三菱电机小型PLC应用指南：中断、脉冲捕捉和测量功能

1.概要

本节主要说明了不受顺控程序（主程序）的运算周期的影响，将下述的中断功能作为触发信号，立即执行中断程序（中断子程序）的功能。

在一般的顺控程序处理中，由运算周期造成的延迟以及时间的偏差给机械动作带来影响，这样的情况可以得到改善。

1）输入中断功能［外部信号输入（X）的中断］

使用输入X000～X005的输入信号，中断一般的顺控程序，优先执行中断子程序。

此外，输入中断的执行时序，可以通过指定指针的编号，指定信号的上升沿或是下降沿中任意一个。

2）输入中断延迟功能［外部信号输入（X）的中断］

使用输入X000～X005的输入信号，中断一般的顺控程序，在以1ms为单位设定的延迟时间之后优先执行中断子程序。

此外，输入中断的执行时序，可以通过指定指针的编号，指定信号的上升沿或是下降沿中任意一个。

3）定时器中断功能［按固定周期动作的定时器中断］

按照10～99ms的固定周期间隔，中断一般的顺控程序，优先执行中断子程序。

4）高速计数器中断功能［增计数时的中断功能］

当高速计数器的当前值达到规定值时，中断一般的顺控程序，优先执行中断子程序。

5）脉冲捕捉功能

通过输入X000～X007的输入信号从OFF变为ON，特殊辅助继电器M8170～M8177被设置为中断处理。通过在一般的顺控程序中使用M8170～M8177，可以方便地获取在一般的输入处理中无法获取的ON宽度的信号。

但是，如果在1个运算周期中要执行几次ON／OFF这样的处理时，请使用输入中断功能。

6）脉宽／周期测量功能

通过输入X000、X001、X003、X004的输入信号OFF→ON，将输入信号上升沿的1／6μs环形计数器值保存到特殊数据寄存器中。此外，通过输入信号的ON→OFF，将输入信号下降沿的1／6μs环形计数器值保存到特殊数据寄存器中，同时将上升沿与下降沿的计数器值的差设定为1／60后，将脉宽（10μs单位）保存到特殊数据寄存器中。

设定为脉冲周期测量模式时，通过输入信号的OFF→ON，将上一次输入信号上升沿至此次输入信号上升沿的差设定为1／60后，将10_μs单位的脉冲周期保存到特殊数据寄存器中。

2.通用事项

（1）中断功能及脉冲捕捉功能的禁止方法

1）程序的中断范围的限制［中断功能、脉冲捕捉功能

a）编程方法：通过编写FNC05（DI）指令，可以设定中断禁止的区域。

在DI～EI指令之间（禁止中断区域）即使发生中断，也是被存储下来，在EI执行之后再执行。

b）程序举例：如图6-1所示。

c）注意事项：

①禁止中断用的特殊辅助继电器（M8050～M8059）不包括已经置ON中的中断输入。

该特殊辅助继电器对脉冲捕捉功能无效。

②禁止区域的时间较长时，虽然接收中断，但是转移到中断处理会延迟。

不需要禁止中断时，请只编写EI指令。未必一定需要DI指令。

图6-1 中断的允许及禁止

2）中断指针（每个中断子程序）的禁止中断［中断功能］

a）编程方法：分别准备了禁止中断用的特殊辅助继电器（M8050～M8059）。

在中断禁止标志位（M8050～M8059）为ON时，产生了禁止的中断，此后即使中断禁止标志位断开，也不执行中断程序，见表6-1。

表6-1 中断指针

①从RUN→STOP时清除。

b）程序举例：通过M20使M8053置ON时，来自X003的中断输入I301被禁止，如图6-2所示。

（2）相关事项

1）输入输出刷新功能（REF指令）的使用

通过中断程序控制输入继电器和输出继电器时，使用输入输出刷新指令（REF／FNC50），可获得最新的输入信息，并能立即输出运算结果，从而可以实现不受PLC运算周期影响的高速控制。

