PLC的PID運(yùn)算及運(yùn)動(dòng)控制探討 - 全文

　　PLC的工作流程

　　1、系統(tǒng)初始化：一般小型PLC的系統(tǒng)初始化主要是進(jìn)行初始化、設(shè)置、查找擴(kuò)展模塊等;

　　2、掃描輸入：掃描IO輸入信號(hào);

　　3、執(zhí)行邏輯：根據(jù)用戶(hù)PLC程序執(zhí)行邏輯;

　　4、家務(wù)管理：PLC診斷、維護(hù)和其它系統(tǒng)程序執(zhí)行;

　　5、掃描輸出：將邏輯執(zhí)行的結(jié)果輸出;

　　6、通信管理單元：通信服務(wù)程序，響應(yīng)編程軟件和其它通信任務(wù)。

　　PLC運(yùn)行方式：

　　由上面可以看到PLC的運(yùn)行是一種循環(huán)掃描的運(yùn)行方式，實(shí)際上PLC還有定時(shí)掃描和中斷掃描共三種掃描方式。

　　循環(huán)掃描：PLC按上圖循環(huán)執(zhí)行;

　　定時(shí)掃描：PLC根據(jù)用戶(hù)設(shè)置的時(shí)間定時(shí)掃描，比方說(shuō)50ms掃描一次，使用這種掃描方式，用戶(hù)需要保證用戶(hù)程序在設(shè)定時(shí)間內(nèi)一定能掃描完畢，一般PLC使用定時(shí)中斷和子程序結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能(這種情況下與中斷掃描方式并無(wú)不同)，但在IO掃描方面會(huì)有一些細(xì)微的不同，很可能會(huì)用到立即刷新IO的功能塊UpData_IO。

　　中斷掃描：中斷掃描根據(jù)外部或者內(nèi)部中斷的激活中斷掃描程序的運(yùn)行。比方說(shuō)外部IO中斷、高速計(jì)數(shù)中斷、定時(shí)中斷等。

　　十九、PID——溫控、變頻

　　PID(Proportional, Integral andDerivative)是閉環(huán)控制中最常用的一種算法，在包括溫控、水泵、張力、伺服閥、運(yùn)控等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，但因?yàn)槊總€(gè)應(yīng)用的對(duì)象特性都不一樣，這就要求調(diào)試工程師允分了解PID的控制原理，只有這樣我們才能把PID的應(yīng)用好。

　　PID原理：

　　PID是由比例、微分、積分三個(gè)部分組成的，在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常只使用其中的一項(xiàng)或者兩項(xiàng)，如P、PI、PD、PID等。

　　從控制原理來(lái)說(shuō)，當(dāng)一個(gè)控制對(duì)象，我們希望控制的輸出達(dá)到我們?cè)O(shè)定的值，我們通常會(huì)使用開(kāi)環(huán)或者閉環(huán)控制，如果控制對(duì)象的響應(yīng)很穩(wěn)定不會(huì)受到其它環(huán)節(jié)的影響，我們可以選用開(kāi)環(huán)控制。反之如果被控對(duì)象受到設(shè)定值、負(fù)載或者源端的影響而產(chǎn)生波動(dòng)，我們應(yīng)該選用閉環(huán)控制。下圖是一個(gè)溫控的原理圖：

　　PID執(zhí)行周期(1/10秒) 〔范例〕

　　比例控制(P)：

　　比例控制是最常用的控制手段之一，這也是最符合人的感觀的一種控制，比方說(shuō)我們控制一個(gè)加熱器的恒溫100度，當(dāng)開(kāi)始加熱時(shí)，離目標(biāo)溫度相差比較遠(yuǎn)，這時(shí)我們通常會(huì)加大加熱，使溫度快速上升，當(dāng)溫度超過(guò)100度時(shí)，我們則關(guān)閉輸出，通常我們會(huì)使用這樣一個(gè)函數(shù)

　　e(t) = SP – y(t);

　　u(t) = e(t)*P

　　SP——設(shè)定值

　　e(t)——誤差值

　　y(t)——反饋值

　　u(t)——輸出值

　　P——比例系數(shù)

