目录

       一、高速计数器的简介

       1、高速计数器的工作模式和输入

       2、高速计数器的控制字和初始值、预置值

       二、高速输入降噪

       三、高速计数器指令向导

       对超出CPU普通计数器能力的脉冲信号进行测量。S7-200 SMART CPU提供了多个高速计数器（HSCO~HSC6，具体请参考表1和表2）以响应快速脉冲输入信号。高速计数器的计数速度比PLC的扫描速度要快得多，因此高速计数器可独立于用户程序工作，不受扫描时间的限制。用户通过相关指令，设置相应的特殊存储器控制计数器的工作。高速计数器的一个典型的应用是利用光电编码器测量转速和位移。

表1 标准型CPU高速计数器

标准型CPU参数

CPU SR20

CPU ST20

CPU SR30

CPU ST30

CPU ST40

CPU SR40

CPU ST60

CPU SR60

高速计数器

6（全部）

6（全部）

6（全部）

6（全部）

单相/双相

4个200KHz+2个30KHz

5个200KHz+1个30KHz

4个200KHz+2个30KHz

4个200KHz+2个30KHz

A/B相

2个100KHz+2个20Kz

3个100KHz+1个20Kz

2个100KHz+2个20Kz

2个100KHz+2个20Kz

表2 经济型CPU参数

经济型CPU参数

CPU  CR20s   

CPU CR30s

CPU CR40s

CPU CR60s

高速计数器

4（全部）

单相/双相

4个100KHz

4个100KHz

4个100KHz

4个100KHz

A/B相

2个50KHz

2个50KHz

2个50KHz

2个50KHz

       高速计数器有8种工作模式，每个计数器都有时钟、方向控制、复位启动等特定输入。对于双向计数器，两个时钟都可以运行在最高频率上，高速计数器的最高计数频率取决于CPU的类型。在正交模式下，可选择1× （1倍速）或者4× （4倍速）输入脉冲频率的内部计数频率。高速计数器有8种4类工作模式：

       （1）无外部方向输入信号的单/减计数器（模式0和模式1）用高数计数器的控制字的第3位控制加减计数，该位为1时为加计数，为0时为减计数。

       （2）有外部方向输入信号的单/减计数器（模式3和模式4）方向信号为1时，为加计数，方向信号为0时，为减计数。

       （3）有加计数时钟脉冲和减计数时钟脉冲输入的双相计数器（模式6和模式7）若加计数脉冲和减计数脉冲的上升沿出现的时间间隔短，高速计数器认为这两个事件同时发生，当前值不变，也不会有计数方向的变化的指示。否则高速计数器能捕捉到每个独立的信号。

       （4） A/B相正交计数器（模式9和模式10）它的两路计数脉冲的相位相差90。 ，正转时A相时钟脉冲比B相时钟脉冲超前90。。反转时， A相时钟脉冲比B相时钟脉冲滞后90%。利用这一特点，正转时加计数，反转时减计数。

表3 高速计数器的输入点分配和功能

模式

模式

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

时钟

复位

3

带有外部方向控制的单相计数器

时钟

方向

4

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

增时钟

减时钟

复位

9

A/B相正交计数器

时钟A

时钟B

10

时钟A

时钟B

复位

       所有的高速计数器在S7-200 SMART CPU的特殊存储区中都有各自的控制字，控制字用来定义计数器的计数方式和其他一些设置，以及在用户程序中对计数器的运行进行控制。高速计数器的控制字的位地址分配见表4，高速计数器的寻址见表5。

表4 高速计数器的控制字的位地址分配表

HSC0

HSC1

HSC2

HSC3

描述

SM37.0

不支持

SM57.0

不支持

复位有效控制，0=复位高电平有效，1=复位低电平有效

SM37.2

不支持

SM57.2

不支持

正交计数器速率选择，0=4X计数率，1=1X计数率

SM37.3

SM47.2

SM57.3

SM137.3

计数方向，0=减计数，1=加计数

SM37.4

SM47.4

SM57.4

SM137.4

向HSC中写入计数方向，0=不更新，1=更新

SM37.5

SM47.5

SM57.5

SM137.5

向HSC中写入预置值，0=不更新，1=更新

SM37.6

SM47.6

SM57.6

SM137.6

向HSC中写入初始值，0=不更新，1=更新

SM37.7

SM47.7

SM57.7

SM137.7

HSC允许，0=禁止HSC，1=允许HSC

表5 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

       高速计数器都有初始值和预置值，所谓初始值就是高速计数器的起始值，而预置值就是计数器运行的目标值，当前值（当前计数值）等于预置值时，会引发一个内部中断事件，初始值、预置值和当前值都是32位有符号整数。必须先设置控制字以允许装入初始值和预置值，并且初始值和预置值存入特殊存储器中，然后执行HSC指令使新的初始值和预置值有效。