2）关于FROM／TO指令执行过程中的中断动作

通过特殊辅助继电器M8028的ON／OFF，实现以下的动作。

a）M8028＝OFF时，在FROM／TO指令执行过程中自动处于禁止中断的状态，不执行输入中断和定时器中断。

在此期间产生的中断会在执行完FROM／TO指令后被立即执行。

当M8028＝OFF，FROM／TO指令可以在中断程序中使用。

图6-2 禁止中断

b）M8028＝ON时，在FROM／TO指令执行过程中如产生中断，则中断执行，然后执行中断程序。

但是，当M8028＝ON时，不能在中断子程序中使用FROM／TO指令。

（3）使用上的注意事项（通用）

说明了使用中断功能和脉冲捕捉功能时的通用的注意要点。

关于各中断功能个别的注意要点，会在各中断功能的说明中解释。

1）关于发生多个中断时的处理

依次发生多个中断时，先发生的优先执行，完全同时产生时，指针编号小的优先执行。

在执行中断子程序的过程中，其他的中断被禁止。

2）想实现双重中断（中断中的中断）时［中断功能］

一般的中断子程序（程序）中禁止中断。FX3U、FX3UC的情况下，如果在中断子程序中编写EI（FNC04）、DI（FNC05）时，可以接收到双重的中断。FX3G PLC中不能执行双重中断。