　　滯后性不是很大的控制對(duì)象使用比例控制方式就可以滿(mǎn)足控制要求，但很多被控對(duì)象中因?yàn)橛袦笮浴?/p>

　　比方說(shuō)塑膠擠出機(jī)，如果設(shè)定溫度是200度，當(dāng)采用比例方式控制時(shí)，如果P選擇比較大，則會(huì)出現(xiàn)當(dāng)溫度達(dá)到200度輸出為0后，溫度仍然會(huì)止不住的向上爬升，比方說(shuō)升至230度，當(dāng)溫度超過(guò)200度太多后又開(kāi)始回落，盡管這時(shí)輸出開(kāi)始出力加熱，但溫度仍然會(huì)向下跌落一定的溫度才會(huì)止跌回升，比方說(shuō)降至170度，最后整個(gè)系統(tǒng)會(huì)穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行振蕩。

　　如果這個(gè)振蕩的幅度是允許的比方說(shuō)家用電器的控制，那則可以選用比例控制，很多傳統(tǒng)的家用空調(diào)和我們常會(huì)發(fā)現(xiàn)家用空調(diào)始終是間歇工作的，當(dāng)開(kāi)始制冷時(shí)我們通常會(huì)感到越來(lái)越冷，當(dāng)空調(diào)停止時(shí)又會(huì)感到溫度越來(lái)越高，它采用的則是比例控制

　　比例值太小時(shí)的控制效果圖：

　　如果比例值太小，反饋值始終到不了設(shè)定值(靜態(tài)誤差)就達(dá)到了平衡(如果是加熱的話(huà)就是說(shuō)散熱與P*e(t)加熱達(dá)到了一個(gè)平衡)

　　比例值太大時(shí)的控制效果圖：

　　如果比例值太大，則被控對(duì)象會(huì)出上圖所示的振蕩，當(dāng)然振蕩點(diǎn)不一定是在設(shè)定值，而會(huì)根據(jù)被控對(duì)象的不同或者P值的大小而在某個(gè)位置進(jìn)行振蕩。這對(duì)于大多數(shù)的控制對(duì)旬來(lái)說(shuō)是不允許的。

　　比例積分控制(PI)：

　　積分的存在是針對(duì)比例控制要不就是有差值要不就是振蕩的這種特點(diǎn)提出的改進(jìn)，它常與比例一塊進(jìn)行控制，也就是PI控制。

　　其公式有很多種，但大多差別不大，標(biāo)準(zhǔn)公式如下：

　　u(t) = Kp*e(t) + Ki∑e(t) +u0

　　u(t)——輸出

　　Kp——比例放大系數(shù)

　　Ki——積分放大系數(shù)

　　e(t)——誤差

　　u0——控制量基準(zhǔn)值(基礎(chǔ)偏差)

　　大家可以看到積分項(xiàng)是一個(gè)歷史誤差的累積值，如果光用比例控制時(shí)，我們知道要不就是達(dá)不到設(shè)定值要不就是振蕩，在使用了積分項(xiàng)后就可以解決達(dá)不到設(shè)定值的靜態(tài)誤差問(wèn)題，比方說(shuō)一個(gè)控制中使用了PI控制后，如果存在靜態(tài)誤差，輸出始終達(dá)不到設(shè)定值，這時(shí)積分項(xiàng)的誤差累積值會(huì)越來(lái)越大，這個(gè)累積值乘上Ki后會(huì)在輸出的比重中越占越多，使輸出u(t)越來(lái)越大，最終達(dá)到消除靜態(tài)誤差的目的。

　　PI兩個(gè)結(jié)合使用的情況下，我們的調(diào)整方式如下：

　　1、先將I值設(shè)為0，將P值放至比較大，當(dāng)出現(xiàn)穩(wěn)定振蕩時(shí)，我們?cè)贉p小P值直到P值不振蕩或者振蕩很小為止(術(shù)語(yǔ)叫臨界振蕩狀態(tài))，在有些情況下，我們還可以在些P值的基礎(chǔ)上再加大一點(diǎn)。

　　2、加大I值，直到輸出達(dá)到設(shè)定值為止。

　　3、等系統(tǒng)冷卻后，再重上電，看看系統(tǒng)的超調(diào)是否過(guò)大，加熱速度是否太慢。

　　通過(guò)上面的這個(gè)調(diào)試過(guò)程，我們可以看到P值主要可以用來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但太大會(huì)增大超調(diào)量和穩(wěn)定時(shí)間;而I值主要用來(lái)減小靜態(tài)誤差。

