PLC高速脉冲输出PTO.ppt

高速脉冲输出指令（PTO）PTO是什么？高速脉冲串输出PTO（Pulse Train Output）内置于西门子s7-200可编程控制器或s7-1200可编程控制器中，是其三种开环控制方式之一，用于速度和位置控制。注：西门子s7-200的三种开环控制方式为：1.脉宽调制（PWM）:用于速度,位置或占空比控制。2.脉冲串输出（PTO）：用于速度和位置控制。3.EM253位控模块：用于速度和位置控制的附加模块。PTO的功能是什么？高速脉冲串输出PTO的功能为：输出指定数目，占空比为50%的方波脉冲串。PTO的特点 特点：高速脉冲串输出（PTO）方式下：只能改变脉冲的周期值和脉冲数。1.周期值 输出脉冲的周期以s或ms为增量单位，变化范围分别是1065 535s或265 535ms。2.脉冲数 输出脉冲的个数在1-4 294 967 295范围内可调。3.注意事项 周期设置时，设置值应为偶数，若设为奇数会引起输出波形占空比的轻微失真。周期设置值应大于2，若设置值小于2，系统将默认为2。周期值与脉冲值范围出现的原因 每个PTO/PWM发生器都有一组配套参数：1.一个控制字节（8位）2.一个状态字节（8位）3.一个周期值（不带符号的16位值）4.一个脉宽值（不带符号的16位值）5.一个脉冲计值（不带符号的32位值）对于多段的PTO，还有 1.一个段字节（8位）2.一个包络表起始地址（16位）为定义和监控高速脉冲输出，这些值全部存储在特殊内存（SM）区域的指定位置。一旦设置这些特殊内存位的位置，选择所需的操作后，执行脉冲输出指令PLS即启动操作。该指令会从特殊存储器SM中读取数据，使程序按照其存储值控制PTO/PWM发生器。高速脉冲输出端口 1.每个CPU有两个PTO/PWM发生器：一个发生器分配给输出端Q0.0，另一个分配给Q0.1。2.高速脉冲输出优先级 当Q0.0或Q0.1设定为PTO或PWM功能时，其他操作均失效。不使用PTO/PWM发生器时，Q0.0或Q0.1作为普通输出端子使用。3.使用注意事项 输出印象寄存器Q的状态会影响PTO/PWM的起始电平，通常在启动PTO或PWM操作之前，用复位R指令将Q0.0或Q0.1清0。SM特殊功能寄存器 Q0.0对应寄存器对应寄存器 Q0.1对应寄存器对应寄存器 功能描述功能描述 SMB66 SMB76 状态字节，状态字节，PTO方式下，监控脉冲串的运行方式下，监控脉冲串的运行状态状态 SMB67 SMB77 控制字节，定义控制字节，定义PTO/PWM脉冲的输出格式脉冲的输出格式 SMW68 SMW78 设置设置PTO/PWM脉冲的周期值，范围：脉冲的周期值，范围：265535 SMW70 SMW80 设置设置PWM的脉冲宽度值，范围：的脉冲宽度值，范围：065535 SMD72 SMD82 设置设置PTO脉冲串的输出脉冲数，范围：脉冲串的输出脉冲数，范围：14294967295 SMB166 SMB176 设置设置PTO多段操作时的段数多段操作时的段数 SMW168 SMW178 设置设置PTO多段操作时包络表的起始地址，使多段操作时包络表的起始地址，使用从变量寄存器用从变量寄存器V0开始的字节偏移表示开始的字节偏移表示 表1 高速脉冲输出的特殊寄存器分配 8 状态字节 每个高速脉冲输出都有一个状态字节，监控程序运行时某些操作的相应状态并根据运行状态使相应位置位。可以通过编程来读取相关位状态。表2是具体状态字节功能。表2 高速脉冲输出状态字节功能 X X X X 增量计算错误 0（无错误）1（终止）用户命令终止 0（无错误）1（终止）管线上溢/下溢 0（无溢出）1（溢出）空闲 0（执行中）1（空闲）SM66 SM76 控制字节 通过对控制字节的设置，可以控制高速脉冲输出的性质，如：时间基准、具体周期、输出模式(PTO/PWM)、更新方式等，是编程时初始化操作中必须完成的内容。