内置高速计数器比较控制的优化

对高速计数处理的处理，一般要使用可在中断方式下工作的处理或比较指令。这些指令在执行条件具备时，即当有新的脉冲采集或有关的其它事件（产生中断事件）发生时，才执行。无新的脉冲采集或无有关的其它事件发生，则不执行。尽管不同的PLC这些处理指令的差别较大，但其实现比较控制的目的，则都可实现。以下具体介绍CPM2A、S7-200及FX2N机的有关指令。

1.CPM2A机

一般是用CTBL指令建立高速计数比较表，并用INI指令启动比较。CTBL指令梯形图格式如图3-23所示。

这里有3个操作数。第1个默认为000，第2个为控制字，分别取值为000、001、002、003，第3个为表地址（TB），存储被比较数。

（1）C的含义

000：建立表比较，并开始比较；

001：建立范围比较，并开始比较；

002：建立表比较，由执行INI指令起动比较；

003：建立范围比较，由执行INI指令起动比较。

图3-23 CTBL程序

（2）表地址的含义

1）若为表比较，可对16个双字比较，这里TB及随后的字的含义为

TB：指明与多少个字比较，取值为1～16；

TB+1：目标值低4位；

TB+2：目标值高4位；

TB+3：当现值与目标值相等时将调用的子程序号。

这相邻的3个字算1组。接着还可设第2组。最多可设16组，占48个字。加上TB，最多时，从TB开始到TB+48的字都要用。

2）若为范围比较，则固定用8个范围，其含义为

TB：低限，低4位；

TB+1：低限，高4位；

TB+2：高限，低4位；

TB+3：高限，高4位；

TB+4：当现值落入上述范围，将调用子程序号。

这里每组用5个字，必须设8组，共用40个字。如设了，但又不用，则应把调子程序号那个字，设为FFFF。

如果仅用CTBL指令建立比较，而真要进行比较时，还要用INI指令。INI指令格式如图3-24所示。

INI为中断指令，也有3个操作数。

P默认为0。C可为0、1、2、3。0为起动比较；1为停止比较；2为现值更新；3为脉冲输出停止（用于脉冲输出控制，与此无关）。当C为0时，P1默认为0；而C为2时，指定为计数器赋值的地址。

图3-24 INI指令

提示1：CBTL、INI为扩展指令，使用前需指定功能码。一般用微分执行，或在运行程序的第1扫描周期执行就可以了。否则也可能不能达到预期效果。

提示2：欧姆龙PLC高速计数器的内容，当PLC掉电，即丢失。这点与S7-200及FX2N不同。如需要保持计数数据，可用MOV、INI指令及保持继电器处理、解决。

2.S7-200机

它也没有专用可在中断实现的比较指令，但它的每个高速计数器都有计数值与设定值相等3个中断事件。这事件可用“ATCH”指令，使其与中断子程序关联。当这些事件发生时，调这被关联的中断子程序进行处理。

它的每个高速计数器的3个中断事件，是现计数值与设定值相等、计数方向改变及外部复位。以HSC0为例，这3个事件编号分别为12、27及28。而HSC1，这3个事件编号则分别为13、14及15。其它的可参阅它的编程软件中的有关帮助。

3.FX2N机

用可中断工作的、高速计数器专用的比较置位、复位及区间比较指令，即HSCS、HSCR及HSZ指令。

（1）HSCS指令

HSCS指令为高速计数器比较置位指令。其格式如图3-25所示。

图3-25 HSCS指令

这里：S1为设定数；S2所使用的高速计数器编号；D为计数器现值与设定值相等时置位对象。

如图3-26a所示，它的计数器设定值是30，当计数从29增到30，或从31减到30时，将使Y000 ON。并可自动立即刷新，产生输出。但这样的输出点除了Y000，还有001～007种中的1个。其它的输出点可被置位，但无自动输出刷新功能。其响应速度还将受程序扫描周期的影响。

提示：由于高速计数器是双字的，所以HSCS等指令，都应双字使用。而且不能微分执行，否则无效。

HSCS指令执行的结果也可调中断子程序。这时，它的目标操作数D应设为中断子程序标号。如图3-26b所示，当C235计数值等于30时，调中断子程序I10，可使Y010置位，并执行立即输出刷新。当C235计数值等于50时，调中断子程序I60，可使Y010复位，并执行立即输出刷新（REF为立即刷新指令）。当然，在程序的开始，需执行允许中断指令（EI）。

中断子程序标号还可以指定为I20、I30、I40、I50。使用中断编号不能重复。同时，当特殊辅助继电器M8059ON，这些中断子程序全被禁止。(www.xing528.com)

（2）HSCR指令

为高速计数器比较复位指令，其使用见图3-27。它与HSCS工作过程基本相同，只是HSCS前者为置位，而它为复位。

图3-26 HSCS指令应用

图3-27 HSCR指令应用

从图3-27知，当C235计数值从29计到30时，使Y000置位；当C235计数值从49计到50时，使Y000复位。由于使用Y000做输出，故它的输出也是中断执行的。

HSCR指令与HSCS指令还有一点不同是，HSCR的目标（D，第3个）操作数虽不能用中断标号，但可以是计数器。如果此操作数为自身，则可用其自身快速复位（现值回到0）。

