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1、17:55,1,高速计数功能及应用一、编码器基础知识 （理解） 二、编码器输出类型及接线 （重点） 三、高速计数模块与编码器的兼容性（了解） 四、高速计数器工作模式 （重点） 五、高速计数模块的寻址、中断和指令 （理解） 六、高速计数功能的应用实例 （重点）,特殊功能模块1：,17:55,2,1.1光电编码器编码器是传感器的一种，主要用来检测机械运动的速度、位置、角度、距离和计数等，编码器可以分为以下几种类型： 根据检测原理，可分为光学式、磁电式、感应式和电容式。 根据输出信号形式，可以分为模拟量编码器、数字量编码器。 根据编码器方式，分为增量式编码器、绝对式编码器和混合式编码器。 光电编码器
2、是集光、机、电技术于一体的数字化传感器，主要利用光栅衍射的原理来实现位移数字变换，通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器具有结构简单、精度高、寿命长等优点，广泛应用于精密定位、速度、长度、加速度、振动等方面。,一、编码器基础知识,高速计数功能及应用,17:55,3,1.2增量式编码器增量式编码器提供了一种对连续位移量离散化、增量化以及位移变化（速度）的传感方法。增量式编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，它能够产生与位移增量等值的脉冲信号。增量式编码器测量的是相对于某个基准点的相对位置增量，而不能够直接检测出绝对位置信息。,当码盘随着被
3、测转轴转动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的透过缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差 90的近似于正弦波的电信号，电信号经过转换电路的信号处理，就可以得到被测轴的转角或速度信息。,一、编码器基础知识,高速计数功能及应用,17:55,4,一般来说，增量式光电编码器输出 A、B 两相相位差为 90的脉冲信号（即所谓的两相正交输出信号），根据 A、B 两相的先后位置关系，可以方便地判断出编码器的旋转方向。另外，码盘一般还提供用作参考零位的 N 相标志（指示）脉冲信号，码盘每旋转一周，会发出一个零位标志信号。,一、编码器基础知识,17:55,5,1.3绝对式编码器绝对式编
4、码器的原理及组成部件与增量式编码器基本相同，与增量式编码器不同的是，绝对式编码器用不同的数码来指示每个不同的增量位置，它是一种直接输出数字量的传感器。,特点：不需要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码，即直接读出角度坐标的绝对值。,一、编码器基础知识,17:55,6,二、 编码器输出信号类型一般情况下，从编码器的光电检测器件获取的信号电平较低，波形也不规则，不能直接用于控制、信号处理和远距离传输，所以在编码器内还需要对信号进行放大、整形等处理。经过处理的输出信号一般近似于正弦波或矩形波，因为矩形波输出信号容易进行数字处理，所以在控制系统中应用比较广泛。增量式光电编码器
5、的信号输出有 集电极开路输出 电压输出 线驱动输出 推挽式输出,17:55,7,2.1 集电极开路输出是以输出电路的晶体管发射极作为公共端，并且集电极悬空的输出电路。 NPN集电极开路输出（也称作漏型输出，当逻辑 1 时输出电压为 0V） PNP集电极开路输出（也称作源型输出，当逻辑 1 时，输出电压为电源电压） 在编码器供电电压和信号接受装置的电压不一致的情况下可以使用这种类型的输出电路。,NPN型的集电极开路输出的编码器信号-连接源型输入模块 PNP型的集电极开路输出的编码器信号-连接漏型输入模块,二、 编码器输出信号类型,17:55,8,2.2 电压输出型 电压输出是在集电极开路输出电路
6、的基础上，在电源和集电极之间接了一个上拉电阻，这样就使得集电极和电源之间能有了一个稳定的电压状态，如图2-5。,一般在编码器供电电压和信号接受装置的电压一致的情况下使用这种类型的输出电路。,二、 编码器输出信号类型,17:55,9,2.3 推挽式输出 推挽式输出方式由两个分别为 PNP 型和 NPN 型的三极管组成，如图2-6所示。当其中一个三极管导通时，另外一个三极管则关断，两个输出晶体管交互进行动作,由于输入、输出信号相位相同且频率范围宽，因此它还适用于长距离传输。推挽式输出电路可以直接与 NPN 和 PNP 集电极开路输入的电路连接，即可以接入源型或漏型输入的模块中。,二、 编码器输出信
7、号类型,17:55,10,2.4 线驱动输出 线驱动输出接口采用了专用的 IC 芯片，输出信号符合RS-422 标准，以差分的形式输出，因此线驱动输出信号抗干扰能力更强，可以应用于高速、长距离数据传输的场合，同时还具有响应速度快和抗噪声性能强的特点。,二、 编码器输出信号类型,17:55,11,在编码器选型时，可以综合考虑以下几个参数： 编码器类型：根据应用场合和控制要求确定选用增量型编码器还是绝对性编码器。 输出信号类型：对于增量型编码根据需要确定输出接口类型（源型、漏型）。 信号电压等级：确认信号的电压等级（DC24V、DC5V等）。 最大输出频率：根据应用场合和需求确认最大输出频率及分辨
8、率、位数等参数。 安装方式、外形尺寸：综合考虑安装空间、机械强度、轴的状态、外观规格、机械寿命等要求。,二、 编码器输出信号类型,17:55,12,通过万用表的电压档来测量编码器输出信号电压来判断编码器是否正常，具体操作方法如下： 1）编码器为NPN晶体管输出时，用万用表测量电源正极和信号输出线之间的电压 导通时输出电压接近供电电压 关断时输出电压接近 0V 2）编码器为PNP晶体管输出时，用万用表测量测量电源负极和信号输出线之间的电压 导通时输出电压接近供电电压 关断时输出电压接近 0V,二、 编码器输出信号类型,17:55,13,三、 高速计数模块与编码器的兼容性,根据产品功能的不同，每种
9、产品高速计数功能所支持的输入信号类型也各不相同，在系统设计或产品选型时要特别注意。,17:55,14,S7-1200 V4.0 CPU 提供了最多 6 个高速计数器，其独立于 CPU 的扫描周期进行计数。,三、 高速计数器寻址，事件组态和指令使用,17:55,15,高速计数器工作模式S7-1200 V4.0 高速计数器定义为 4 种工作模式1.单相计数器，内部/外部方向控制。 2.双相增/减计数器，双脉冲输入。 3. A/B 相正交1倍频。 4. A/B 相正交4倍频。,三、 高速计数器寻址，事件组态和指令使用,17:55,16,S7-1200 V4.0 高速计数器定义为 4 种工作模式 1.
