如何接收脉冲信号？

对于接收脉冲信号，中、大型PLC用高速计数单元，小型PLC用高速计数输入点，其它输入点也可处理，只是可以处理的脉冲频率低些。

1.小型PLC高速计数输入

小型PLC多有可处理脉冲量的I/O点。高速计数时，每组一般有3个输入点。如CPM2APLC可使用000通道的00、01、023个输入点处理脉冲量输入，进行高速计数。新型的小型PLC的这个功能及性能又有很大提升。如CQM1H型PLC还有高速计数的内插板，插入CPU单元的内，可处理4路、频率高达500kHz的高速计数。再如CJ1M机内置有多个脉冲输入、输出点。可进行多组、多种脉冲输入、输出操作。CP1H机是OMRON公司新推出的小型PLC，也有很强的高速计数功能。以下以CP1H机为例对小型PLC高速计数输入作简要介绍：

（1）高速计数模式。可按不同特点分类：

1）以计数信号分

（a）两相输入。有A、B及Z三相，用编码器输入脉冲，可能的一种接线如图5-6所示。

当A相超前于B相90°为增计数，反之为减计数。超前及滞后与旋转编码器的转动方向有关。这正反映了实际运动的情况。A、B相信号波形如图5-7所示。

图5-6 编码器接线

图5-7 A、B相信号波形

从图5-7可知，一个脉冲周期，其输入的脉冲数为4。计算其转动量及最高频率时，一定要考虑到这一点。编码器每旋转一圈发一个脉冲信号。Z相为复位信号，如需硬件复位时，要用到它。

（b）脉冲+方向输入。使用方向信号输入及脉冲信号输入，根据方向信号的状态（OFF/ON）将计数值相加或相减。

（c）加减脉冲输入。有两个输入点，一个输入正向脉冲，增计数，一个输入反向脉冲，减计数。

（d）单相输入。单相输入仅用一个脉冲输入端。有脉冲入，计数值即增加。

2）以计数范围分

（a）线性模式。在下限（-2147483648）与上限（2147483647）值之间计数。初始计数从0开始，如超过上限，则溢出；如超过下限，则下溢，并都停止计数。如果为加法模式计数，则下限为0，上限为4294967295（FFFFFFFF）。

（b）环形模式。在设定范围内对输入脉冲进行循环计数。如加计数，到最大值，则归0后再继续计数。如减计数，减到0，则先变为最大值，再继续减计数。设定的最大值不应超过二进制值FFFFFFFF。用环形模式计数，不存在负值。

3）以复位方式分

（a）软件复位。高速计数器复位标志OFF→ON时，将高速计数器当前位置复位，但要在赶上I/O刷新，即一个扫描周期后，才能实现复位，如图5-8所示。

图5-8 软件复位

（b）Z相信号+软件复位。高速计数器复位标志为ON的状态下，Z相信号（复位输入）OFF→ON时，将高速计数器当前值复位。它常用于对编码器做多圈计数的场合。图5-9所示为这种复位方式的定时图。