　　標(biāo)準(zhǔn)的PID公式在溫控等響應(yīng)較慢的系統(tǒng)中會(huì)存在積分項(xiàng)導(dǎo)致過(guò)沖的情況，這是因?yàn)樵陂_(kāi)始加熱后，盡管這時(shí)輸出已調(diào)整最大(比方說(shuō)固態(tài)繼電器的PWM輸出已是100%開(kāi)了)但這時(shí)的溫度仍然只能緩慢上升，這時(shí)的積分項(xiàng)會(huì)增加得很快，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值后，這時(shí)盡管比例項(xiàng)已輸出為0，但是積分項(xiàng)仍然會(huì)因?yàn)槠淅鄯e值很高而有較大的輸出，導(dǎo)致溫度超調(diào)。

　　在德維森的V80中，通過(guò)改進(jìn)的遇限消弱積分法等措施很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，使積分項(xiàng)在輸出全開(kāi)時(shí)停止積分，減少了積分對(duì)于這種大時(shí)延系統(tǒng)的影響。

　　PID控制：

　　因?yàn)镻I系統(tǒng)中的I的存在會(huì)使整個(gè)控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度受到影響，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)诳刂浦性黾恿薉微分項(xiàng)，微分項(xiàng)主要用來(lái)解決系統(tǒng)的響應(yīng)速度問(wèn)題，其完整的公式如下：

　　u(t) = Kp*e(t) + Ki∑e(t) + Kd[e(t) – e(t-1)]+u0

　　在模擬電路中的微分常數(shù)是與特征頻率相關(guān)系的，而在數(shù)字離散PID中的微分項(xiàng)實(shí)際上是有一些問(wèn)題的，因?yàn)槠渲挥?jì)算了兩次誤差的差值，而實(shí)際的模擬PID或者用戶(hù)需要的理想微分公式應(yīng)該是要對(duì)其進(jìn)行展寬的，只有展寬的D值才能真正的起到很好的效果。微分項(xiàng)在控制系統(tǒng)中起到減少超調(diào)降低振蕩的作用，但因?yàn)槲⒎猪?xiàng)本身對(duì)于干擾很敏感，所以在使用微分項(xiàng)時(shí)要慎重。

　　在PID的調(diào)試過(guò)程中，我們應(yīng)注意以下步驟：

　　1、 關(guān)閉I和D，加大P，使其產(chǎn)生振蕩;

　　2、 減小P，找到臨界振蕩點(diǎn);

　　3、 加大I，使其達(dá)到目標(biāo)值;

　　4、 重新上電看超調(diào)、振蕩和穩(wěn)定時(shí)間是否吻合要求;

　　5、 針對(duì)超調(diào)和振蕩的情況適當(dāng)?shù)脑黾右恍┪⒎猪?xiàng);

　　6、 注意所有調(diào)試均應(yīng)在最大爭(zhēng)載的情況下調(diào)試，這樣才能保證調(diào)試完的結(jié)果可以在全工作范圍內(nèi)均有效;

　　位置PID與增量PID：

　　前面我們所說(shuō)的PID公式均是位置PID，也稱(chēng)為全量PID，這在溫控、閥門(mén)控制、水泵控制中最常用到，另一種PID公式稱(chēng)之為增量PID其公式如下：

　　△u(t) = u(t) – u(t-1)

　　這在運(yùn)動(dòng)控制中最常使用，其輸出是兩次PID運(yùn)算結(jié)果的差值，一般的步進(jìn)或者伺服電機(jī)的位置控制可以采用這種方式。

　　二十一、運(yùn)動(dòng)控制

　　運(yùn)動(dòng)控制是近些年的熱門(mén)，精密定位、恒速控制、恒力矩控制等在各種裝備中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這對(duì)于控制器的要求也越來(lái)越高。

　　對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制，大家比較常用的包括步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)，除此之外伺服閥、數(shù)字液壓等都屬于同一類(lèi)的控制方式。在這些運(yùn)控系統(tǒng)中，我們又根據(jù)控制對(duì)象的不同分為位置控制、速度控制、力矩控制三大類(lèi)。其中步進(jìn)電機(jī)只能應(yīng)用于位置控制，而伺服則可以應(yīng)用于這三類(lèi)中的任一種控制方式。

