轉速與位移的測量

1、可編程控制器（可編程控制器（PLCPLC）應用技術應用技術PLC應用技術應用技術 項目九項目九: :轉速與位移的測量轉速與位移的測量 9.1 項目簡介項目簡介9.2 高速計數器高速計數器9.3 子程序子程序9.4 中斷服務程序中斷服務程序9.5 測轉速方案分析與硬件接線測轉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應用技術應用技術 9.1 項目簡介項目簡介項目應用項目應用 轉速和位移測量常應用于電機轉速和工作臺位移的測量與轉速和位移測量常應用于電機轉速和工作臺位移的測量與控制。控制。項目分析項目分析 電機轉

2、速的測量是通過測量電機在一定時間內的旋轉圈數電機轉速的測量是通過測量電機在一定時間內的旋轉圈數來確定的。來確定的。 工作臺的直線位移是通過電機旋轉帶動絲杠轉動從而推動工作臺的直線位移是通過電機旋轉帶動絲杠轉動從而推動螺母直線位移來實現的，因此其測量需從測量電機的角位螺母直線位移來實現的，因此其測量需從測量電機的角位移著手。移著手。傳感器傳感器高速計數器高速計數器定時器定時器PLC應用技術應用技術 光電編碼器光電編碼器 光電編碼器，是一種通過光電轉換將輸出軸上的光電編碼器，是一種通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器。機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器。 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。 電動機旋轉時，光柵盤與電動機同速旋轉，經發(fā)電動機旋轉時，光柵盤與電動機同速旋轉，經發(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 。 為判斷旋轉方向，碼盤提供相位差為判斷旋轉方向，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（轉一圈出現一個）。（轉一圈出現一個）。 PLC應用技

4、術應用技術 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應用技術應用技術 9.2 高速計數器高速計數器 由于普通計數器的計數頻率較低由于普通計數器的計數頻率較低(一般只有幾十赫一般只有幾十赫茲茲)，因此，因此PLC對高速脈沖信號進行計數需要采用對高速脈沖信號進行計數需要采用高速計數器。高速計數器。 S7-200有有6個高速計數器個高速計數器HSC0HSC5，分別可，分別可以設置以設置12種不同的工作模式。種不同的工作模式。 高速計數器以脈沖編碼器的高速脈沖輸出為輸入，高速計數器以脈沖編碼器的高速脈沖輸出為輸入，其

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

6、計數，增計數方向且不更新，更新增計數方向且不更新，更新當前值，當前值，HSC允許，則允許，則SM37=2#11011100，應，應MOV 16#DC,SMD37PLC應用技術應用技術 表表9.3 設置初始值和預置值設置初始值和預置值HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5新初始值SMD38SMD48SMD58SMD138SMD148SMD158新預置值SMD42SMD52SMD62SMD142SMD152SMD162設置初始值和預置值前，必須先設置設置初始值和預置值前，必須先設置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 高速計數器的狀態(tài)位高速計數器的狀態(tài)位HSC

7、0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5中斷描述SM36.5SM46.5SM56.5SM136.5SM146.5SM156.5當前計數方向：0=減計數；1=增計數SM36.6SM46.6SM56.6SM136.6SM146.6SM156.6當前值與預置值：0=不等；1=相等SM36.7SM46.7SM56.7SM136.7SM146.7SM156.7當前值與預置值：0=小于等于；1=大于只有執(zhí)行中斷服務程序時，狀態(tài)位才有效?？梢杂脿顟B(tài)位產生中斷，以完只有執(zhí)行中斷服務程序時，狀態(tài)位才有效?？梢杂脿顟B(tài)位產生中斷，以完成更重要的操作。成更重要的操作。比如，設比如，設HSC0的初始值為的初始值為0，