图5-9 Z相信号+软件复位定时图

此外，还可选定复位后高速计数器比较是否继续。

（2）高速计数特性。CP1H机有X/XA（内嵌有模拟量输入输出点）及Y型机。其高速计数特性见表5-1。高速计数使用的内存区见表5-2。

表5-1 高速计数特性

■区域分配

表5-2 高速计数使用的内存区

（3）高速计数器使用。首先要做好设定，确定计数模式、计数范围及复位方式；其次，要做好接线；最后，编写及调试程序。

1）设定。用CX-Program-mer编程软件，在设定窗口的“内置输入设置”画面上，如图5-10所示。对高速计数器0～3进行设定。设定后下载给PLC。

从5-10图可知，在该画面上可对是否使用高速计数器，以及使用的计数模式、输入模式及复位方式等进行设定。设定的范围见表5-3。

2）接线。图5-11所示为CP1H机高速计数器输入点布置图。如高速计数器0，其输入点为08、09、03点。其功能图上也有注明。接线就要注明接。

图5-12所示为使用OMRON E6B2-CWZ6C NPN开路输出的编码器与PLC输入点接线。用的24V直流电源。

图5-10 高速计数器设定画面

表5-3 高速计数器设定范围

图5-11 CP1H机高速计数器输入点布置

图5-12 E6B2-CWZ6C编码器与PLC输入点接线

3）编程。要在主程序中调用高速计数处理指令，同时还要编写高速计数中断服务程序。

（a）高速计数处理指令。有INI（动作控制）、PRV（当前值读取）、PRV2（频率转换）及CTBL（表比较）4个指令。

a）INI指令。可进行如下动作控制：开始或停止高速计数器比较，变更高速计数器当前值，变更中断计数器输入当前值。此外还可控制脉冲输出。其梯形图符号为：

这里，C1指定输入或输出端口，十六进制数0000为脉冲输出0、16进制数0001为脉冲输出1、十六进制数0010为高速计数器0、十六进制数0011为1，十六进制数1000为PWM输出0、十六进制数1001为PWM输出1，等等（具体因PLC型号而变）。C2为控制字，十六进制数0000为开始比较，十六进制数0001为停止比较，十六进制数0002为待变更的当前值，十六进制数0003为停止脉冲输出（在脉冲输出停止状态下将清除脉冲量设定）S、S+1两个字用以存储待变更的当前值。不是变更功能设为十六进制数0000，不使用。

b）PRV指令。主要用以读取高速计数器及脉冲输出当前值、频率、状态（是否溢出、是否进行比较）及比较结果。梯形图符号为

这里，C1指定输入或输出端口，同INI指令。D、D+1两个字用以存储读取值。C2为控制字，十六进制数0000（0000Hex）为读取当前值，0001Hex为读取状态，0002Hex为读取比较结果，00□3Hex为读取脉冲频率（□=0，通常方式；□=1，10ms采样方式；□=0，100ms采样方式；□=0，1s采样方式）。通常方式用每个脉冲计数时间的计数进行计算，但在高频时，脉冲上升沿/下降沿失真会引起误差（参考：100kHz时最大误差为1%。1MHz时的最大误差为5%，指定时间采样方式是用测量一定时间（采样时间）内的计数脉冲、计算频率，可选择3个时间，即具体为10ms、100ms及1s（计算该时间内的脉冲数）。

c）PRV2指令。把读取高速计数器中脉冲频率转换成转速，或把高速计数器的当前值转换成累计旋转数，并用8位十六进制数存储，但只能在高速计数器0中使用。其梯形图符号为

这里，C1指定转换项目，十六进制数1为当前值到累计旋转数转换，十六进制数0#∗0为频率旋转速度转换，其中#指定转速单位、∗指定频率计算方式。C2指定系数。D、D+1两个字用以存储转换结果值。

d）CTBL指令。用以登记与起动高速计数器当前值与设定值的比较。本指令执行一次即有效。其梯形图格式为

这里，C1指定输入或输出端口，十六进制数0000为高速计数器0，十六进制数0001为高速计数器1、十六进制数0002为高速计数器2、十六进制数0003为高速计数器3。C2为控制字，十六进制数0000为登录并起动目标值比较，十六进制数0001为登录并起动目标范围比较、十六进制数0002为登录目标值比较、十六进制数0003为登录目标范围比较。S开始的若干字用以存储有关比较参数。

如果为目标值比较，这里S开始的若干字含义为：

S指定多少个比较目标值，可在十六进制数0001～0030之间选取。

每个目标值比较固定占用3个字。第一个、第二个字为比较目标值，可以在十六进制数0000～FFFF之间选取，如使用多个目标值比较，这些目标值不能相同，同时不能把计数的上下限值作为目标值。第三个字指定增或减计数有效及中断任务号。其中高字节的最高位指定增、减计数有效，0为增计数有效，1为减计数有效；低字节指定中断任务号，可在十六进制数00～FF之间选取。

增减计数有效含义为，如设定增计数有效，只要高速计数器当前值增加到与目标值相等，则激发所指定的中断任务。如设定减计数有效，只要高速计数器当前值减少到与目标值相等，则激发所指定的中断任务。

这个目标值比较设定有多少字，取决于在S中指定。最多可扩展到S+142～S+144。

如果为目标范围比较，固定使用S～S+39共40个字。每个目标范围比较固定占用5个字，所以最多可进行8个范围比较。这5个字的含义为：

第一个、第二个字为比较范围下限，可以在十六进制数0000～FFFF之间选取。第三个、第四个字为比较范围上限，可以在十六进制数0000～FFFF之间选取，但必须大于下限。第5个字指定中断任务号。只要高速计数器当前值落入比较范围（含上、下限值），则激发所指定的中断任务。中断任务号，可在十六进制数00～FF之间选取。