3）关于使用定时器时的动作［中断功能］

使用普通的定时器不能执行计时，除此以外，使用1ms的累计定时器时也需要注意。中断子程序中的定时器，请使用子程序用定时器T192～T199。

4）禁止重复使用输入［输入中断（有／无延迟功能）、脉冲捕捉功能］

输入X000～X007用于高速计数器、输入中断、脉冲捕捉以及SPD、ZRN、DSZR、DVIT指令和通用输入。因此，请勿重复使用输入端子。

5）使用SFC程序（STL指令）时

使用SFC程序（STL指令）时，在中断程序中请勿使用SET指令或OUT指令驱动状态S。

6）关于已经置ON的软元件的动作［中断功能］

中断子程序中被置ON的软元件，在结束子程序后仍然被保持。此外，对定时器和计数器执行RST指令后，定时器和计数器的复位状态也被保持。

这些软元件在子程序内、或是子程序外执行复位和OFF运算时，请使该指令断开。

a）输出被保持的例子：有对X001进行计数的C0，当X000从OFF变为ON时，中断程序I001只执行1个扫描，计数器复位后输出Y007的程序。

①程序举例，如图6-3所示。

②时序图，如图6-4所示。

图6-3 程序举例

图6-4 时序图

b）复位被保持的输出的例子（对策）。

①程序举例，如图6-5所示。

图6-5 程序举例

②时序图，如图6-6所示。

图6-6 时序图

3.输入中断（通过外部信号中断）［不使用延迟功能］

（1）输入中断（通过外部信号中断）［不使用延迟功能］

1）概要

使用输入X000～X005的输入信号，执行中断子程序。

2）用途

由于可以不受PLC的运算周期的影响处理外部输入信号，所以适用于执行高速控制和获取短时间脉冲。

3）基本程序（见图6-7）

图6-7 编程要领

4）中断指针（6点）的编号及动作（见表6-2）。

表6-2 输入中断指针

①从RUN→STOP时清除。

5）输入中断的个别禁止方法

在程序中使M8050～M8055置ON后，则其各自对应的输入编号的中断被禁止（对应内容参考表6-2）。

6）注意要点

a）禁止输入的重复使用：用作为中断指针的输入继电器的编号，请勿与使用相同输入范围的“高速计数器”、“脉冲捕捉功能”、“脉冲密度（FNC56）”等应用指令重复。

b）关于输入滤波器的自动调节：指定了输入中断指针I□0□后，输入继电器的输入滤波器会被自动更改为高速读取用。

因此，不需要使用REFF（FNC51）指令和特殊数据寄存器D8020（输入滤波器的调节）更改滤波器的调节。

此外，没有作为输入中断指针使用的输入继电器的输入滤波器以10ms（初始值）动作。

c）输入中断的脉宽：为了能通过外部信号执行输入中断，所以需要输入表6-3所示的宽度以上的ON信号，或是OFF信号。

表6-3 输入中断的脉宽

①使用5μs的输入滤波常数时，以及用高速计数器读取50～100kHz的脉冲时，请按如下所示设置：接线长度请勿超出5m；在输入端子中连接1.5kΩ（1W以上）的漏电阻，与主机的输入电流相符合，对方一侧机器的开路集电极型晶体管输出的负载电流需要在20mA以上。

d）指针编号的重复使用：对象I001和I000等那样的同一输入的上升沿中断和下降沿中断，不能被同时编写。

7）程序举例

a）上升沿外部输入中断和输出刷新（REF指令）的组合使用：通过外部输入（X000）的上升沿，即刻使输出Y007置ON的程序，如图6-8所示。

图6-8 程序举例

注：对使用REF（FNC 50）指令刷新的输入／输出的点数必须指定8的倍数。指令了8的倍数

以外时，会出现运算错误，REF（FNC50）指令不能执行。

b）输入中断和输入刷新（REF指令）的组合使用：使用最新的输入信息执行中断处理的程序，如图6-9所示。

图6-9 程序举例

注：同图6-8一样。

c）输入发生次数的计数（与单相高速计数器相同）：对外部输入进行计数的程序，如图6-10所示。

图6-10 程序举例

d）短时间脉冲的捕捉：短时间脉冲为ON后，在一定时间之内保持ON的程序，如图6-11所示。

图6-11 程序举例

（2）实用程序举例（短时间脉宽的测量程序）（见图6-12）

如果使用累计型的1ms定时器或是特殊数据寄存器D8099（高速环形计数器），就可以以1ms或是0.1ms为单位测量短时间的脉冲宽度。

1）使用累计型的1ms定时器测量短时间脉冲宽度的程序举例（见图6-13）。

程序举例的时序图，如图6-14所示。

图6-12 程序要求

图6-13 程序举例

图6-14 时序图

2）使用高速环形计数器测量短时间的脉冲宽度的程序举例（仅适用于FX3U、FX3UC PLC）（见图6-15）

图6-15 程序举例

4.输入中断（通过外部信号中断）［使用延迟功能］

（1）概要

在输入中断中，有以1ms为单位的延迟执行中断子程序的功能。通过执行以下格式的程序来指定要延迟的时间。(www.xing528.com)

如使用该延迟功能，那么在调整输入中断中使用的传感器的安装位置时，就可以进行与实际位置没有偏差的电气调节。

（2）编程要领（见图6-16）

（3）时序图（见图6-17）

5.定时器中断

（1）定时器中断（一定周期的中断）

1）概要

不受PLC运算周期的影响，每隔10～99ms执行一次中断程序。

2）用途

适用于当主程序的运算周期较长时，对特定程序进行高速处理，或者需要在顺控运算时

图6-16 编程要领

①指定延迟时间的程序：在图中的指定延迟时间的程序，必须要编写在中断子程序的开头位置中。由于这个程序是模板程序，所以届时只需要更改延迟时间。此外，该指定延迟时间的程序，只可以使用常数（K）或是数据寄存器（D）。