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

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

10、調用時就不會被掃描，子程序的調用需要條件，不調用時就不會被掃描，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應用技術應用技術 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右菜單或直接在編輯窗口中擊鼠標右鍵，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。 如需調用帶參數的子程序，則在子程序的局部變如需調用帶參數的子程序，則在子程序的局部變量表中定義參數，最多量表中定義參數，最多16個參數，參數的變量名個參數，參數的變量名最多最多23個字符。個字符。PLC應用技術應用技術 子程序的調用子程序的調用 子程序結束后，自動返回到調用它的程序中調用子程序結束后，自動返回到調用它的程序中調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。 一個項目最多可以創(chuàng)建一個項目最多可以創(chuàng)建64個子程序。子程序可以個子程序。子程

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

13、似。中斷服務程序的創(chuàng)建與子程序的創(chuàng)建相似。 中斷服務程序應越短越好，以減少占用時間，避中斷服務程序應越短越好，以減少占用時間，避免延遲其他的處理，否則可能引起設備異常。免延遲其他的處理，否則可能引起設備異常。 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應用技術應用技術 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程序返回。如果沒

14、有該指足時從中斷服務程序返回。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）與中斷服務程序號）與中斷服務程序號INT （BYTE）相關聯，并使該中斷事件允許）相關聯，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與中斷服務程序號的聯系，并禁止與中斷服務程序號的聯系，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）從中斷隊列中）從中斷隊列中清除所有的中斷事件。清除所有的中斷事件。PLC應用技術應用

15、技術 9.5 測轉速方案分析與硬件接線測轉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）與被測軸通過聯軸器光電編碼器的軸（輸入軸）與被測軸通過聯軸器相聯接。相聯接。PLC應用技術應用技術 測轉速方案分析測轉速方案分析 光電編碼器的光電編碼器的通過通過高速計數器計算高速計數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）的個數就能反映當前電動的個數就能反映當前電動機的轉速。機的轉速。 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，實現，實現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器在采樣期間讀取高速計數器HSC0HSC0（設置為初始值為（設置為初始值為0 0，工，工作模式為作模式為0 0）的）的HC0HC0計數（雙字），并轉換為實數送計數（雙字），并轉換為實數送VD200VD200，再乘再乘0.060.06，存入，存入VD300VD300，即可得每分鐘轉速。，即可得每分鐘轉速。 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，實現，實現1 1秒的采樣周期。秒的采樣周期。設置好設置好HSC0HSC0和和定時中斷定時中斷。在采樣期間讀取高速計數器。在采樣期間讀取高速計數器HSC0HSC0（設置為初始值為（設置為初

17、始值為0 0，工作模式為，工作模式為0 0）的）的HC0HC0計數（雙字）。計數（雙字）。T32T32定時到，進入中斷服務程序，把定時到，進入中斷服務程序，把HC0HC0計數轉換為實數送計數轉換為實數送VD200VD200，再乘，再乘0.060.06，存入，存入VD300VD300，得每分鐘轉速。，得每分鐘轉速。PLC應用技術應用技術 測轉速硬件接線測轉速硬件接線PLC應用技術應用技術 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 電機通過聯軸器帶動絲杠（螺距電機通過聯軸器帶動絲杠（螺距8mm8mm）一起旋轉，）一起旋轉，螺母帶動滑塊在導軌上實現直線位移。螺母帶動滑塊在導軌上實現直

18、線位移。 光電編碼器的軸與電機軸通過聯軸器相聯接。光電編碼器的軸與電機軸通過聯軸器相聯接。 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，并把相高速脈沖增減計數，并把HC1HC1的值乘的值乘0.0080.008送入送入VD200VD200。PLC應用技術應用技術 測位移硬件接線測位移硬件接線PLC應用技術應用技術 9.7 程序編制程序編制測轉速程序一：測轉速程序一：周期為周期為1秒秒轉換為轉換為r/min單位，單位，并送并送VD300顯示顯示1s定時到，定時到，HSC0初始值復位初始值復位選選HSC0，工，工作模式作模式0PLC應用技術應用技術 測轉速程序二：測轉速程序二：M MA AI