如果不进行那么多比较，可把不进行比较的中断号设为十六进制数FFFF。

（b）程序实例。

a）图5-13所示为读脉冲频率程序。当0.01为ON时，执行PRV指令，在该状态下读取输入到高速计数输入0中的脉冲频率，由十六进制数输出到D200中。

提示：这里的C1、C2值，输入数字前要加“#”号，但早期机型不加“#”。以下各指令也类似。

图5-13 读脉冲频率程序

b）图5-14a所示为2个目标值比较程序。当0.00由OFF到ON时，执行CTBL指令，登录与起动比较。设定参数如图5-14b所示。从图知，本例设定为2个比较数。目标值分别为1F4及3E8Hex。对应的中断程序为1与2。中断程序的具体内容略。

提示：以上只是对指令的概要介绍，细节多与PLC型号、版本有关，可参阅有关说明书。建议在指令使用前最好先做些测试。

图5-14 读脉冲频率程序

a）2个目标值比较程序 b）参数设定

2.高速计数单元输入

中、大型PLC处理脉冲量输入都是用高速计数单元。该单元自配有CPU，可独立处理计数、比较以至于中断输出。然而，它又是通过总线与PLC的CPU挂接，故CPU也可向它读写数据，实现对高速计数的管理。

高速计数单元有不少类型，有单路的，仅处理一路高速计数；有多路的，可处理多路高速计数。

它的性能都比小型PLC高。如C200H CT001单元，其计数频率可高达50kHz或75kHz，甚至于更高。最大计数范围为-8388608～+8388607。虽然只能处理一路输入脉冲，但可进行多达16个比较，每个比较最多能产生16路输出，其中有8路还可不通过PLC的CPU，而由高速计数单元直接产生输出。

高速计数单元可用以进行脉冲计数，并能运用计数结果进行控制。

高速计数单元可安装在CPU机架或I/O扩展机架或远程从单元机架的I/O槽上，占用10个内部辅助继电器通道。具体占用的通道，依高速计数单元设定的机号确定，若机号为Q，则所占的开始通道号n为（100+10Q）。

C200H CT001单元还要占PLC100个数据存储器（DM），用以作参数设定。若机号为Q，则所占的开始DM起始号m为（1000+100Q）。

（1）输入。高速计数单元有两种输入：外部输入（即脉冲信号输入，以及复位输入或其它控制输入Z、IN1、IN2）和内部输入（即PLC对高速计数器的输出，有各种工作命令、设定的参数等）。

1）外部计数输入，一般有多种形式，如：

脉冲与方向式：输入A为脉冲信号，可使计数值变化；输入B为方向信号，可决定计数值是增，还是减。

增减脉冲式：输入A的脉冲使计数器增计数，而输入B的脉冲则使计数器减计数。

两相输入式：A、B为同频率的脉冲信号，并同接入计数器。若A相比B相超前90°，则使计数器增计数；反之，B相比A相超前90°，则为减计数。这种输入方式与旋转编码器转动方向对应，而且还可使计数值倍增，可乘2、乘4，自然也可不倍增。倍增后可提高计数的分辨率。是否倍增，倍增多少，可用模块上的DIP开关设定。

Z，IN1、IN2用于复位或进行计数控制。其作用依计数工作模式及模块上的DIP开关的设定确定。输入信号电压有5V、12V、24V，可依信号发生器选定。选定后，要按要求接线。

2）内部输入指PLC向它输出的工作命令及设定参数。

工作命令来自被其占用的内部辅助继电器，有开始计数命令，用n通道00位，ON计数（n为所占用的内部辅助继电器的始通道）；

传送数据命令，用n通道01位，ON传数；

外部输出使能命令，用n通道02位，ON允许向外输出；

改变设置范围或预置值命令，用n通道04位，ON进行改变；

读出错码命令，用n通道05位，ON进行读错码，读出错码及出错地址存（n+5）通道；计数器内部复位命令，用n通道06位，ON发内部复位信号；

强迫外部输出使能命令，用n通道07位，ON允许内部强迫输出；

0～#7输出位强迫输出命令，对应地用n通道08～15位，ON时，可向对应位发输出ON命令；比较范围使能命令，用（n+1）通道，相应位ON，则对应的比较范围的比较有效，等等。不过，计数模式不同，所用的命令也不完全相同，使用时要注意。