       在使用高速计数器前，务必将HSC的每路输入的滤波时间组态为允许需要的速率进行计算的值，否则HSC 输入脉冲以输入滤波过滤掉的速率发生，HSC不会在输入上检测到任何脉冲，输入滤波设置和可检测到的最大频率如表6所示。

表6 输入滤波设置和可检测到的最大频率

输入滤波时间

可检测到的最大频率

0.2us

200KHz（标准型CPU）

100KHz（紧凑型或经济型CPU）

0.4us

200KHz（标准型CPU）

100KHz（紧凑型或经济型CPU）

0.8us

200KHz（标准型CPU）

100KHz（紧凑型或经济型CPU）

1.6us

200KHz（标准型CPU）

100KHz（紧凑型或经济型CPU）

3.2us

156KHz（标准型CPU）

100KHz（紧凑型或经济型CPU）

6.4us

78kHz

12.8us

39kHz

0.2ms

2.5kHz

0.4ms

1.25kHz

0.8ms

625Hz

1.6ms

312Hz

3.2ms

156Hz

6.4ms

78Hz

12.8ms

39Hz

       1、在项目树中双击CPU，在弹出的系统块中选择“数字量输入”，将对应输入口的脉冲捕捉选中，并修改输入滤波时间，如图1和图2所示；

图1 双击CPU进行配置

图2 在系统块中修改输入滤波时间

       2、在Micro/WIN SMART 中的命令菜单中选择 Tools（工具）> Wizards（向导）中选择 High Speed Counter（高速计数器向导），也可以在项目树中选择 Wizards（向导）文件夹中的 High Speed Counter（高速计数器向导）按钮，如图 3所示；

图3 选择高速计数器向导

       3、选择HSC编号，如图4所示；

图4 选择高速计数器编号

       4、为高速计数器命名，在左侧树形目录中选择“高速计数器”，如图5所示；

图5 为高速计数器命名

       5、选择计数模式，如图6所示；（每种模式的区别请参考前面内容）

图6 选择高速计数器模式

       6、配置初始化信息，如图7所示；

图7 配置高速计数器的初始化选项

       （1）为初始化子程序命名；

       （2）设置计数器预置值，可以为整数、双字地址或符号名，如5000、VD100、PVHC0。用户可使用全局符号表中双字整数对应的符号号。如果用户输入的符号名尚未定义，点击“生成”后会弹出对话框：

点击是后输入地址和注释，地址必须为双字地址，注释可以不填；

       （3）设置计数器初始值，可以为整数、双字地址或符号名：5000、VD100、CV_HC0；

       （4）初始化计数方向：增、减；

       （5）对于带外部复位端的高速计数器，可以设定复位信号为高电平有效或者低电平有效；

       （6）使用A/B相正交计数器时，可以将计数器频率设为1倍速或4倍速。使用非A/B相正交计数器时，此项为需；

       所谓“高/低电平有效”指的是在物理输入端子上的有效逻辑电平，即可以使 LED 灯点亮的电平。这取决于源型/漏型输入接法，并非指实际电平的高、低。

图8 配置中断

       一个高速计数器最多可以有三个中断事件，在白色框中填写中断服务程序名称或者使用默认名称：

       （1）外部复位激活后的中断，如果使用的高速计数器模式不具有外部复位端，则此项为虚；

       （2）方向输入更改后的中断，有以下3中情况会产生该中断：

       a．单相计数器的内部或外部方向控制位改变的瞬间；

       b．双相计数器增、减时钟交替的瞬间；

       c．A/B相脉冲相对相位（超前或滞后）改变的瞬间；

       （3）当前值等于预置值（CV=PV）时的中断，可以在该中断的服务程序中重新设置高速计数器的参数，如预置值、当前值，具体看步骤6。

       中断事件并非必须使用，由用户根据需求选用。

       8、配置HSC步数，如图9所示，最多可设置10步；

图9 配置HSC步数

       9、定义高速计数器每一步的操作，如图10所示；

图10 HSC每一步定义

       在这里配置的是当前值等于设定值中断的服务程序中的操作：

       （1）向导会自动为当前值等于预置值匹配一个新的中断服务程序，用户可以对其重新命名，或者使用默认的名称。

       （2）勾选后，用户在右侧输入新的预置值。

       （3）勾选后，用户在右侧输入新的当前值。

       （4）如果选用的高速计数器模式有内部方向控制位。

       使用相同的方法完成其余步的设置

       10、完成向导，如图11所示；

图11 完成向导

       点击向导对话框左侧树形目录中的选项“组件（Components）”可以看到此时向导生成的子程序和中断程序名称及描述，点击“生成（Generate）”按钮，完成向导。

       Micro/WIN SMART 高速计数器指令向导采用树形目录的形式，用户可以直接在目录树中选择相应选项进行设置，这种方式便于用户在完成指令向导后根据实际需求进行快速修改。