　　在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中我們一般可以使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制器或者PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能，一般來(lái)說(shuō)專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制器如數(shù)控系統(tǒng)等會(huì)更為專(zhuān)業(yè)功能更強(qiáng)，對(duì)于插補(bǔ)、G指令的支持會(huì)更好。

　　比方說(shuō)高檔的數(shù)控系統(tǒng)可能會(huì)支持以下的功能：用戶(hù)用CAD畫(huà)完圖后轉(zhuǎn)換成G代碼下載給控制器，控制器就可以執(zhí)行對(duì)應(yīng)的G代碼完成整個(gè)控制過(guò)程。

　　而PLC相對(duì)而言是一個(gè)更為通用的控制平臺(tái)，一般通過(guò)功能塊來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能，V80增強(qiáng)系列(/S)對(duì)于兩軸的位置控制有很強(qiáng)的支撐，可以滿(mǎn)足絕大多數(shù)運(yùn)動(dòng)控制要求的環(huán)境，V80的速度控制和力矩控制一般使用E6MAD擴(kuò)展模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，在這里我們提到的運(yùn)動(dòng)控制是CPU模塊本身的位置控制功能。

　　21.1、位置控制基礎(chǔ)

　　在裝備控制中有相當(dāng)多的場(chǎng)合需要用到位置定位控制，如各種機(jī)床、收卷排線(xiàn)、紙張電纜管材的定長(zhǎng)裁剪、包裝、印刷等。位置控制的實(shí)現(xiàn)，通常是通過(guò)步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)來(lái)達(dá)到的，下面我們統(tǒng)一以步進(jìn)電機(jī)來(lái)描述。

　　步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€(xiàn)位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線(xiàn)性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。

　　PLC正是利用步進(jìn)電機(jī)的這種特性來(lái)實(shí)現(xiàn)位置控制功能的，PLC與步進(jìn)電機(jī)之間的接口為脈沖接口，我們稱(chēng)之為PTO。

　　脈沖與位置的關(guān)系：

　　比方說(shuō)我們需要步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)90度，而步進(jìn)電機(jī)的步距角為0.3度的，那么我們的脈沖輸出個(gè)數(shù)就應(yīng)該為300個(gè)，當(dāng)300個(gè)脈沖輸出完畢后電機(jī)正好旋轉(zhuǎn)90度停止。

　　步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)和加減速：

　　實(shí)際的應(yīng)用中我們需要考慮到步進(jìn)電機(jī)在帶載的情況下無(wú)法高速啟動(dòng)，所以需要步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)使用較低的脈沖頻率，然后逐步提升速度，否則會(huì)有失步和過(guò)沖的現(xiàn)象出現(xiàn)。同時(shí)一般的步進(jìn)電機(jī)使用場(chǎng)合都是開(kāi)環(huán)的，一旦出現(xiàn)了失步和過(guò)沖則是不可恢復(fù)的誤差。(伺服電機(jī)這種情況要好一些但在負(fù)載太大的情況下仍然會(huì)有啟動(dòng)不了的現(xiàn)象)

　　為了防止出現(xiàn)失步和過(guò)沖的情況，我們通常會(huì)讓步進(jìn)電機(jī)在低速啟動(dòng)后再逐步提升速度，在加速過(guò)程中，最好的是S型加速，S型加速的加速度是線(xiàn)性的，這對(duì)于機(jī)械和電機(jī)來(lái)說(shuō)是最吻合其特性的。在實(shí)際的應(yīng)用中，大多數(shù)是采用的線(xiàn)性加減速，這對(duì)于大多數(shù)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)也是足夠了的。

　　步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)：

　　運(yùn)控系統(tǒng)中的正反轉(zhuǎn)是很常用的方式，由于步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有帶反饋裝置，所以步進(jìn)電機(jī)不適合高速的正反轉(zhuǎn)，一般而言，在空載的情況下行程在100個(gè)脈沖往反轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)頻率只能達(dá)到10次/秒以下(大多數(shù)的在5次/秒以下)，伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)頻率可以達(dá)到50次/秒以下(剛性要調(diào)得比較高)。不同廠(chǎng)商的電機(jī)不同，主要與慣量的大小有關(guān)系。