设定参数来自由它占用的DM，有计数模式设定，用的DM号为m，有6种设定与硬件对应；比较数的上、下限及输出有效位设定。它所用的DM号依计数模式而定。

另外，已设定的参数还可进行改变。替代的数存于内部辅助继电器有关通道。改变过程由执行改变命令实现。(www.xing528.com)

（2）输出。有外部输出，作用于单元的输出端点，可直接实现对工作对象的控制；还有内部输出，把信号送向PLC，由PLC再进行输出或处理。故它对于PLC，就是从计数单元的输入。

1）外部输出，有8个，即#0～#7。高速计数单元有自己的处理单元，不仅可计数，而且当输出使能信号ON时，可依计数值与比较范围的比较结果直接在#0～#7端产生相应的输出；或强制输出使能ON时，依强制输出信号情况，产生相应的输出。

直接输出可提高输出对输入的响应速度，提高工作精度。

2）内部输出，也有8个，分别输出到PLC（n+9）通道的08～15位，而且在外部输出出现的同时，其信号也送向PLC，送向上述通道的00～07位。这些信号送入PLC后，可通过PLC程序，间接用于控制。但它要在扫描周期I/O刷新阶段才能输出，故在时间上是有滞后的。

此外，计数器的当前值也要送PLC，送到（n+6）、（n+7）两个通道。另外，还有很多标志，如进行计数标志，IN1、IN2ON标志，复位标志，出错情况标志，等等，也要送PLC。PLC可通过程序运用这些信息，对计数工作进行监控。

（3）计数模式。有六种计数模式：

1）线性计数模式可用三种输入模式的任何一种进行增减计数。从0开始计：增，最大可计到+8388607；减，最小可计到-8388608。可知，这里用的是带符号位的24位二进制的计数器，折合成十六进制为6位。

线性计数模式，其计数值超过上下限时，视为计数错误。

本模式可设定16组比较上下限，每次比较最多可产生16个输出。具体产生输出的情况是，当计数器的当前值大于某下限，而又小于该组的上限时，与输出有效位设定为1的对应的输出位，即转为ON。

输出有效数设定及比较的上下限有16组（对应于可进行16个比较），每组占5个数据存储器，共占80个。这80个的编号为DM（m+10）～DM（m+89）。从DM（m+10）起，依次相邻的5个为一组。

每一组依次的第五个DM存输出有效位设定，第一、二个存低限数，第三、四个存高限数（上下限均为超过4位的十进制数，并带符号位）。

在输出有效位设定的DM中，哪一位设为1，对应于高计数值落入这个组的上下限之间时，哪一个输出即变为ON。

如某个组输出设定有效位：00位为1，02位为1，其它位为0，上限为1000，下限为900。那么，计数器当前值为900～1000之间时，#0、#1输出点可能ON（还要看输出使能信号）。当然，其它组也可作别的设定。如另一组，输出设定：01、02为1，其它位为0，上限为1200，下限为1100。那么，计数器当前值为1100～1200之间时，输出点#1、#2可能ON。这两种情况下，#1输出点均ON。所以，输出点的ON状态，是各组ON输出的“或”，对于这一点，使用时要弄清楚。

当然，不进行16个比较，每个比较时不产生16个输出也是完全可以的，把不须产生输出的对应位设成0即可；而对不需进行比较的组，把输出位设定成全0也就可以了；或者也可把对应比较范围使能信号置成0。

