1.高速脉冲输出形式
S7-200晶体管输出型的PLC有高速脉冲串输出（PTO）和脉冲宽度调制出（PWM）两种方式。
（1）PTO（Pulse Train Output，脉冲串输出） PTO能输出频率可调的、占空比为50%的一串脉冲如图4.11-1所示（用户可以控制脉冲周期和脉冲数），多用于带有位置控制功能的步进驱动器或伺服驱动器。将输出脉冲的个数作为位置给定值输入，以实现定位控制功能；通过改变定位脉冲的输出频率，可以改变运动的速度。
（2）PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制） PWM能输出占空比可调的一串脉冲如图4.11-2所示（用户可以控制脉冲周期和脉冲宽度），用于直接驱动调速系统或运动控制系统的输出级，控制逆变主回路。
图4.11-1 PTO输出形式
图4.11-2 PWM输出形式
2.高速脉冲输出端子的确定
S7-200PLC的高速脉冲输出端子是不能随意选择的，必须按照系统指定的输出点Q0.0和Q0.1来选择。当Q0.0或Q0.1设置为PTO或PWM功能时，Q0.0或Q0.1输出点就不能当作普通的数字量输出使用，其输出波形不受输出过程映像寄存器的状态、输出强制或立即输出指令的影响。当不使用PTO/PWM发生器功能时，输出点Q0.0、Q0.1使用通用功能，输出由输出过程映像寄存器控制，输出过程映像寄存器决定输出信号波形的起始和结束状态，即决定脉冲输出波形从高电平或低电平开始和结束，使输出波形有短暂的不连续，为了减小这种不连续的有害影响，应注意以下两点。
1）可在起用PTO或PWM操作之前，将用于Q0.0和Q0.1的输出过程映像寄存器设为0。
2）PTO/PWM输出必须至少有10%的额定负载，才能完成从关闭至打开以及从打开至关闭的顺利转换，即提供陡直的上升沿和下降沿。
3.脉冲输出PLS指令
（1）PLS指令的功能 PLS指令使PLC输出端产生高速脉冲，用来驱动负载实现精确控制，如对步进电动机的控制。PLS指令的梯形图及语句表见表4.11-1。
表4.11-1 PLS指令的梯形图和语句表
PLS指令功能描述：使能有效时，检查用于脉冲输出（Q0.0或Q0.1）的特殊存储器位（SM），然后执行特殊存储器位定义的脉冲操作，从Q0.0或Q0.1输出高速脉冲。
（2）用于脉冲输出（Q0.0或Q0.1）的特殊标志寄存器 每个PTO/PWM发生器都对应一定数量的特殊寄存器，这些寄存器包括控制字节寄存器、状态字节寄存器和参数数值寄存器，见表4.11-2，用它们来控制高速脉冲的输出形式和输出状态及参数值。
表4.11-2 相关寄存器
说明：表4.11-2中SMB67控制PTO/PWM的Q0.0，SMB77控制PTO/PWM的Q0.1，SMW68/SMW78、SMW70/SMW80、SMD72/SMD82分别存放周期值、脉冲宽度值、脉冲数值。在多段脉冲串操作中，执行PLS指令前应在SMB166/SMB176中填入管线的总段数，在SMWl68/SMWl78中装入包络表的起始偏移地址并填好包络表的值。状态字节用于监视PTO发生器的工作。
PLS指令从PTO/PWM对应的寄存器中读取数据，使程序按寄存器中的值控制PTO/PWM发生器。因此执行PLS指令前，必须设置好这些寄存器。寄存器各位的功能见表4.11-3。表4.11-4作为一个快速参考，用其中的数值作为PTO/PWM控制字节的值来实现需要的操作。
表4.11-3 PTO/PWM控制寄存器
表4.11-4 PTO/PWM控制字节参考
（续）
4.PTO的应用
PTO按照给定的脉冲个数和周期输出一串方波（占空比50%）。PTO可以产生单段脉冲串或者多段脉冲串，来指定脉冲数和周期（以微秒或毫秒为增加量）。
（1）周期和脉冲数 周期的范围是50～65535μs或2～65535ms，为16位无符号数，时基有μs和ms两种，通过控制字节的第3位选择。如果设定的周期是奇数，会引起占空比的一些失真。脉冲数的范围是1～4294967295。
如果周期时间小于最小值，就把周期默认为最小值。如果指定脉冲数为0，就把脉冲数默认为1个脉冲。
状态字节中的PTO空闲位（SM66.7或SM76.7）为1时，则指示脉冲串输出完成，可根据脉冲串输出的完成调用中断程序。
（2）单段管线模式 PTO功能可输出多个脉冲串，允许脉冲串的排队，形成管线。当激活的脉冲串输出完成后，立即开始输出新的脉冲串，保证了脉冲串顺序输出的连续性。
PTO发生器有单段管线和多段管线（也称单段流水线和多段流水线）两种模式。