　　正反轉(zhuǎn)時(shí)，需要很好的加減速控制的支持，否則會(huì)出現(xiàn)失步和過(guò)沖的情況，伺服系統(tǒng)還會(huì)出現(xiàn)還沒(méi)到位就開(kāi)始反轉(zhuǎn)的情況。

　　在實(shí)際的應(yīng)用之中我們還常用接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、編碼器、光柵尺來(lái)與步進(jìn)電機(jī)配合完成位置控制。這些方法中可以分為兩大類(lèi)一類(lèi)是開(kāi)關(guān)型定位，一類(lèi)是坐標(biāo)定位。

　　開(kāi)關(guān)型定位：

　　包括接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、接觸開(kāi)關(guān)等，這些開(kāi)關(guān)最常用的是安置在原點(diǎn)，用來(lái)標(biāo)零和消除累積誤差。這些系統(tǒng)在上電后一般都有找原點(diǎn)的動(dòng)作過(guò)程，通常都是上電后向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)找到原點(diǎn)后標(biāo)定原點(diǎn)坐標(biāo)，然后開(kāi)始正常工作。

　　坐標(biāo)定位：

　　這一類(lèi)的控制采用編碼器、光柵尺、電子尺(模擬電壓接口)之類(lèi)的，其中又分為絕對(duì)編碼和相對(duì)編碼兩類(lèi)，顧名思義絕對(duì)編碼的輸出信號(hào)是絕對(duì)坐標(biāo)，通常是并行的總線(xiàn)，而相對(duì)編碼的輸出信號(hào)只是串行的脈沖信號(hào)，因?yàn)榻^對(duì)編碼器比較貴，所以大多數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)都使用相對(duì)編碼。

　　相對(duì)編碼的信號(hào)有AB相、方向脈沖、上下脈沖三大類(lèi)

　　AB相又分為*1、*2、*4三種細(xì)分方式，*1，表示AB相各來(lái)一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)值加或減1，*2表示AB相的任一上升沿加或減1，*4表示AB相的任一脈沖的上升沿或者下降沿均加或減1。V80的AB相脈沖計(jì)數(shù)方式只支持*4的細(xì)分方式。

　　大多數(shù)的編碼器均是AB相的信號(hào)，或者是ABZ信號(hào)，ABZ信號(hào)相對(duì)于AB相信號(hào)多了一個(gè)Z信號(hào)線(xiàn)，用來(lái)標(biāo)示編碼器的零點(diǎn)，編碼器每轉(zhuǎn)一圈出一個(gè)脈沖。

　　電子尺：

　　電子尺多用在各種距離計(jì)量的裝備上面，比方說(shuō)注塑機(jī)的射膠電子尺、合模電子尺等。電子尺可采用脈沖接口或者模擬量接口(電位器)，PLC需要通過(guò)模擬量輸入模塊來(lái)采樣，但是大多數(shù)PLC的模擬量輸入模塊的響應(yīng)速度太慢無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的要求(通常的采樣周期在100mS左右)。V80的高速模擬量擴(kuò)展模塊E6MAD可以達(dá)到mS的采樣周期，所以可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)高速的模擬量電子尺接口。

　　基本上大多數(shù)運(yùn)動(dòng)控制都可以由上面的功能組合而成，對(duì)這些概念有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)是正確使用運(yùn)動(dòng)控制功能的前提。

　　21.2、V80的運(yùn)動(dòng)控制功能：

　　V80對(duì)運(yùn)動(dòng)控制有著強(qiáng)大的支持：

　　硬高速計(jì)數(shù)：2路ABZ脈沖、方向脈沖、上下脈沖;速度50KHZ;(增強(qiáng)型V80)

　　軟高速計(jì)數(shù)：6路方向脈沖;單路可以達(dá)到10KHZ，6路可以達(dá)到2KHZ;(所有V80)

　　高速脈沖輸出：2路PTO;速度50KHZ;(增強(qiáng)型V80)

　　定時(shí)中斷：2路;(所有V80)

　　外部DI中斷：6路;(所有V80)

