高速脉冲输出功能可以使PLC在指定的输出点上产生高速的PWM（脉宽调制）脉冲或输出频率可变的PTO脉冲，可以用于步进电动机和直流伺服电动机的定位控制和调速。在使用高速脉冲输出功能时，CPU模块应选择晶体管输出型，以满足高速脉冲输出的频率要求。
1.高速脉冲输出占用的输出端子
S7-200有PTO、PWM两台高速脉冲发生器。PTO脉冲串功能可输出指定个数、指定周期的方波脉冲（占空比50%）；PWM功能可输出脉宽变化的脉冲信号，用户可以指定脉冲的周期和脉冲的宽度。若一台发生器指定给数字输出点Q0.0，另一台发生器则指定给数字输出点Q0.1。当PTO、PWM发生器控制输出时，将禁止输出点Q0.0、Q0.1的正常使用；当不使用PTO、PWM高速脉冲发生器时，输出点Q0.0、Q0.1恢复正常的使用，即由输出映像寄存器决定其输出状态。
2.脉冲输出（PLS）指令
脉冲输出（PLS）指令功能为：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。指令格式见表5-13。
表5-13 脉冲输出（PLS）指令格式
3.指令功能
脉冲输出（PLS）指令，在EN端口执行条件存在时，检测脉冲输出特殊存储器的状态，然后激活所定义的脉冲操作，从Q端口指定的数字输出端口输出高速脉冲。
PLS指令可在Q0.0和Q0.1两个端口输出可控的PWM脉冲和PTO高速脉冲串波形。由于只有两个高速脉冲输出端口，所以PLS指令在一个程序中最多使用两次。高速脉冲输出和输出映像寄存器共同对应Q0.0和Q0.1端口，但Q0.0和Q0.1端口在同一时间只能使用一种功能。在使用高速脉冲输出时，两输出点将不受输出映像寄存器、立即输出指令和强制输出的影响。
4.高速脉冲输出所对应的特殊标志寄存器
每个PTO/PWM发生器都有：一个控制字节（8位）、一个脉冲计数值（无符号的32位数值）和一个周期时间和脉宽值（无符号的16位数值）。这些值都放在特定的特殊存储区（SM），见表5-14。执行PLS指令时，S7-200读这些特殊存储器位（SM），然后执行特殊存储器位定义的脉冲操作，即对相应的PTO/PWM发生器进行编程。
表5-14 脉冲输出（Q0.0或Q0.1）的特殊存储器
（续）
每个高速脉冲输出都有一个状态字节，监控并记录程序运行时某些操作的相应状态。可以通过编程来读取相关位状态。表5-14是具体的状态字节功能。
通过对控制字节的设置，可以选择高速脉冲输出的时间基准、具体周期、输出模式（PTO/PWM）以及更新方式等，是编程时初始化操作中必须完成的内容。表5-14是各控制位具体功能。
所有控制位、周期、脉冲宽度和脉冲计数值的默认值均为零。向控制字节（SM67.7或SM77.7）的PTO/PWM允许位写入零，然后执行PLS指令，将禁止PTO或PWM波形的生成。
5.对输出的影响
PTO/PWM生成器和输出映像寄存器共用Q0.0和Q0.1。在Q0.0或Q0.1使用PTO或PWM功能时，PTO/PWM发生器控制输出，并禁止输出点的正常使用，输出波形不受输出映像寄存器状态、输出强制以及执行立即输出指令的影响；在Q0.0或Q0.1位置没有使用PTO或PWM功能时，输出映像寄存器控制输出，所以输出映像寄存器决定输出波形的初始和结束状态，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：
1）可在起用PTO或PWM操作之前，将用于Q0.0和Q0.1的输出映像寄存器设为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。
6.PWM脉冲输出设置
（1）PWM脉冲含义及周期、脉宽设置要求
PWM脉冲是指占空比可调而周期固定的脉冲。其周期和脉宽的增量单位可以设为微秒（μs）或毫秒（ms），周期变化范围分别为50～65535μs和2～65535ms。周期设置时，设置值应为偶数，若设为奇数会引起输出波形占空比的轻微失真。周期设置值应大于2，若设置值小于2，系统将默认为2。
（2）PWM脉冲波形更新方式
由于PWM占空比可调，且周期可设置，所以存在脉冲连续输出时的波形更新问题。系统提供了同步更新和异步更新两种波形的更新方式。
同步更新：PWM脉冲输出的典型操作是周期不变而变化脉冲宽度，由于不需要改变时间基准，可以使用同步更新。同步更新时，波形的变化发生在周期的边缘，可以形成平滑转换。
异步更新：若在脉冲输出时要改变时间基准，就要使用异步更新方式。异步更新会造成PWM功能瞬间被禁止，使得PWM波形转换时不同步，可能会引起被控设备的振动，所以应尽量避免使用异步更新。
（3）PWM脉冲输出设置
下面以Q0.0为脉冲输出端，介绍PWM脉冲输出的设置步骤。
①使用初始化脉冲触点SM0.1，调用PWM脉冲，输出初始化操作子程序。这个结构可以使系统在后续的扫描过程中，不再调用这个子程序，从而减少了扫描时间，且程序更为结构化。
②在初始化子程序中，将16#D3（2#11010011）写入SMB67控制字节中。设置内容为脉冲输出允许；选择PWM方式；使用同步更新；选择以微秒为增量单位；可以更新脉冲宽度和周期。
③向SMW68中写入希望的周期值。
④向SMD70中写入希望的脉冲宽度。
⑤执行PLS指令，开始输出脉冲。
⑥若要在后续程序运行中修改脉冲宽度，则向SMB67中写入16#D2（2#11010010），即可以改变脉冲宽度，但不允许改变周期值。再次执行PLS指令。
