如何设置高速计数器？

PLC的普通计数器的计数过程与扫描工作方式有关，CPU通过每一个扫描周期读取一次被测信号的方法来捕捉被测信号的上升沿，被测信号的频率较高时，会丢失计数脉冲，因此普通计数器的最高工作频率一般仅有几十赫兹。高速计数器（HSC）可以对发生速率快于程序循环OB执行速率的事件进行计数。

1.编码器

高速计数器一般与增量式编码器一起使用，后者每圈发出一定数量的计数脉冲和一个复位脉冲，作为高速计数器的输入。编码器有以下几种类型：

（1）增量式编码器

光电增量式编码器的码盘上有均匀刻制的光栅。码盘旋转时，输出与转角的增量成正比的脉冲，需要用计数器来计脉冲数。有3种增量式编码器：

1）单通道增量式编码器内部只有1对光耦合器，只能产生一个脉冲列。

2）双通道增量式编码器又称为A/B相或正交相位编码器，内部有两对光耦合器，输出相位差为90°的两组独立脉冲列。正转和反转时两路脉冲的超前、滞后关系相反（见图3-77），如果使用A/B相编码器，PLC可以识别出转轴旋转的方向。

A/B相正交计数器可以选择1倍频模式（见图3-78）和4倍频模式（见图3-79），1倍频模式在时钟脉冲的每一个周期计1次数，4倍频模式在时钟脉冲的每一个周期计4次数。

图3-77 A/B相编码器的输出波形图

a）正转 b）反转

（2）绝对式编码器

N位绝对式编码器有N个码道，最外层的码道对应于编码的最低位。每一码道有一个光耦合器，用来读取该码道的0、1数据。绝对式编码器输出的N位二进制数反映了运动物体所处的绝对位置，根据位置的变化情况，可以判别出旋转的方向。

图3-78 1倍频A/B相计数器波形

图3-79 4倍频A/B相计数器波形

2.高速计数器使用的输入点

S7-1200的系统手册给出了各种型号的CPU的HSC1～HSC6分别在单向、双向和A/B相输入时默认的数字量输入点，以及各输入点在不同的计数模式的最高计数频率。

HSC1～HSC6的实际计数值的数据类型为DInt，默认的地址为ID1000～ID1020，可以在组态时修改地址。

3.高速计数器的功能

（1）HSC的工作模式

HSC有4种高速计数工作模式：具有内部方向控制的单相计数器，具有外部方向控制的单相计数器，具有两路时钟脉冲输入的双相计数器和A/B相正交计数器。

每种HSC模式都可以使用或不使用复位输入。复位输入为TRUE时，HSC的实际计数值被清除。直到复位输入变为FALSE，才能启动计数功能。(www.xing528.com)

（2）频率测量功能

某些HSC模式可以选用3种频率测量的周期（0.01s、0.1s和1.0s）来测量频率值。频率测量周期决定了多长时间计算和报告一次新的频率值。得到的是根据信号脉冲的计数值和测量周期计算出的频率平均值，频率的单位为Hz（每秒的脉冲数）。

（3）周期测量功能

使用“扩展高速计数器”指令CTRL_HSC_EXT，可以按指定的时间周期，用硬件中断的方式测量出被测信号的周期数和精确到μs的时间间隔，从而计算出被测信号的周期。

4.高速计数器的组态步骤

在用户程序使用HSC之前，应为HSC组态，设置HSC的计数模式。某些HSC的参数在设备组态中初始化，以后可以用程序来修改。

1）打开PLC的设备视图，选中其中的CPU。选中巡视窗口的“属性”选项卡左边的高速计数器HSC1的“常规”，用复选框选中“启用该高速计数器”。

2）选中左边窗口的“功能”（见图3-80），在右边窗口设置下列参数：

使用“计数类型”下拉式列表，可选“计数”“时间段”“频率”或“运动控制”。如果设置为“时间段”和“频率”，使用“频率测量周期”下拉式列表，可以选择0.01s、0.1s和1.0s。

图3-80 高速计数器的功能设置

使用“工作模式”下拉式列表，可选“单相”“两相位”“A/B计数器”或“AB计数器4倍频”。使用“计数方向取决于”下拉式列表，可选“用户程序（内部方向控制）”或“输入（外部方向控制）”。用“初始计数方向”下拉式列表选择“增计数”或“减计数”。

3）选中图3-81左边窗口的“复位为初始值”，可以设置“初始计数器值”和“初始参考值”。如果勾选了“使用外部复位输入”复选框，用下拉式列表选择“复位信号电平”是高电平有效还是低电平有效。

4）选中图3-81左边窗口的“事件组态”，可以用右边窗口的复选框激活下列事件出现时是否产生中断（见图3-82）：计数器值等于参考值、出现外部复位事件和出现计数方向变化事件。可以输入中断事件名称或采用默认的名称。生成硬件中断组织块OB40后，将它指定给计数值等于参考值的中断事件。

图3-81 设置高速计数器的初始值与复位信号

5）选中图3-81左边窗口的“硬件输入”，在右边窗口可以组态该HSC使用的时钟发生器输入、方向输入和复位输入的输入点。可以看到可用的最高频率。

6）选中图3-81左边窗口的“I/O地址”，可以在右边窗口修改HSC的起始地址。默认的起始地址为1000。

5.设置数字量输入的输入滤波器的滤波时间

CPU和信号板的数字量输入通道的输入滤波器的滤波时间默认值为6.4ms，如果滤波时间过大，输入脉冲将被过滤掉。对于高速计数器的数字量输入，使用期望的最小脉冲宽度设置对应的数字量输入滤波器。本例的输入脉冲宽度为1ms，选用CPU的数字量输入的输入滤波时间列表中的0.8ms。如果改变了脉冲宽度，应同时改变输入滤波器的滤波时间。

图3-82 高速计数器的事件组态