本模式下进行计数器复位的方法有17种，可组合使用Z、IN1及内部复位信号，也可单独使用其中的一个，由DIP开关的设定来确定。

附带要提及的是，尽管作了以上设定，但也可通过传送操作而改变若干设定值或计数器的当前值，可使用计数器实现对工作对象的控制更为灵活。

图5-15所示为计数时信号波形。

图5-15 线性计数信号波形

注：a—正常输出 b—强制输出

从图5-15可知：

（a）计数开始于计数起始信号上升沿，而终止于它的下降沿。终止后，内部或外部输出状态保留。

（b）外部输出使能信号OFF，外部输出被禁止，但内部输出不受影响。

（c）当强迫输出使能位ON，即n通道07位ON时，可使强迫输出位的状态实现输出。强迫输出位的状态存于被高速计数器占用的内部辅助继电器n通道的08～15位（分别对应于#0～#7输出点）。如强迫输出使能位ON，这时若通道08位为1，则#0端输出ON，若08位为0，即#0OFF。其它位的情况，也与这类似。

（d）在计数起始信号有效期间，要产生正常的计数输出，强迫输出使能无效。

2）循环计数模式：计数器在0与预置的最大值之间计数。增计数超过最大值时，又从0开始计数；减计数小于0时，返回到最大值，再减计数。其特点是可以循环计数。其预置最大值的选用范围为0～65535。其输出、复位、DM设置、IR中命令等，均与线性计数模式相同。

3）预置计数模式：它从预置值（最大可预置值为8388607）开始计数（可增计数、可减计数，但主要是减计数），允许有20个预置值，而且可用传送命令一次更新其中的6个预置值。

输出仅7个。原8个可对外输出中的#0输出计数一开始即转为ON，计数到设定的某值时转为OFF。#1、#2的ON、OFF也有值限，也可设定；#3输出不用；#4～#7用于产生与预置对应的输出。当计数器从预置值开始减计数，到零时，#4～#7依其输出是否有效的设定，将产生输出。

#4～#7输出ON的时间，由DM（m+11）设定，单位为0.01s。若其内容设为FFFF，则ON到下一个开始起动为止。

预置值及输出有效位设定有20种（#0～#19），每种占两个DM，从DM（m+14）直到DM（m+53）共40个。每隔两个，依次用于#0～#19的设定。

其中两个，如DM（m+14）及DM（m+15）为#0比较设定，约定是：

+14的15～00位及+15的11～00位存预置值，最大为8388607（转换成二进制存放）。

+15的15～12位对应#4～#7输出有效。如12位为1，则#4输出有效，即从用这里设置的预置值减计数到零时，#4输出ON，并ON保持相应的时间；若12位为0，#4不产生输出。13位对应于#5输出，其余类推。

使#0输出OFF的值（计数器当前值小于它时）存于DM（m+1）及DM（m+2）中，m+2中存高位。使#1输出ON的上限值（计数器当前值小于和等于它时）存于DM（m+3）及DM（m+4）中，m+4中存高位。下限值（计数值当前值大于和等于它）存于DM（m+5）及DM（m+6）中，m+6中存高位。

使#2输出ON的上限值（含义同#1）存于DM（m+7）及DM（m+8）中，m+8中存高位。下限值（含义同#1）存于DM（m+9）及DM（m+10）中，m+10中存高位。

可见#0、#1、#2三个输出点总是要使用（自然，也还可被输出使能OFF命令所禁止），但#4～#7四个输出点，则要依对输出有效位的设定情况而定。可以四个都用，也可只用其中的若干个。

预置计数模式时占用的内部辅助继电器的使用情况为：

通道n：

00位———起始计数命令位。它的上升沿，使计数器的当前值置为预置值，并使#0输出点ON。当选用预置命令OFF时，默认使用#0的预置值及有效位的设置。另外，起始位OFF仍有保持计数作用。这点与前两个模式不同。故要停止计数须另用复位命令，不能只使用起始命令OFF，如图5-16所示。

01位———传数命令，ON可改变DM（m+14）～DM（m+53）的预置值。

02位———输出使能，ON允许输出，OFF时禁止输出。

03位———未用。

04位———选用预置值命令，在起始命令ON之前，04位ON，可选定20种中的一种预置值。这所选的20种的一种的编号存于（n+1）通道的15～08位。

05位———读出错命令位。

06位———复位命令位，ON时，使计数器复位，当前值转为零。预置计数模式可用五种复位方式复位。可用内部复位方式，即用这里的复位命令位；也可用IN1控制信号；也可联合使用。图5-16为内部复位方式。

