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西門子S7-1200高速脈沖采集功能和應(yīng)用
在工業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)采集和處理中，經(jīng)常會遇到如流量、轉(zhuǎn)速、扭矩等高速脈沖信號形式的傳感器。這種類型的傳感器精確度高，抗干擾能力強(qiáng)，得到技術(shù)人員的青睞。本文在項目的基礎(chǔ)上，舉例說明西門子S7-1200高速脈沖采集功能和應(yīng)用。
1. 1200系列CUP高速計數(shù)通道簡介
西門子s7-1200系列CPU模塊 一般都自帶3-6路高速脈沖采集通道，如圖1所示，其獨(dú)立于CPU的掃描周期進(jìn)行計數(shù)，可測量單項脈沖頻率最高為100KHz，雙向或A/B相最高為30KHz，除用來計數(shù)外還可用來進(jìn)行頻率測量，高速計數(shù)器還可用于連接增量型旋轉(zhuǎn)編碼器，用戶通過對硬件組態(tài)和調(diào)用相關(guān)指令塊來使用此功能。
西門子1200系列CUP高速計數(shù)通道
2. 高速計數(shù)器的工作模式
高速計數(shù)器定義為以下5中工作模式
< 計數(shù)器，外部反向控制。
<單相計數(shù)器，內(nèi)部方向控制。
<雙向增/減計數(shù)器，雙脈沖輸入。
< A/B相正交脈沖輸入。
<監(jiān)控PTO輸出。
每種高速計數(shù)器有兩種工作狀態(tài)。
<外部復(fù)位，無啟動輸入。
<內(nèi)部復(fù)位，無啟動輸入。
注意：所有的技術(shù)器只需要在組態(tài)時直接啟用高速計數(shù)器即可，不需要再在程序里面設(shè)置啟動條件。
西門子1200系列CPU高速計數(shù)器硬件輸入定義與工作模式
3. 高速計數(shù)器尋值
如圖3所示為西門子1200系列CPU高速計數(shù)器尋址，在高速計數(shù)測量時，測量到的數(shù)據(jù)都被存在一個映像區(qū)內(nèi)，數(shù)據(jù)為32位雙整形有符號數(shù)。只要在硬件配置里組態(tài)了高速計數(shù)器，不許調(diào)用相關(guān)指令，直接讀取默認(rèn)地址中的數(shù)即可。
例如：默認(rèn)HSC1通道的尋址地址為ID1000 ，把HSC配置為計數(shù)模式，則ID1000的值就是當(dāng)前的計數(shù)值，當(dāng)把HSC配置為頻率測量模式，則ID1000的值就是當(dāng)前的頻率值。在進(jìn)行硬件配置時尋址地址可以人為*定，一般不做特殊要求時，最好為默認(rèn)值。
西門子1200系列CPU高速計數(shù)器尋址
4. 頻率測量
通常，如高速脈沖型式的傳感器，如流量傳感器，轉(zhuǎn)速扭矩傳感器等，測量其相應(yīng)的流量，轉(zhuǎn)速、扭矩等，最終都是先得到其頻率值，再對頻率直接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即可得到相應(yīng)的流量、轉(zhuǎn)速、扭矩等物理量。S71200系列CPU直接可以通過硬件組態(tài)，將計數(shù)通道設(shè)置為頻率測量。S71200系列CPU高速脈沖采集頻率測量功能，有3種不同的評率測量周期：1.0秒，0.1秒和0.01秒，不同工況需求下，可以選擇不同的測量周期。
5. 高速計數(shù)器指令
通過這一指令模塊，可以在線改變其參數(shù)。如果不需要更改參數(shù)，就不需要調(diào)用此指令模塊，直接在程序里面訪問尋址地址即可。
高速計數(shù)器指令
6. 高速脈沖計數(shù)應(yīng)用舉例
遇到的一個例子，來說明西門子S71200系列PLC高速脈沖采集的用法。
DC24V脈沖信號的轉(zhuǎn)速扭矩傳感器
工況：如圖所示的扭矩轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)速碼盤數(shù)為60，扭矩-50N.m-50 N.m對應(yīng)5K-15K脈沖。
下面介紹其硬件組態(tài)和數(shù)據(jù)處理過程。
◆ 1. 插入PLC1214CPU，在下面的屬性選項卡配置其屬性。
◆ 2. 把HSC1配置為轉(zhuǎn)速頻率測量，如圖所示，啟用高速計數(shù)器，名稱改為轉(zhuǎn)速頻率測量。
◆ 3. 計數(shù)類型選擇》頻率，工作模式選擇》單相，計數(shù)方向默認(rèn)為》內(nèi)部方向控制，評率周期選擇1秒。
◆ 4. 時鐘發(fā)生器輸入默認(rèn)為I0.0，一般都選擇默認(rèn)即可，默認(rèn)輸入通道見前面的敘述。
◆ 5. 尋址地址默認(rèn)為1000，組織塊自動更新即可。配置完成后直接在程序中直接讀取ID1000的值，就是轉(zhuǎn)速脈沖的評率值。
◆ 6.同轉(zhuǎn)速測量一樣，參照上述步驟，把HSC2配置為扭矩頻率測量。
7. 高速脈沖計數(shù)應(yīng)用數(shù)據(jù)處理
轉(zhuǎn)速的處理：評率為f，表示一秒鐘采集f個脈沖，則一分鐘采集60f個脈沖。碼盤數(shù)為60，表示轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出60個脈沖。則，一分鐘60f個脈沖表示轉(zhuǎn)了60f/60轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為f轉(zhuǎn)/分。
及：轉(zhuǎn)速的處理公式為：轉(zhuǎn)速=60f/碼盤數(shù) （轉(zhuǎn)/分）
扭矩的處理：扭矩處理比較簡單，5K—15K線性對應(yīng)-50N.m—50N.m。對評率值進(jìn)行線性變換即可。
注意：無論是高速計數(shù)還是頻率測量，讀取到的ID1000值都是整數(shù)，要換算為相應(yīng)的物理量，首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，把雙整數(shù)換算為浮點(diǎn)數(shù)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
8. 高速脈沖計數(shù)應(yīng)用其余注意點(diǎn)
在S71200CPU屬性頁面，數(shù)字量輸入通道是可以配置輸入濾波器的。要是輸入通道的輸入濾波器配置不正確的話，會造成高速脈沖采集不到的結(jié)果。
小編在左具體項目的時候，就是因?yàn)闆]注意這一點(diǎn)，自己用手模擬脈沖可以采集到，但轉(zhuǎn)速扭矩傳感器就是采集不到，懷疑人家傳感器壞了，最后費(fèi)了很大勁才找到原因。
各位看官遇到類似的問題，可以變換和配置一下輸入通道的濾波器試一下。