高速计数器

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软件编程

发布时间：2024年01月10日

高速计数器介绍

CPU 本体集成高速计数器

S7-200 SMART CPU具有集成的、硬件高速计数器。

固件版本V1.0 的CPU SR20、 CPU SR40、 CPUST40 、CPU SR60 和 CPU ST60可以使用4个60kHz单相高速计数器或2个40kHz的两相高速计数器，而CPU CR40可以使用4个30kHz单相高速计数器或2个20kHz的两相高速计数器。

固件版本V2.0 到V2.2的标准型CPU（ST/SR20、ST/SR30、ST/SR40、ST/SR60）可以使用4个200kHz单相高速计数器或2个100kHz的两相高速计数器，而紧凑型CPU CR40、CR60可以使用4个100kHz单相高速计数器或2个50kHz的两相高速计数器。

固件版本V2.3 的标准型CPU支持6个高速计数器，具体请参考表1和表2。

S7-200 SMART V2.8 固件版本 HSC（高速计数器）除了计数模式之外还增加了频率模式。

表1 标准CPU高速计数器


标准型CPU 参数	CPU SR20 AC/DC/Relay	CPU ST20 DC/DC/DC	CPU SR30 AC/DC/Relay	CPU ST30 DC/DC/DC	CPU ST40 DC/DC/DC	CPU SR40 AC/DC/Relay	CPU ST60 DC/DC/DC	CPU SR60 AC/DC/Relay
高速计数器	6（全部）		6（全部）		6（全部）		6（全部）
——单相/双相	4 @ 200 KHz +2 @30 KHz		5 @ 200 KHz +1 @30 KHz		4 @ 200 KHz +2 @30 KHz		4 @ 200 KHz +2 @30 KHz
——A/B相	2 @ 100 KHz+ 2@20Kz		3 @ 100 KHz+ 1@20Kz		2 @ 100 KHz+ 2@20Kz		2 @ 100 KHz+ 2@20Kz

表2 经济型CPU参数


经济型CPU 参数	CPU CR20s AC/DC/Relay	CPU CR30s AC/DC/Relay	CPU CR40s AC/DC/Relay	CPU CR60s AC/DC/Relay
高速计数器	4（全部）
——单相/双相	4 @100 KHz	4 @ 100 KHz	4 @ 100 KHz	4 @ 100 KHz
——A/B相	2 @ 50 KHz	2 @ 50 KHz	2 @ 50 KHz	2 @ 50 KHz

计数器共有四种基本类型：带有内部方向控制的单相计数器，带有外部方向控制的单相计数器，带有两个时钟输入的双相计数器和A/B相正交计数器。

表3. 高速计数器的模式及输入点：

模式	描述	输入点
	HSC0	I0.0	I0.1	I0.4
	HSC1	I0.1
	HSC2	I0.2	I0.3	I0.5
	HSC3	I0.3
	HSC4	I0.6	I0.7	I1.2
	HSC5	I1.0	I1.1	I1.3
0	带有内部方向控制的单相计数器	时钟
1	带有内部方向控制的单相计数器	时钟		复位
3	带有外部方向控制的单相计数器	时钟	方向
4	带有外部方向控制的单相计数器	时钟	方向	复位
6	带有增减计数时钟的双相计数器	增时钟	减时钟
7	带有增减计数时钟的双相计数器	增时钟	减时钟	复位
9	A/B相正交计数器	时钟A	时钟B
10	A/B相正交计数器	时钟A	时钟B	复位

表4. 高速计数器的寻址

高速计数器号	HSC0	HSC1	HSC2	HSC3	HSC4	HSC5
新当前值（新 CV）	SMD38	SMD48	SMD58	SMD138	SMD148	SMD158
新预置值（新 PV）	SMD42	SMD52	SMD62	SMD142	SMD152	SMD162
当前计数值（仅读出）	HC0	HC1	HC2	HC3	HC4	HC5
HSC 类型：• 0 = 计数模式• 1 = 频率测量模式	SMB195	SMB197	SMB199	SMB201	SMB203	SMB205
HSC 频率测量采样周期：• 0 = 采样周期 1 s• 1 = 采样周期 100 ms• 2 = 采样周期 10 ms	SMB196	SMB198	SMB200	SMB202	SMB204	SMB206

高速计数器的具体编程及相关的中断和其它参数，请参见《S7-200 SMART 系统手册》，上面有详细的阐述及例程。

STEP 7-Micro/WIN SMART提供了一个方便实用的高速计数器指令编程向导，用户可以简单快速地配置自己的高速计数器功能。

高速输入降噪

要正确操作高速计数器，可能需要执行以下一项或两项操作：
● 调整 HSC 通道所用输入通道的“系统块”数字量输入滤波时间。在 S7-200 SMART CPU 中。在 HSC 通道对脉冲进行计数前应用输入滤波。这意味着，如果 HSC 输入脉冲以输入滤波过滤掉的速率发生，则 HSC 不会在输入上检测到任何脉冲。请务必将 HSC 的每路输入的滤波时间组态为允许以应用需要的速率进行计数的值。包括方向和复位输入。下表显示可检测到的每种输入滤波组态的最大输入频率。

表5.输入滤波设置和可检测到的最大输入频率

输入滤波时间	可检测到的最大频率
0.2μs	200KHz （标准型CPU）100KHz(紧凑型或经济型CPU)
0.4μs	200KHz （标准型CPU）100KHz(紧凑型或经济型CPU)
0.8μs	200KHz （标准型CPU）100KHz(紧凑型或经济型CPU)
1.6μs	200KHz （标准型CPU）100KHz(紧凑型或经济型CPU)
3.2μs	156KHz （标准型CPU）100KHz(紧凑型或经济型CPU)
6.4μs	78kHz
12.8μs	39 kHz
0.2ms	2.5kHz
0.4ms	1.25kHz
0.8ms	625 Hz
1.6ms	312 Hz
3.2ms	156 Hz
6.4ms	78 Hz
12.8ms	39 Hz

输入逻辑电平有效电压范围

表6. 输入逻辑电平有效电压范围

CPU型号	逻辑1信号（最小）	逻辑0信号（最大）
SR、CR、CRS	2.5mA时 15VDC	1mA时 5VDC
ST20/30	I0.0-I0.3：8mA时 4VDCI0.6-I0.7：8mA时 4VDC其他：2.5mA时15VDC	I0.0-I0.3：1mA时 1VDCI0.6-I0.7：1mA时 1VDC其他：1mA时5VDC
CPU ST40/60	I0.0-I0.3：8mA时 4VDC其他：2.5mA时15VDC	I0.0-I0.3：1mA时 1VDC其他：1mA时 5VDC

●加入下拉电阻是为了使输入输出信号达到其逻辑电平有效范围。如果设备的输出是集电极开路晶体管，则可能出现这种情况。晶体管关闭时，没有任何因素将信号驱动为低电平状态。信号将转换为低电平状态，但所需时间将取决于电路的输入电阻和电容。这种情况可能导致脉冲丢失。可通过将下拉电阻接到输入信号的方法避免这种情况，如下图所示。由于 CPU 的输入电压是24V，因此电阻的额定0功率必须为高功率。 100 欧 5 瓦的电阻是一个合适的选择。