提示：FX2N高速计数器处理指令较多，可用于很多不同的场合。但实际使用时是受一些限制的。其细节请参考有关说明书。

用高速计数器进行比较控制是很常用的。图3-28所示切料长度控制就是一个例子。

图3-28 切料长度控制

1—卷料 2—编码器 3—导论 4—切刀

从图3-28知，导轮3逆时针转动可使卷料放出。它有快、慢速运动。放料时，编码器2也将转动，将按放出料的长度计脉冲。PLC高速计数器采集的即为此脉冲。其工作过程是：先快速放料；快到尺寸时，再慢速放料；到要求长度后，放料停止，进而开动切刀切料。其具体控制指标如图3-29所示。

从图3-29知，工作开始后，先使部件高速位移950脉冲当量，接着位移停止。延时1s后，继续慢速位移50个脉冲当量，然后工作停止。

与此对应的PLC编程要点是：

1）调用高速计数功能块，或运行初始化程序。

图3-29 位移控制指标

2）起动快速运动，复位高速计数功能块，并令高速计数功能块开始计数。

图3-30 比较控制算法框图

3）设定相应的高速计数功能块的比较与处理方法，并执行比较。

4）比较结果处理并产生相应控制输出。

以下结合此例，看怎样用“内置高速计数器比较控制”去达到这个要求。根据设计要求，所设计的这个控制的算法如图3-30所示。

从图3-30知，它的控制过程是：起动→被控制对象高速运动，并通过编码器发送脉冲（步1）→PLC接收所发脉冲→PLC对累计接收的脉冲与设定值进行比较，以判断是否达到运动行程所要求的脉冲累计数→如达到要求，使控制对象运动停止并起动定时器（步2）→定时器设定时间到，再起动控制对象慢速运动，并继续通过编码器发送脉冲（步3）→PLC又接收所发脉冲→PLC又对累计接收的脉冲（可以是复位后的新值，也可为在原值的基础上累加）与设定值进行比较，以判断是否达到新要求的运动行程→如达到要求，使被控制对象停止运动（步4）。

图3-31所示为PLC对应的梯形图程序。各PLC都是分4步控制。但高速计数器的比较、处理差别较大。

图3-31 比较控制程序

图3-31a为欧姆龙CPM2A用的程序。它首先是做好高速计数器设定。结合本例，按照单相增计数，软件复位的要求，用CPX软件设定。但这在梯形图上体现不出来。

其次是，选用CTBL指令建立高速计数比较表，并用INI指令起动比较。比较数据DM0（两个比较）设为2，DM1（第1比较数低位）设为950，DM2（第1比较数高位）设为0，DM3（调子程序号）设为1，DM4（第2比较数低位）设为1000，DM5（第2比较数高位）设为0，DM6（调子程序号）设为1。

第三是，根据比较结果做相应控制。这里，步1是使“输出1”复位，步3是使“输出2”复位，步2是起动定时器。当定时时间到，进入步3。最后是，进入步4，则退出控制。

图3-31b为西门子S7-200的程序。“起动”ON后进入步1，进而运行初始化程序（HSC-INIT），进行做好高速计数器设定。结合本例选模式0，HSC0，单相增计数，I0.0为输入点，软件复位，设定值为950（赋值给SMD42）。同时，选用HSC比较相等事件12与COUN-EQ中断子程序关联，并开中断。这意味着，当计数值等于950时，则调此子程序。步1还使“输出1”置位，进行快速放料。

当计数值等于950时，则调COUNT-EQ子程序，使“输出1”复位，放料停止，并使“步1完成”置位。

“步1完成”置位，则使“步2”ON，进入步2，使定时器T101计时。计时到，“步2完成”ON，则使“步3”ON，进入步3。它调子程序SBR-0，把设定值改为1000，并使其生效。同时使输出2置位，进行慢速放料。

到了计数值等于1000，则仍执行COUN-EQ中断子程序。使输出2复位，放料停止。同时运行DTAH指令，退出高速计数器中断，并使“步3完成”置位，使“步4”ON，进而退出控制。

图3-31c为三菱FX2N的程序。它的高速计数器基本上用不着设定（选用什么标号的高速计数器也就等于对它设定），也不要运行初始化程序。完全用程序与对有关数据区赋值进行处理。

如图，“起动”ON后，进入步1。

在步1开始时，复位计数器C235（结合本例，选用它就是单相增计数，X000为输入点，M8235OFF为增计数，软件复位）。然后执行OUTC235指令及比较复位（HSCR）指令，使计数器工作，并开始执行中断比较。当计数值等于950时，使“输出1”复位，停止放料。进而使“步1完成”置位。“步1完成”置位，“步2”ON，进入步2。

进入步2，使定时器T1计时。计时到，“步2完成”ON，则使“步3”ON，进入步3。

步3开始时，它使“输出2”置位，进行慢速放料。同时，又执行OUT C235指令及比较复位（HSCR）指令，使计数器工作，并开始执行中断比较。但这时的比较值为1000。

到了计数值等于这1000，则使输出2复位，放料停止。同时使“步3完成”置位，使“步4”ON，进而退出控制。

提示：从本例可知，弄通PLC指令是多么重要。不能正确地理解指令，即使弄通算法，也无法编程。弄通指令，要仔细读有关说明书。必要时还用PLC进行实际测试。由于PLC技术多有推进，这个测试已越来越为重要。

脉冲量入开关量出的闭环控制还可以用作电梯工作控制。如山东某金矿提升机，其位置显示及控制曾用它代替行程开关控制。当时它是用欧姆龙的CQM1机去实现这个控制。为此，它要做好设定，建立数据表，调用处理指令及设计中断服务程序等。