在上面初始化子程序的基础上，若要改变脉冲宽度，则执行以下步骤：
①调用一个子程序，把所需脉冲宽度写入SMD70中。(www.xing528.com)
②执行PLS指令。
7.PTO的使用
PTO是可以指定脉冲数和周期的占空比为50%的高速脉冲串的输出。状态字节中的最高位（空闲位）用来指示脉冲串输出是否完成。可在脉冲串完成时启动中断程序，若使用多段操作，则在包络表完成时启动中断程序。
（1）周期和脉冲数
周期范围从50～65，535μs或从2～65，535ms，为16位无符号数，时基有μs和ms两种，通过控制字节的第三位选择。注意：
如果周期小于2个时间单位，则周期的默认值为2个时间单位。
周期设定为奇数微秒或毫秒（例如75ms），会引起波形失真。
脉冲计数范围从1～4，294，967，295，为32位无符号数，如设定脉冲计数为0，则系统默认脉冲计数值为1。
（2）PTO的种类及特点
PTO功能可输出多个脉冲串，现用脉冲串输出完成时，新的脉冲串输出立即开始。这样就保证了输出脉冲串的连续性。PTO功能允许多个脉冲串排队，从而形成流水线。流水线分为两种：单段流水线和多段流水线。
单段流水线是指流水线中每次只能存储一个脉冲串的控制参数，初始PTO段一旦启动，必须按照对第二个波形的要求立即刷新SM，并再次执行PLS指令，第一个脉冲串完成，第二个波形输出立即开始，重复这一步骤可以实现多个脉冲串的输出。
单段流水线中的各段脉冲串可以采用不同的时间基准，但有可能造脉冲串之间的不平稳过渡。输出多个高速脉冲时，编程复杂。
多段流水线是指在变量存储区V建立一个包络表。包络表存放每个脉冲串的参数，执行PLS指令时，S7-200 PLC自动按包络表中的顺序及参数进行脉冲串输出。包络表中每段脉冲串的参数占用8个字节，由一个16bit周期值（2B）、一个16bit周期增量值△（2B）和一个32bit脉冲计数值（4B）组成。包络表的格式见表5-15。
表5-15 包络表的格式
注意：周期增量值“△”为整数微秒或毫秒。
多段流水线的特点是编程简单，能够通过指定脉冲的数量自动增加或减少周期，周期增量值△为正值会增加周期，周期增量值△为负值会减少周期，若△为零，则周期不变。在包络表中，所有脉冲串必须采用同一时基，在多段流水线执行时，包络表的各段参数不能改变。多段流水线常用于步进电动机的控制。
（3）多段流水线PTO初始化和操作步骤
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。以后的扫描不再调用该子程序，这样减少扫描时间，程序结构更好。
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，并写入SMB67或SMB77特殊存储器。如写入16#A0（选择微秒递增）或16#A8（选择毫秒递增），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（微秒或毫秒）。
③将包络表的首地址（16位）写入在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，则需设置中断，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/PWM发生器编程，高速脉冲串由Q0.0或Q0.1输出。
⑦退出子程序。
8.高速脉冲输出指令应用举例
如图5-5所示为使用多段管线PTO方式控制直流伺服电动机进行精确定位的控制系统。控制中遵循图5-5中所画运行轨迹，并可以实现任意时刻停止直流伺服电动机。梯形图如图5-6所示。
图5-5 直流伺服电动机控制系统
编程前首先选择高速脉冲发生器为Q0.0，并确定PTO为3段流水线。设置控制字节SMB67为16#A0表示允许PTO功能、选择PTO操作、选择多段操作以及选择时基为微秒，不允许更新周期和脉冲数。建立3段的包络表，并将包络表的首地址装入SMW168。PTO完成调用中断程序，使Q1.0接通。PTO完成的中断事件号为19。用中断调用指令ATCH将中断事件19与中断程序INT-0连接，并全局开中断。执行PLS指令，退出子程序。本例题的主程序、初始化子程序和中断程序如图5-6所示。
9.PTO指令应用实例
PWM应用举例。设计程序，从PLC的Q0.0输出高速脉冲。该串脉冲脉宽的初始值为0.1s，周期固定为1s，其脉宽每周期递增0.1s，当脉宽达到设定的0.9s时，脉宽改为每周期递减0.1s，直到脉宽减为0。以上过程重复执行。
分析：因为每个周期都有操作，所以须把Q0.0接到I0.0，采用输入中断的方法完成控制任务，并且编写两个中断程序，一个中断程序实现脉宽递增，一个中断程序实现脉宽递减，并设置标志位，在初始化操作时，使其置位，执行脉宽递增中断程序；当脉宽达到0.9s时，使其复位，执行脉宽递减中断程序。在子程序中完成PWM的初始化操作，选用输出端为Q0.0，控制字节为SMB67，控制字节设定为16#DA（允许PWM输出，Q0.0为PWM方式，同步更新，时基为毫秒，允许更新脉宽，不允许更新周期）。程序如图5-7所示。
图5-6 梯形图
图5-7 程序
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