单段管线是指管线中每次只能存储一个脉冲串的控制参数。一旦启动了PTO起始段，就必须立即为下一个脉冲串更新控制寄存器，并再次执行PLS指令。第二个脉冲串的属性在管线一直保持到第一个脉冲串发送完成。第一个脉冲串发送完成，紧接着就输出第二个脉冲串，重复上述过程可输出多个脉冲串。输出多个脉冲串时，如果采用单段管线模式，编程比较复杂。
单段管线模式中的各段脉冲串可以采用不同的时间基准，但有可能造成脉冲串之间的不平稳过渡。但是，如果时间基准发生了变化或者在利用PLS指令捕捉到新脉冲之前，启动的脉冲串已经完成，那么脉冲串之间则可以做到平滑转换。
当管线满时，如果试图装入另一个脉冲串的控制参数，状态寄存器中的PTO溢出位（SM66.6或SM76.6）将置位。在检测到溢出后，必须手动清除这个位，以便恢复检测功能。当PLC进入RUN方式时，这个位初始化为0。
（3）单段PTO的编程步骤 通常，用一个子程序为单段操作的脉冲输出配置和初始化PTO，从主程序调用初始化子程序。使用首次扫描内存位（SM0.1）将脉冲输出初始化为0，并调用子程序，执行初始化操作。使用子程序调用时，随后的扫描不再调用该子程序，这样会降低扫描时间执行，程序结构更为合理。
从主程序建立初始化子程序调用后，用以下步骤建立控制逻辑，用于在初始化子程序中配置脉冲输出Q0.0或Q0.1。
1）设置控制字节。将值16#85（选择微秒增加）或值16#8D（选择ms增加）写入SMB67或SMB77，两个值均可启用PTO/PWM功能、选择PTO操作、设置脉冲数和周期值以及选择时基（μs或ms）。
2）在SMW68或SMW78中写入一个周期的字值。
3）在SMD72或SMD82中写入脉冲计数的双字值。
4）（选项）如果希望在脉冲串输出完成后立即执行相关功能，可以将脉冲串完成事件（中断事件19）附加于中断子程序，为中断编程，使用ATCH指令并执行全局中断启用指令ENI。
5）执行PLS指令，使S7-200为PTO发生器编程。
6）退出子程序。
对于单段PTO操作，如果要修改PTO的周期、脉冲数，可以在子程序或中断程序中执行：
1）根据要修改的内容，设置相应的控制字节值。
2）在SMW68或SMW78中写入新周期的一个字值。(www.xing528.com)
3）在SMD72或SMD82中写入新脉冲计数的一个双字值。
4）执行PLS指令，使S7-200为PTO发生器编程。用更新脉冲计数和脉冲时间信号波形输出开始之前，CPU必须完成所有进行中的PTO。
5）退出子程序或中断程序。
（4）多段管线模式
1）包络表。多段管线中，CPU在变量存储区（V）建立一个包络表。包络表中存储各个脉冲串的控制参数。多段管线用PLS指令启动。多段管线作业中，CPU自动从包络表中按顺序读出每个脉冲串的控制参数，并实施脉冲串输出。当执行PLS指令时，包络表内容不可改变。
包络表由包络段数和各段参数构成，包络表的格式见表4.11-5。
表4.11-5 多段PTO操作的包络表格式
包络表每段的长度都是8个字节，由周期值（16bit）、周期增量值（16bit）和脉冲计数值（32bit）组成。包络表中的参数表征了脉冲串的特性。在包络表中周期增量可以选择μs或ms，但在同一个包络表中的所有周期值必须使用同一个时间基准。
多段PTO操作的特点是编程简单，能够按照每个脉冲的个数自动增减周期。周期增量区的值为正值，则增加周期；周期增量区的值为负值，则减少周期；周期增量区的值为0，则周期不变。除周期增量为0外，每个输出脉冲的周期值都发生着变化。
如果在输出若干个脉冲后指定的周期增量值导致非法周期值，会产生溢出错误，则SM66.6或SM76.6被置为1，同时停止PTO功能，PLC的输出变为通用功能。另外，状态字节中的增量计算错误位（SM66.4或SM76.4）被置为1。
如果要人为地终止一个正进行中的PTO包络，只需要把状态字节中的用户终止位（SM66.5或SM76.5）置为1。
当PTO包络执行时，当前启动的段的编号保存在SMB166（或SMB176）。
2）计算包络表中的数值。PTO发生器的多段管线功能在实际应用中非常有用。例如，步进电动机的运动控制要求如图4.11-3所示。从A点到B点为起动加速过程，从B到C为恒速运行过程，从C到D为减速停止过程。根据控制要求列出PTO包络表。
图4.11-3 步进电动机的运动控制要求