　　以上的功能都是在運(yùn)動(dòng)控制中比較常用的功能，用戶(hù)在使用過(guò)程中需要合理的選擇的使用這些功能。

　　21.3、硬高速計(jì)數(shù)：

　　V80系列PLC中具有增強(qiáng)功能(用“/S”表示)的CPU本體單元提供2組通道的高速計(jì)數(shù)器功能，可以記錄輸入頻率最大為50kHz的高速脈沖，而不影響CPU性能。V80可支持3種不同的輸入類(lèi)型(A-B相,方向脈沖和上下脈沖)，外部觸發(fā)可設(shè)置為計(jì)數(shù)器復(fù)位和啟/停控制。

　　其特性如下：

　　l 2個(gè)輸入通道(輸入頻率最大為50kHz，2路獨(dú)立的ABZ、上下、方向模式);

　　l 帶有測(cè)頻率的功能

　　l 高速計(jì)數(shù)輸入接口與普通I/O口復(fù)用，對(duì)應(yīng)關(guān)系分別為：DI輸入端01對(duì)應(yīng)于第一路高速計(jì)數(shù)的A1相、02-B1相、03-Z1、04-A2相、05-B2相、06-Z2。其中，01～06為普通I/O口，A1、B1相和A2、B2相以及Z1、Z2為高速計(jì)數(shù)輸入接口;

　　l 3種輸入類(lèi)型 (A-B相, 方向脈沖和上下脈沖);

　　l 32位硬件計(jì)數(shù)器;

　　l 輸入電平DC 20V～26V(50KHz)，DC9V~26V(10KHz以下);

　　l V80的兩路硬高速計(jì)數(shù)是不依賴(lài)于CPU軟件的，所以在使用時(shí)不會(huì)因?yàn)橛脩?hù)程序的大小而影響速度;

　　l 在使用硬高速計(jì)數(shù)的同時(shí)這些IO口的DI功能并不受影響;

　　Z線(xiàn)為外部觸發(fā)信號(hào)，可以設(shè)置為三種方式：高速計(jì)數(shù)無(wú)效(此時(shí)，I/O接口01～06僅作為普通I/O口使用)、暫?？刂坪蛷?fù)位控制。

　　高速計(jì)數(shù)支持比較和飽和兩種計(jì)數(shù)模式。

　　l比較模式：從預(yù)置值開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值到達(dá)上下限時(shí)，復(fù)位計(jì)數(shù)值為預(yù)置值，并繼續(xù)計(jì)數(shù)，此時(shí)，在高速計(jì)數(shù)運(yùn)行指令(HSCRUN)會(huì)輸出一個(gè)計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志。

　　l飽和模式：計(jì)數(shù)值到達(dá)上下限時(shí)，計(jì)數(shù)器就會(huì)因飽和而停止計(jì)數(shù)。如果停止計(jì)數(shù)后，出現(xiàn)反向脈沖輸入時(shí)(如圖2.17所示)，計(jì)數(shù)器就會(huì)脫離飽和狀態(tài)而進(jìn)行逆向計(jì)數(shù)，即，由原來(lái)的計(jì)數(shù)值遞增變?yōu)檫f減，或由原來(lái)的計(jì)數(shù)值遞減變?yōu)檫f增。

　　高速計(jì)數(shù)信號(hào)對(duì)應(yīng)與工作模式表：

　　硬高速計(jì)數(shù)的功能塊描述請(qǐng)參見(jiàn)《V80系列PLC軟件手冊(cè)》，包括高速計(jì)數(shù)設(shè)置功能塊HSCSET和高速計(jì)數(shù)運(yùn)行功能塊HSCRUN，前者主要用于設(shè)置高速計(jì)數(shù)的工作模式，后者用于啟動(dòng)和停止高速計(jì)數(shù)器，同時(shí)還可以顯示當(dāng)前脈沖的頻率。在高速計(jì)數(shù)運(yùn)行前必需運(yùn)行一次設(shè)置功能塊。

　　21.4、脈沖輸出：

　　V80系列PLC中具有增強(qiáng)功能(用“/S”表示)的CPU本體單元提供2個(gè)通道(P1和P2)的高速脈沖輸出(PTO)功能(必須在V+和V-端子另加外部24V的電源)，每個(gè)脈沖輸出通道都可以單獨(dú)產(chǎn)生高速脈沖串輸出(PTO-Pulse TrainOutput)或產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制輸出(PWM-Pulse Width Modulated)。