图1 控制字节中各控制位的功能 PLS指令 PLS指令的梯形图及指令表格式见表3。表3 PLS指令的基本格式 PLSENQENO名 称 高速脉冲输出 指令 PLS 指令表格式 PLS Q 梯形图格式 PLS注意事项 1.指令功能 PLS 脉冲输出指令，在EN端口执行条件存在(出现一个上升沿)时，检测脉冲输出特殊存储器（SM）的状态，然后激活所定义的脉冲操作（执行PLS指令），从Q端口指定的数字输出端口输出高速脉冲。PLS指令还可以在Q0.0和Q0.1两个端口输出可控的PWM脉冲和PTO高速脉冲串波形。2.注意事项 由于只有两个高速脉冲输出端口，所以PLS指令在一个程序中最多使用两次。3.说明 1）高速脉冲串输出PTO和脉宽调制输出PWM都由PLS指令来激活；2）操作数X指定脉冲输出端子，0为Q0.0输出，1为Q0.1输出；3）高速脉冲串输出PTO可采用中断方式进行控制，而脉宽调制输出PWM只能由指令PLS来激活 高速脉冲串输出中断及适用机型 在PTO方式下：当输出完指定数量的脉冲后，产生高速脉冲段输出中断。1.PTO/PWM 0 的中断事件号是19 2.PTO/PWM 1 的中断事件号是20 3.注意 高速脉冲串输出时，CPU自动将PTO空闲位SM66.7（或SM76.7）置1（空闲）。高速脉冲输出适用机型 输出高频脉冲信号时，应选用晶体管输出型 PLC（只适用于直流负载）。PTO的种类 在PTO方式下，要输出多段脉冲串时，允许脉冲串排队。PTO输出多段脉冲的方式有两种：1.单段PTO：定义一个脉冲串，输出一个脉冲串(特性参数通过特殊寄存器分别定义)。2.多段PTO：集中定义多个脉冲串，按顺序输出多个脉冲串(特性参数通过包络表集中定义)。单段PTO 1.单段管线简述 用指定的特殊标志寄存器定义脉冲串特性参数（每次定义一个脉冲串）。一个脉冲串输出完成后，产生中断。在中断服务程序中再为下一个脉冲串更新参数，输出下一个脉冲串。2.优缺点 优点：各脉冲段可以采用不同的时间基准。缺点：单段PTO输出多段高速脉冲串时，编程复杂，且参数设置不当会造成脉冲串之间的不平滑转换。3.注意事项 在管线满时，若要再装入一个脉冲串的控制参数，则状态位SM66.6或SM76.6会置位，表示PTO管线溢出。单段管线编程较复杂，主要要注意新脉冲串控制参数的写入时机。单段PTO编程方法及步骤 A.初始化操作(以PTO/PWM 0为例)：1.将 PTO 的输出点 Q0.0 复位;2.调用PTO脉冲串输出初始化操作子程序。这个结构可以使系统在后续的扫描过程中不再调用这个子程序，从而减少了扫描时间，且程序更为结构化。完成下列任务：a.设置控制字节SMB67,按照控制要求按位填写：如使SMB67=16#85。SMB67=16#85 1 0 0 0 0 1 0 1 允许PTO 选择PTO 单段PTO 时基us 可以 更新脉冲数和周期值 PWM不更新脉冲 PWM更新方式 b.单段操作中向SMW68中写入希望的周期值;c.向SMD72中写入希望的脉冲数；d.建立中断连接：用ATCH指令建立脉冲输出完成中断事件与中断程序的联系。当 PLS指令输出完本脉冲串时，产生中断。e.用ENI全局开放中断；B.有启动信号时，执行高速脉冲输出指令PLS，输出单段脉冲。C.一旦启动了一个脉冲串输出，就要立即为下一个脉冲串设置控制参数，并再次执行PLS指令。第一个脉冲串输出完毕后，第二个脉冲串自动开始输出。重复以上过程就可输出多个脉冲串。D.有停止信号时，停止高速脉冲串输出。多段PTO 多段PTO：集中定义多个脉冲串，并把各段脉冲串的特性参数按照规定的格式写入变量存储区用户指定的缓冲区中-称为包络表 包络表说明：1.包络表由包络段数和各段构成。2.第一个字节为需要输出的脉冲串总段数，范围：1255。3.定义一段脉冲串的特性参数需要8个字节 2个字节存放脉冲串的起始周期值 2个字节定义脉冲串的周期增量 4个字节存放该段脉冲串的脉冲数 4.包络表中的周期单位可以为 ms 或 s，但表中所有周期单位必须一致。