10、单相计数器，内部/外部方向控制。,三、 高速计数器寻址，事件组态和指令使用,17:55,17,S7-1200 V4.0 高速计数器定义为 4 种工作模式 2.双相增/减计数器，双脉冲输入,三、 高速计数器寻址，事件组态和指令使用,17:55,18,S7-1200 V4.0 高速计数器定义为 4 种工作模式 3. A/B 相正交1倍频。,三、 高速计数器寻址，事件组态和指令使用,17:55,19,S7-1200 V4.0 高速计数器定义为 4 种工作模式 4. A/B 相正交4倍频,三、 高速计数器寻址，事件组态和指令使用,17:55,20,CPU 将每个高速计数器的测量值，存储在输入过程映像区
11、内； 数据类型为 32 位双整型有符号数； 用户可以在设备组态中修改这些存储地址，在程序中可直接访问这些地址； 由于过程映像区受扫描周期影响，读取到的值并不是当前时刻的实际值，在一个扫描周期内，此数值不会发生变化，但计数器中的实际值有可能会在一个周期内变化，用户无法读到此变化。用户可通过读取外设地址的方式，读取到当前时刻的实际值。,表1. 高速计数器寻址,以 ID1000 为例，其外设地址为 “ID1000：P”。,三、 高速计数器寻址，事件组态和指令使用,17:55,21,中断功能S7-1200 在高速计数器中提供了中断功能，用以处理某些特定条件下触发的程序。共有 3 种中断事件： 1.当前
12、值等于预置值 2.使用外部信号复位 3.带有外部方向控制时，计数方向发生改变,三、 高速计数器寻址，事件组态和指令使用,17:55,22,频率测量S7-1200 除了提供计数功能外，还提供了频率测量功能，有 3 种不同的频率测量周期：1.0 秒，0.1 秒和0.01 秒。频率测量周期：计算并返回新的频率值的时间间隔。返回的频率值为上一个测量周期中所有测量值的平均，无论测量周期如何选择，测量出的频率值总是以 Hz (每秒脉冲数)为单位。,三、 高速计数器寻址，事件组态和指令使用,17:55,23,高速计数器指令块,四、 高速计数器指令,17:55,24,五. 应用实例,假设在旋转机械上有单相增量
13、编码器作为反馈，接入到S7-1200 CPU, 要求：在计数25个脉冲时，计数器复位，置位 M0.5，并设定新预置值为50个脉冲，当计满50个脉冲后复位M0.5，并将预置值再设为25，周而复始执行此功能。针对此应用，选择CPU 1214C， 高速计数器为：HSC1。 模式为：单相计数，内部方向控制，无外部复位。 据此，脉冲输入应接入I0.0，使用HSC1的预置值中断（CV=RV）功能实现此应用。,17:55,25,组态步骤： 1）先在设备与组态中，选择CPU，单击属性，激活高速计数器，并设置相关参数（此步骤必须事先执行，1200的高速计数器功能必须要先在硬件组态中激活，才能进行下面的步骤）。添
14、加硬件中断块，关联相对应的高速计数器所产生的预置值中断，在中断块中添加高速计数器指令块，编写修改预置值程序，设置复位计数器等参数。将程序下载，执行功能。,17:55,26,硬件组态 选中CPU如图所示。,17:55,27,图所示为选择属性打开组态界面,17:55,28,17:55,29,17:55,30,组态添加的硬件中断，如图,17:55,31,程序编写 将高速计数指令块添加到硬件中断中,17:55,32,至此硬件组态部分已经完成，下面进行程序编写,17:55,33,程序视图如图13,1、 这里就是图9中系统指定的高速计数器硬件识别号，这里填1 2、 1为使能更新初值 3、 1为使能更新预置值 4 、新的初始值 5、 新的预置值,至此程序编制部分完成，将完成的组态与程序下载到CPU后即可执行，当前的计数值可在ID1000中读出,17:55,34,特殊功能模块：高速计数功能及应用一、编码器基础知识 （理解） 二、编码器输出类型及接线 （重点） 三、高速计数模块与编码器的兼容性（了解） 四、高速计数器工作模式 （重点） 五、高速计数模块的寻址、中断和指令 （理解） 六、高速计数功能的应用实例 （重点）,
