编码器+高速计数器

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1、2019/1/16,苏州健雄职业技术学院,1,基于编码器、高速计数器的交流电机传动控制系统,2019/1/16,苏州健雄职业技术学院,2,控制要求,分拣装置 按下启动按键，并且检测到传送带上有工件，变频器带动交流电机工作，从而使传送带带动工件前行。若检测到此工件为金属材质，则分拣到A站，若为非金属塑料材质，则分拣到B站。按下停止按键，整个循环停止。,电路设计,主电路设计,2019/1/16,苏州健雄职业技术学院,3,电路设计,控制电路设计,2019/1/16,苏州健雄职业技术学院,4,电路设计,PLC I/O分配,2019/1/16,苏州健雄职业技术学院,5,程序设计,设计思路： 一、传送带运

2、行控制： 1、变频器参数设置 2、变频器运行控制 二、分拣继电器控制： 1、精准定位？,2019/1/16,苏州健雄职业技术学院,6,知识拓展旋转编码器,旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（REP）。,编码器的分类 编码器按照信号电压分类：24V和5V 按照信号类型分为：绝对式编码器、增量式编码器、混合式编码器 绝对值编码器为每一个轴的位置提供一个独一无二的编码数字值。 增量式编码器轴的每圈转动，增量型编码器提供一定数量的脉冲。 按照信号采集方式分为：单倍频和四倍频,知识拓展旋转编码器,单倍频模式（1X

3、）,旋转编码器,四倍频模式（4X）,知识拓展-编码器,编码器 旋转编码器是通过光电转换，将输出把轴上的机械、几何位移量转换成脉冲或数字信号的传感器，主要用于速度或位置（角度）的检测。典型的旋转编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形狭缝。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，其原理示意图如图 所示；通过计算每秒旋转编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。,2019/1/16,苏州健雄职业技术学院,10,知识拓展-编码器,编码器 一般来说，根据旋转编码器产生脉冲的

4、方式的不同，可以分为增量式、绝对式以及复合式三大类。自动线上常采用的是增量式旋转编码器。,2019/1/16,苏州健雄职业技术学院,11,知识拓展-编码器,编码器 增量式编码器是直接利用光电转换 原理输出三组方波脉冲A、B 和Z 相；A、B 两组脉冲相位差90，用于辩向：当A相脉冲超前B 相时为正转方向，而当B相脉冲超前A 相时则为反转方向。Z 相为每转一个脉冲，用于基准点定位。如图所示。,2019/1/16,苏州健雄职业技术学院,12,知识拓展-编码器,编码器 脉冲和脉冲当量 计算工件在传送带上的位置时，需确定每两个脉冲之间的距离即脉冲当量。若某主动轴的直径为d=43 mm,则减速电机每旋转

5、一周，皮带上工件移动距离L=d=3.1443=136.35 mm。若分辨率500 线，及旋转一周脉冲数为500，故脉冲当量为=L/5000.273 mm。 上述脉冲当量的计算只是理论上的推算。实际上各种误差因素不 可避免，例如传送带主动轴直径（包括皮带厚度）的测量误差，传送带的安装偏差、张紧度，系统在工作台面上定位偏差等等，都将影响理论计算值。脉冲当量的误差所引起的累积误差会随着工件在传送带上运动距离的增大而迅速增加，甚至达到不可容忍的地步。须现场测试脉冲当量值。,2019/1/16,苏州健雄职业技术学院,13,知识拓展-编码器,编码器接线方式,2019/1/16,苏州健雄职业技术学院,14,

6、知识拓展-高速计数器,高速计数，计数自动进行，不受扫描周期的影响，用于捕捉比CPU扫描速度更快的事件。当前值等于预置值、计数方向改变或发生外部复位时，可产生中断。在中断程序中，可实现高速运动的精准控制等预定操作。 PLC ：S7-224XP DC/DC/DC 集成有6 点的高速计数器，编号为HSC0HSC5，每一编号的计数器均分配有固定地址的输入端。同时，高速计数器可以被配置为12 种模式中的任意一种。,2019/1/16,苏州健雄职业技术学院,15,S7-200 高速计数器基础,高速计数器对CPU扫描速率无法控制的高速事件进行计数，最多可配置12种不同的操作模式。高速计数器的最高计数频率取决

7、于CPU类型。 其中CPU222和CPU221没有HSC1和HSC2,S7-200 高速计数器基础,模式0、 1、 2 的计数方式,S7-200 高速计数器基础,模式3、 4、 5 的计数方式,S7-200 高速计数器基础,模式6、7、8 的计数方式,S7-200 高速计数器基础,模式9、10、11 （1X）的计数方式,S7-200 高速计数器基础,模式9、10、11 （4X）的计数方式,S7-200 高速计数器特殊寄存器,在使用高速计数功能的时候，需要修改系统内的部分特使寄存器。以改变我们的计数模式。 SMB36至SMB65被用于监控和控制高速计数器HSC0、HSC1和HSC2； SMB13