5.周期增量的计算公式：6.多段PTO操作时，需把包络表的起始地址装入标志寄存器 SMW168（或SMW178）中。PTO指令执行时，当前输出段的段号由系统填入 SMB166 或 SMB176 中。7.多段PTO的优点：编程简单，且在同一段脉冲串中其周期可以均匀改变。例如：第1段中的初始周期为500，脉冲数为400个；而第2段的初始周期为 100，为保证平滑过渡，第1段的结束周期设为与第2段初始周期相同，则脉冲的周期增量为:表4 包络表格式 有符号数16位 多段 PTO 编程方法及步骤 A.初始化操作(以PTO/PWM 0为例)：1.将 PTO 的输出点 Q0.0 复位;2.调用初始化子程序SBR-0，完成下列任务：a.设置控制字节SMB67,按照控制要求按位填写：如使SMB67=16#A0。多段PTO下全为0 PWM更新方式 b.将包络表的起始地址写入 SMW168；c.填写包络表中各段脉冲串的特性参数；d.建立中断连接：用ATCH指令建立脉冲输出完成中断事件与中断程序的联系。当 PLS指令输出完指定数量的脉冲串时，产生中断。e.用ENI全局开放中断；B.有启动信号时，执行高速脉冲输出指令PLS，按顺序输出多段脉冲串。C.有停止信号时，停止高速脉冲串输出。停止PTO输出的方法 PLS指令一经激发，就能完成指定脉冲串的输出，故要停止PTO输出，必须先在控制字节中禁止PTO输出，且执行PLS指令。SMB67 停止按钮 禁止PTO输出 应用举例 例题1：已知步进电机的起动频率为2 kHz（A点），经过400个脉冲加速后频率上升到10 kHz（B点和C点），恒速转动的脉冲数为4000个，减速过程脉冲数为200个，频率降为2 kHz（D点），其频率特性如图所示。解：1.确定脉冲发生器及工作模式 要求PLC输出三段串脉冲。故采用多段PTO输出方式。选择输出端为 Q0.0。2.填写控制字节SMB67：使SMB67=16#A0。3.将包络表首地址装入SMW168中。4.填写包络表。参数转换：起始频率：2 kHz，起始周期值：500s，运行频率为10 kHz，运行周期值：100s。输出3段脉冲串，时基取s，定义三段脉冲串特性参数的包络表为：段数 起始周期值 周期增量 脉冲个数 5.中断连接：高速脉冲输出完成时，产生中断事件19，用ATCH指令将与中断事件与中断服务程序INT0连接起来，并全局开中断（ENI）。6.执行PLS指令。7.本控制程序的结构：主程序 初始化子程序 中断服务程序 采用多段PTO，脉冲串连续输出期间，按启动按钮I0.0不起作用，不会出现脉冲串重复排队输出的现象，脉冲串能够按照规定的顺序输出完后，停止输出。例2.如图 2所示为使用多段管线 PTO 方式控制直流伺服电动机进行精确定位的控制系统。控制中遵循图3中所画运行轨迹，并可以实现任意时刻停止直流伺服电动机。控制程序如图4所示。图 2 图3 直流伺服电动机精确定位控制系统示意图 图4 I/O分配见表分配见表5 表表5直流伺服电动机精确定位控制系统直流伺服电动机精确定位控制系统I/O分配表分配表 输入触点 功能说明 输出线圈 功能说明 I0.0 伺服电动机启动按钮 Q0.0 高速脉冲输出端口 I0.1 伺服电动机停止按钮 Q1.6 伺服控制允许输出 (1)在初始化子程序在初始化子程序INIT中，将高速脉冲输出设置为中，将高速脉冲输出设置为PTO模式、多模式、多段管线、段管线、s模式，并允许脉冲输出。同时设置模式，并允许脉冲输出。同时设置PTO包络表起始地址为包络表起始地址为VB300，通过，通过SETBAOLUO子程序设置了包络表。子程序设置了包络表。(2)I0.0闭合启动了高速脉冲，并使伺服控制允许开启。闭合启动了高速脉冲，并使伺服控制允许开启。(3)I0.1闭合可以通过设置闭合可以通过设置SM67.7为零禁止高速脉冲输出，同时使为零禁止高速脉冲输出，同时使伺服控制允许关闭，使得直流伺服电动机停止。伺服控制允许关闭，