　　高速脈沖輸出特性如下：

　　l 2個(gè)輸出通道(最大輸出頻率: 50kHz)

　　l 2種輸出類(lèi)型 (可獨(dú)立設(shè)置為PTO和PWM)

　　l 32位脈沖輸出數(shù)據(jù)

　　l 輸出電平為DC 18V~24V(V+和V-輸入電壓范圍為DC 24V±15%)

　　l 每一路PTO輸出都可綁定一個(gè)普通I/O作為方向信號(hào)

　　l 可綁定高速計(jì)數(shù)的外部觸發(fā)(Z線(xiàn))信號(hào)作為快速硬件暫停使能信號(hào)

　　(1) PTO輸出方式

　　PTO輸出方式的脈沖輸出占空比為50%，并可設(shè)置輸出的脈沖數(shù)量和周期時(shí)間?？蛇x擇us和ms兩種基準(zhǔn)時(shí)間，脈沖周期設(shè)置范圍為1~65535個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間。PTO方式又分為普通、平滑和多段三種工作模式。

　　普通模式：32位脈沖數(shù)輸出(即1到4,294,967,295)，具有兩段接續(xù)輸出功能，在當(dāng)前段輸出的同時(shí)可預(yù)先設(shè)置下一段參數(shù)，當(dāng)前段輸出完成后接續(xù)輸出下一段。雖然該模式具有綁定普通I/O作為方向信號(hào)的功能，但不適宜于高速大慣量的系統(tǒng)中應(yīng)用。

　　平滑模式：性能與普通模式基本相同，但增加了專(zhuān)門(mén)針對(duì)電機(jī)應(yīng)用的起動(dòng)平滑和段間平滑功能。用戶(hù)只要設(shè)定每一段的起始脈沖周期和目標(biāo)脈沖周期，系統(tǒng)則會(huì)在兩者之間插入一個(gè)平滑段，達(dá)到讓電機(jī)平穩(wěn)過(guò)渡的目的。用戶(hù)還可選擇系統(tǒng)自動(dòng)平滑功能，只需要設(shè)定段起始周期為0即可。該模式適用于輸出脈沖數(shù)多、無(wú)頻繁啟停及對(duì)起動(dòng)特性要求低的場(chǎng)合。

　　多段模式：與前兩種模式不同，多段模式每一段最大只能允許65535個(gè)脈沖輸出，最大可設(shè)置256段。每一段均可獨(dú)立設(shè)置起始周期、遞進(jìn)步長(zhǎng)、遞進(jìn)間隔、脈沖數(shù)及方向信號(hào)。利用多段模式輸出指令可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)序列脈沖組成的脈沖包絡(luò)輸出，以控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)完成各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)，較適用于輸出脈沖數(shù)較少、啟停頻繁及對(duì)起動(dòng)特性要求較高的場(chǎng)合。

　　具體的使用方式請(qǐng)參見(jiàn)軟硬件手冊(cè)。

　　(2) PWM輸出方式

　　PWM輸出方式的脈沖輸出占空比、周期均為可調(diào)節(jié)，但無(wú)法設(shè)置輸出脈沖數(shù)。周期和脈沖寬度可選擇us和ms兩種基準(zhǔn)時(shí)間，脈沖周期范圍為1到65535個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間，脈沖寬度范圍為0到65535個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間。

　　PWM可以用來(lái)做為連續(xù)可變頻率的脈沖輸出、高精度的溫控、比例閥控制、甚至可以在加了阻容濾波后充當(dāng)精度不高的模擬量電壓輸出。

　　具體的使用方式請(qǐng)參見(jiàn)軟硬件手冊(cè)。

　　21.4、軟高速計(jì)數(shù)：

　　特性：

　　1)軟高速計(jì)數(shù)默認(rèn)接在DI的前6路，對(duì)應(yīng)于DI從00001~00006;

　　2)軟高速計(jì)數(shù)是以軟件中斷方式進(jìn)行的一種高速計(jì)數(shù)方式，使用時(shí)對(duì)程序的正常掃描時(shí)間會(huì)產(chǎn)生一定的延時(shí)影響。

　　3)最大計(jì)數(shù)頻率受通道數(shù)影響，為了保證脈沖不會(huì)丟失，一般單通道計(jì)數(shù)不宜超過(guò)10K，6通道一起計(jì)數(shù)不宜超過(guò)2K。

　　4)軟高速計(jì)數(shù)帶有測(cè)頻率的功能