②中断程序的终止。

间隔一定时间执行程序时的情况。

3）基本程序（见图6-18）

图6-17 时序图

4）定时器中断指针（3点）的编号及动作（见表6-4）

图6-18 编程要领

每隔指定的中断循环时间（10～99ms），执行中断子程序。在PLC的运算周期以外，需要循环中断处理的控制中使用。

表6-4 定时器中断指针

①从RUN→STOP时清除。

注意：定时器中断时间设定在9ms以下时，在以下情况下有可能出现不能按照正确的周期处理定时器中断，所以建议在10ms以上使用。

①中断程序的处理时间较长时；

②主程序中使用了处理时间较长的指令时。

5）注意要点

①指针编号（I6、I7、I8）不能重复使用；

②在程序中接通M8056～M8058后，其各自对应的定时器中断被禁止。

6）程序举例

每隔10ms对数据进行加法运算，并与设定值比较的程序举例，如图6-19所示。

图6-19 程序举例

（2）实用程序举例（应用指令的定时器中断程序）

RAMP（FNC 67）、HKY（FNC 71）、SEGL（FNC 74）、ARWS（FNC 75）、PR（FNC77）指令是与扫描时间同步的，执行一连串动作的指令。

在这些指令中，由于会出现整体时间过长或在时间波动上有问题，所以使用定时器中断，使指令按照一定时间间隔执行。

此外，未使用定时器中断时，请使用恒定扫描模式。

1）HKY（FNC71）指令的定时器中断处理（见图6-20）

图6-20 程序举例

2）RAMP（FNC 67）指令的定时器中断处理

使用10ms的定时器中断，编写如下所示的斜坡信号输出回路。

a）斜坡输出模型：D4被作为计算执行次数用的寄存器而占用，如图6-21所示。

图6-21 斜坡输出模型

b）程序：如图6-22所示。

6.计数器中断（根据高速计数器的计数到位来中断）

（1）概要

使用高速计数器的当前值的中断。

（2）用途

与DHSCS（FNC 53）的比较置位指令一起使用，当高速计数器的当前值达到规定值时执行中断程序。

图6-22 程序举例

（3）基本程序（见图6-23）

图6-23 编程要领

注：更改数据寄存器等中指定的比较值时，这个值在执行END指令时被更新。

（4）定时器中断指针（6点）的编号及动作（见表6-5）

表6-5 定时器中断指针

①从RUN→STOP时清除。

（5）使用高速计数器执行中断输出（Y、M）的ON／OFF

根据高速计数器的当前值，仅仅执行ON／OFF输出继电器（Y）和辅助继电器（M）的控制时，使用DHSCS（FNC 53）、DHSCR（FNC 54）、DHSZ（FNC 55）指令可以简单地编程。

