67=16#DB SMB67=16#DB 第三十九页，共四十五页。修改脉冲串宽度的方法修改脉冲串宽度的方法 改写控制字节改写控制字节SMB67SMB67，将允许改脉宽值位，将允许改脉宽值位 置置1 1，其它位不变。，其它位不变。向向SMW70SMW70写入新的脉冲宽度值写入新的脉冲宽度值 执行执行PLSPLS，输出，输出(shch)(shch)指定宽度的脉冲信号。指定宽度的脉冲信号。第四十页，共四十五页。【例【例7-11-37-11-3】PWM PWM 输出举例输出举例 要求要求 PWM0 PWM0的脉冲的脉冲(michng)(michng)周期是周期是 T=10000ms T=10000ms，开始时输出占空比为，开始时输出占空比为 10%10%的脉冲的脉冲(michng)(michng)，当，当 I0.0=1I0.0=1时，输出占空比为时，输出占空比为 50%50%的脉冲的脉冲(michng)(michng)，当当 I0.2=1 I0.2=1时，停止输出脉冲时，停止输出脉冲(michng)(michng)。第四十一页，共四十五页。第四十二页，共四十五页。W W第四十三页，共四十五页。W W第四十四页，共四十五页。内容(nirng)总结第七章 S7-200PLC。PTO 方式下运行时，系统根据运行状态使相应位置位。SM6.0SM6.3。包络表由包络段数和各段构成。【例7-11-2】多段PTO应用(yngyng)实例。填写控制字节SMB67：使SMB67=16#A0。运行频率为10 kHz，运行周期值：100s。W。同步更新：在改变脉冲周期值和脉宽值时，不改变时间基准。异步更新：在改变脉冲周期值和脉宽值时，改变时间基准第四十五页，共四十五页。