07位———强制输出使能位。08～15位———对应于#0～#7输出点的强迫输出信号。

（n+1）通道：

07～00位未用

15～08位在0到19间，设预置数。

（n+2）通道：

传送数据源通道的起始号。

（n+3）通道：

03～00位指定源数据的存放区，其含义为0—DM、1—I/O、2—LR、3—HR、4—AR。07～04位，未用。

15～08位，可设置成1～6，相应地可传送1～6种预置值。

这里，（n+2）、（n+3）通道的使用与线性计数及循环计数模式时的使用相同。（n+4）、（n+5）、（n+6）、（n+7）的使用，基本上与线性及循环模式的相同。（n+4）的08～15位，原未用，现改为#0～#7输出标志，即对内输入。（n+8）的15～08位，存当前预置值进行计数的号，即20种中的1种，#0～#19。其它的虽占用，但未被使用。

图5-16所示为计数信号及计数值、输出等按时间对应的波形。

从图5-16可知：

（a）起始位上升沿使计数器当前值变为预置值，并开始计数。

（b）当输出使能OFF时，输出被禁止。但对内输出不受影响（n+4通道的08～15位）。

（c）本例设内部复位有效，故复位位ON时，计数器复位，当前值变为0，停止计数。

（d）强迫输出使能仅在不计数时才有效。

图5-16 预置计数信号波形

（e）强迫输出期间，若起始计数信号ON，则回到正常计数的状态，即又从预置值起始计数，并使强迫输出停止工作。

（f）强迫输出时，复位信号ON后，先使外部输出OFF，然后恢复为正常的强迫输出状态。

4）门控计数模式

门控计数模式有两种：一为正常的，另一为可累计的。

正常的门控计数模式：当控制信号IN1ON时开始计数，OFF时，停止计数，重新ON，又从零开始计数。

IN1信号可为外部信号，也可为内部信号，由DM设定。

门控计数模式时，占用的DM仅DMm及DM（m+1）两个。其情况是：DMm的11～08位设成4，设定为门控计数模式，其它位未用。DM（m+1）的03～00位，设成0时外部IN1、IN2有效，设成1时内部IN1、IN2有效。内部IN1、IN2用的内部辅助继电器，见后。07～04位未用，设成0。11～08位，设定门控计数的两种类型：0时为正常的门控计数模式；1时为累计门控计数模式，15～12位未用，设成0。其它的DM位均未用。

对内部辅助继电器也仅用其5个通道。其情况是：

通道n：

00位～02位———未用

03位———内部控制信号IN1

04位———内部控制信号IN2

05位———读出错命令位

15～06位———未用

通道（n+4）：

00位———计数标志

01位～02位———未用

03位～04位———IN1、IN2标志

05位———出错标志

06位———计数值溢出，即计数值在-8388608～+8388607范围之外

15位～07位———未用

通道（n+5）：

记录出错信息

通道（n+6）、（n+7）：

存计数器当前值

5）闩锁计数模式

它的计数用IN1上升沿起动计数，起动计数后计数不停地进行，再送入IN1，将使计数又从零开始。

IN2控制闩锁，其上升沿起作用。上升沿进行闩锁，即在反映计数值的内部辅助继电器中被闩锁住，保持不变，而计数器计数不受影响。而再送入IN2，其上升沿又使当时计数值读入内部辅助继电器中，并又被闩锁住。

闩锁计数模式时DM、IR的使用情况，与门控的类似，只是计数模式设成5。

6）采样计数模式

采样计数模式是在给定的时间内进行计数。给定时间也称为采样时间，此时间值存于内部辅助继电器的（n+1）通道，并由n通道的01位时间设置信号使能。

计数的起动控制用IN1的上升沿。在起动计数前，采样时间可由时间设置信号使能，送入新值。自然，这时（n+1）通道的内容要作改变。

在采样时间相同时，其计数值代表速度，故这种计数模式可用于检测脉冲频率。

采样模式时的DM、IR的其它使用同门控制时的情况，只是计数模式设成6。

应该指出的是，4～6三种模式都没有外部输出，只能通过PLC的输出点产生输出，这在响应速度上是要受扫描周期影响的，故出于快速响应的要求，一般不用这三种模式。

提示：以上只是一种PLC的一种高速计数模块。其实，每种中大型PLC多都有几种不同规格与特性的高速计数模块，其细节与这里介绍的不可能完全相同。要准确使用可参阅有关说明书。