（6）注意要点

a）指针编号的重复：不能重复使用指针编号。

b）中断的禁止：在程序中使特殊辅助继电器M8059为ON后，则所有的计数器中断都被禁止。

7.脉冲捕捉功能［M8170～M8177］

脉冲捕捉功能是指，PLC能够准确的捕捉到通常容易被遗漏的短信号。脉冲捕捉功能在执行中断处理时，因可以作为一般触点所以编程内容及其简单。

执行FNC04（EI）指令后，当输入继电器X000～X007从OFF变为ON时，特殊辅助继电器M8170～M8177通过中断处理被置位。

在FX3G PLC中，不需要FNC04（EI）指令。

（1）输入编号和特殊辅助继电器的分配（见表6-6）

表6-6 输入编号和特殊辅助继电器

①从STOP→RUN时清除。

②仅对应FX3U、FX3UC PLC。

（2）程序举例（见图6-24）

（3）使用注意事项

①为了再次读取输入，需要通过程序对被置位的软元件进行复位；因此被置位的软元件到被复位之前，不能读取新的输入。

②需要读取连续的短时间脉冲（输入信号）时，请使用外部输入中断功能或高速计数器功能。

③不需要调节滤波器的程序。

④与分别禁止中断用的辅助继电器M8050～M8055的动作无关而执行。

图6-24 程序举例

注：在5μs情况下使用脉冲捕捉功能时，以及用高速计数器读取50～100kHz的响应频率的脉冲时，请如下

所示设置：接线长度请勿超出5m；在输入端子中连接1.5kΩ（1W以上）的漏电阻，与主机的输入电

流相符合，对方一侧机器的开集电极型晶体管输出的负载电流需要在20mA以上。

（4）应用案例（自动照明控制系统）

1）系统图（见图6-25）

图6-25 自动照明控制系统

2）动作要求

大厅入口的自动照明系统，在入口处设置传感器，探知是否有人出入，控制照明在一段时间内的断路器。传感器在捕捉是否有人进出时，如人的行动很快的话，对于短信号的捕捉有可能遗漏，但是通过PLC控制，即使是一瞬间的动作也不会遗漏，对短时间信号能够迅速捕捉及进行执行。因此，通过脉冲捕捉功能可以达到准确无误的控制效果。

3）I／O分配（FX3G PLC，见表6-7）

表6-7 I／O分配

图6-26 程序

5）程序说明

程序说明见时序图，如图6-27所示。

执行中断允许指令EI（中断允许）后，当X00～X07从OFF变为ON时，特殊辅助继电器M8170～M8177通过中断处理立即置位。再次使用M8170～M8177时，需要手动复位。

8.脉宽／周期测量功能［M8075～M8083、D8074～D8097］

脉宽／周期测量功能将根据输入信号的上升沿或者下降沿，将（1／6）μs环形计数器值保存到特殊数据寄存器中。此外，将上升沿和下降沿的计数器值的差（脉宽）或者从上一次上升沿至此次上升沿的计数器值的差（脉冲周期）设定为1／60后，将脉宽（10μs单位）／脉冲周期保存到特殊数据寄存器中。

脉宽／周期测量功能通过描述以M8075为触点的程序来激活，接着使用OUT指令指定脉宽／周期测量标志位，设定使用的输入端子。

图6-27 时序图

脉宽／周期测量定功能有效时，在RUN过程中，脉宽／周期测量功能一直动作。特殊辅助继电器和特殊数据寄存器的分配，见表6-8。

表6-8 脉宽／周期测量定功能

①D8078、D8079不被更新。

②可测量脉宽最小为10_μs，最大为100s。可测量脉冲周期最小为20_μs。

（1）程序举例

1）脉宽测量

测量X000输入信号的脉宽，如图6-28所示。

图6-28 脉宽测量程序

2）脉冲周期测量

测量X000输入信号的脉冲周期，如图6-29所示。

时序图，如图6-30所示。

将PLC从STOP→RUN后的输入信号初次为上升沿时，或者将脉冲周期测量模式（M8080）从OFF变为ON后的输入信号初次为上升沿时，不执行脉冲周期测量。D8078、D8079不被更新。在输入信号下一次变为上升沿时，执行脉冲周期测量。D8078、D8079被更新。

图6-29 脉冲周期测量程序

图6-30 时序图

此外，脉冲输入中断时，请OFF脉宽／周期测量设定标志位1个运算周期以上。如果没OFF1个运算周期以上时，将下面［a］的周期作为脉冲周期保存。

3）信号延迟时间的测量测量X000输入信号上升沿与X001输入信号上升沿的延迟时间，如图6-31所示。

注：环形计数器为包括最高位在内的32位数据。在DSUB（FNC21）指令中，将最高位作为符号位进行处理，因此不能得到正确的值。请增加虚线内的处理。

图6-31 信号延迟时间的测量程序

（2）使用时的注意事项

①脉宽／周期测量功能和输入中断可以在同一输入端子中同时使用。

②在 脉 宽／周 期 测 量 功 能、SPD（FNC56）指 令、DSZR（FNC150）指 令、ZRN（FNC156）指令中，输入端子重复时，指令执行时会发生运算错误。

③使用了脉宽／周期测量功能的输入，就不能再使用脉冲捕捉功能。

④在脉宽／周期测量功能和高速计数器中，输入端子重复时，会发生语法错误。

⑤使用脉宽／周期测量功能时，请将输入4通道的合计频率设置在50kHz以内。

⑥将脉宽／周期测量功能和高速计数器组合使用时，将会对高速计数器的综合频率产生影响。