步进电动机的运动控制分为3段（起动加速、恒速运行、减速停止），共需要4000个脉冲，即属于多段管线，需建立3段脉冲的包络表。起动和终止脉冲频率为2kHz，最大脉冲频率为10kHz。由于包络表中的值是用周期表示的，而不是用频率，需要把给定的频率值转换成周期值。起始和终止周期为500μs，相应于最大频率的周期为100μs。段1：加速运行，应在约200个脉冲时达到最大脉冲频率（10kHz）；段2：恒速运行，约4000-200-400=3400个脉冲；段3：减速运行，应在约400个脉冲时完成。
PTO发生器用来调整某一特定段每次脉冲周期的周期增量值Δ为
周期增量值Δ=（ECT-ICT）/Q
其中，ECT为该段的结束周期，ICT为该段的初始周期，Q为该段中的脉冲数量。
利用上式计算出段1的周期增量值Δ为-2，段2的周期增量值Δ为0，段3的周期增量值Δ为1。假设包络表存放在从VB200开始的V存储器区，则包络表见表4.11-6。该包络表给出了产生所要求信号波形的值，该包络表的值可以在用户程序中用指令放在V存储器中。
表4.11-6 包络表
（5）多段PTO的编程步骤 用一个子程序实现PTO初始化，首次扫描（SM0.1）时从主程序调用初始化子程序，执行初始化操作。
初始化操作步骤如下：
1）首次扫描（SM0.1）时将输出Q0.0或Q0.1复位（置0），并调用完成初始化操作的子程序。
2）在初始化子程序中，根据控制要求设置控制字节并写入SMB67或SMB77特殊存储器。如写入16#A0（选择μs递增）或16#A8（选择ms递增），两个数值表示允许PTO功能、选择PTO操作、选择多段操作以及选择时基（μs或ms）。
3）将包络表的首地址（16位）写入SMW168（或SMW178）。
4）在变量存储器V中，写入包络表的各参数值。一定要在包络表的起始字节中写入段数。在变量存储器V中建立包络表的过程也可以在一个子程序中完成，在此只需调用设置包络表的子程序。
5）设置中断事件并全局开中断。如果想在PTO完成后，立即执行相关功能，则必须设置中断，将脉冲串完成事件（中断事件号19）连接一中断程序。
6）执行PLS指令，使S7-200为PTO发生器编程，高速脉冲串由Q0.0或Q0.1输出。
7）退出子程序。
5.PWM的应用
PWM用来输出占空比可调的高速脉冲，用户可以控制脉冲的周期和脉冲宽度来完成特定的控制任务。
（1）周期和脉冲宽度 周期和脉宽时基为μs或ms，均为16位无符号数。周期的范围为50～65535μs或2～65535ms。若周期小于两个时基，则系统默认为两个时基。脉宽范围为0～65535μs或0～65535ms。若脉宽大于等于周期，占空比等于100%，输出连续接通；若脉宽等于0，占空比为0%，则输出断开。
（2）更新方式 改变PWM波形的方法有两种：同步更新和异步更新。
同步更新：不需改变时基时，可以用同步更新。执行同步更新时，波形的变化发生在周期的边缘，形成平滑转换。
异步更新：需要改变PWM的时基时，则应使用异步更新。异步更新使高速脉冲输出功能被瞬时禁用，与PWM波形不同步，这样会引起被控设备的振动。鉴于此原因，建议尽量使用同步更新，选择一个适合于所有周期时间的时间基准。
（3）PWM的编程步骤 通常，用一个子程序为单段操作的脉冲输出配置和初始化PWM，从主程序调用初始化子程序。使用首次扫描内存位（SM0.1）将脉冲输出初始化为0，并调用子程序，执行初始化操作。使用子程序调用时，随后的扫描不再调用该子程序，这样会降低扫描时间执行，程序结构更为合理。
从主程序建立初始化子程序调用后，用以下步骤建立控制逻辑，用于在初始化子程序中配置脉冲输出Q0.0或Q0.1。
1）用首次扫描位（SM0.1）使输出位复位为0，并调用初始化子程序。这样可减少扫描时间，程序结构更合理。
2）在初始化子程序中设置控制字节。如将16#D3（时基为μs）或16#DB（时基为ms）写入SMB67或SMB77，控制功能为允许PTO/PWM功能、选择PWM操作、设置更新脉冲宽度和周期数值以及选择时基（μs或ms）。
3）在SMW68或SMW78中写入一个字长的周期值。
4）在SMW70或SMW80中写入一个字长的脉宽值。
5）执行PLS指令，使S7-200为PWM发生器编程，并由Q0.0或Q0.1输出。
6）可为下一输出脉冲预设控制字节。在SMB67或SMB77中写入16#D2（μs）或16#DA（ms），控制字节中将禁止改变周期值，允许改变脉宽值。以后只要装入一个新的脉宽值，不用改变控制字节，直接执行PLS指令就可改变脉宽值。
7）退出子程序。
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