8、6至SMB165被用于监控和控制高速计数器HSC3、HSC4和HSC5。 下面，我们就对相应的特殊寄存器进行介绍,S7-200 高速计数器特殊寄存器,控制字节,S7-200 高速计数器特殊寄存器,当我们需要手动更新计数器预设值和当前值时，需要将SM*.5和SM*.6设置为1。然后，将要输入的值更新给对应计数器的特殊寄存器中,S7-200 高速计数器特殊寄存器,状态位,S7-200 高速计数器指令,高速计数器定义（HDEF）指令选择特定的高速计数器（HSCx）的操作模式。模式选择定义高速计数器的时钟、方向、起始和复原功能。,例：将HSC0设置成计数模式1,S7-200 高速计数器指令,高 速 计

9、 数 器（HSC）指 令根 据 HSC 特 殊 内 存 位 的状 态 配 置 和控 制 高 速 计数 器。参 数 N指 定 高 速 计数 器 的 号 码。,读取高速计数器当前值,欲存取高速计数器的计数值，您需要利用内存类型（HC）和计数器号码（例如HC0）指定高速计数器的地址。如下所示，高速计数器的当前值是只读数值，只能作为双字（32位）编址。 格式：HC高速计数器号码 例如：HC2,例题,编写一个高速计数程序，将I0.6的输入模式设置高速计数，为A/B正交计数，由外部信号启动和复位。当计数值为50的时候将计数值清零重新计数。,项目分析： 1）项目使用模式为： A/B正交计数，由外部信号启动和

10、复位。所以，我们选择工作模式为“11”； 2）输入端使用I0.6，我们根据模式选择定义使用的高速计数器为：HSC1（I0.6为A相，I0.7为B相， I1.0为复位, I1.1为启动） 3）由于使用的是HSC1，我们需要选择CPU224以上的CPU型号,例题,程序设计：在首次运行时需要对高速计数器参数初始化，初始化程序为SBR_0,例题,将HSC1的预设值和当前值设置为允许更新，方向允许更新，4倍频的向上计数,将HSC1的计数模式设置为11,将HSC1的当前值更新为0,将HSC1的预设值设置为50,子程序SBR_0,例题,设置中断为预设值=当前值，触发中断INT_0,启用全局中断,将设置传给H

11、SC1,子程序SBR_0,例程,当前值=预设值时，当前值清零,设置允许更新当前值,将设置传给HSC1,中断程序INT_0,思考练习题,编写一个高速计数程序，将I0.0的输入模式设置高速计数，为A相计数，B相高电平为加计数。由内部信号启动和复位。当计数值为100的时候将计数值停止计数，并将Q0.0置位。存放计数器当前值，从V100.0开始,高速输出前言,S7-200自带了两个高速输出Q0.0和Q0.1（仅限DC输出） 高速输出的分类： 分为两种：PTO和PWM,PTO提供方波（50%占空比）输出，配备周期和脉冲数用户控制功能。 PWM提供连续性变量占空比输出，配备周期和脉宽用户控制功能。,高速输

12、出前言,脉冲周期,PTO脉冲数,高速输出前言,脉冲周期,PKW宽度,高速输出关联特殊寄存器,高速输出关联特殊寄存器,高速输出关联特殊寄存器,经过整理，我们得到上表,高速输出指令,脉冲输出（PLS）指令被用于控制在高速输入（Q0.0和Q0.1）中提供的“脉冲串输出“（PTO）和“脉宽调制“（PWM）功能。,例题,一台步进电机，每200个脉冲旋转一圈，我们需要它在按下I0.0后旋转20圈，速度为1圈/秒。做出设计实现功能！,项目分析： 本项目使用步进电机，对于脉冲宽度没有要求，而对于发出的脉冲数有要求，采用的脉冲为PTO模式发送。发送数量为200*20=4000个脉冲。速度为1圈/S，那么脉冲的周期应当为1000/200=5ms。 PLC选型： CPU222 DC/DC/DC,例程,当I0.0的上升边沿时启用发送子程序,例程,将Q0.0的输出选择成为PTO高速输出，周期以毫秒为单位,将周期设置为5MS，也就是200脉冲/S,将Q0.0的输出脉冲数量设置为4000，也就是20圈,设置Q0.0启用,思考题,一个旋转机构待用步进电机，电机自带减速机变速比为32/1。我们要这个旋转机构旋转90，设这个电机的每一步是0.9。请给出设计方案,