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西門子S7-200 PLC的PTO操作方法

    PTO提供脈沖個數(shù)的方波(50%占空比)脈沖串發(fā)生功能，周期可以以微秒或毫秒為單位，周期的范圍是50～65535μs或2～65535ms，如果設(shè)定的周期是奇數(shù)，則會引起占空比的一些失真，脈沖數(shù)的范圍是1～4294967295。

    如果的周期時間少于兩個時間單位，就把周期默認(rèn)為兩個時間單位；如果脈沖數(shù)為0，就把脈沖數(shù)默認(rèn)為1個脈沖。

    狀態(tài)字節(jié)中的PTO空閑位(SM66.7或SM76.7)用來指示可編程脈沖串完成。另外，高速脈沖串輸出可以采用中斷方式進(jìn)行控制，各種型號的PLC可用的高速脈沖串輸出的中斷事件有兩個，見表3-36。根據(jù)脈沖串的完成調(diào)用中斷程序，有關(guān)中斷和通信指令的細(xì)節(jié)可見前述內(nèi)容或其他有關(guān)書籍；如果使用多段操作，將在包絡(luò)表完成時調(diào)用中斷程序，見下面的多段管線。

    表3-36    有關(guān)高速脈沖輸出完成的中斷事件

    如果要輸出多個脈沖串，PTO功能允許脈沖串的排隊，形成管線，當(dāng)激活的脈沖串完成時，立即開始新脈沖的輸出，這保證了順序輸出脈沖串的連續(xù)性。

    有兩種管線：單段管線或多段管線。

    單段管線：在單段管線中，需要為下一個脈沖串更新特殊寄存器，一旦啟動了起始PTO段，就必須立即按照第二個波形的要求改變特殊寄存器，并再次執(zhí)行PLS指令，第二個脈沖串的屬性在管線中一直保持到*個脈沖串發(fā)送完成。在管線中一次只能存一個人口，一旦*個脈沖串發(fā)送完成，接著輸出第二個波形。管線可以用于新的脈沖串，重復(fù)這個過程，設(shè)定下一個脈沖串的特性。

    除下面的情況外，脈沖串之間進(jìn)行平滑轉(zhuǎn)換：發(fā)生了時間基準(zhǔn)的改變；在利用PLS指令捕捉到新脈沖串前，啟動的脈沖串已經(jīng)完成。

    當(dāng)管線滿時，如果試圖裝入管線，狀態(tài)寄存器中的PTO溢出位(SM66.6或SM76.6)將置位。當(dāng)PLC進(jìn)入RUN狀態(tài)時，這個位初始化為0。如果要檢測序列的溢出，必須在檢測到溢出后手動清除這個位。

    多段管線：在多段管線中，CPU自動從V存儲器區(qū)的包絡(luò)表中讀出每個脈沖串段的特性。在該模式下，僅使用特殊寄存器區(qū)的控制字節(jié)和狀態(tài)字節(jié)。選擇多段操作時，必須裝入包絡(luò)表的起始v存儲器區(qū)的偏移地址(SMW168或SMW178)。時間基準(zhǔn)可以選擇微秒或者毫秒，但是在包絡(luò)表中的所有周期值必須使用一個基準(zhǔn)，而且當(dāng)包絡(luò)執(zhí)行時不能改變。多段操作可以用PLS指令啟動，每段的長度是8個字節(jié)，由16位周期值、16位周期增量值和32位脈沖計數(shù)值組成。多段PTO操作的包絡(luò)表格式見表3-37。多段PTO操作的另一個特點是具有按照每個脈沖的個數(shù)自動增減周期的能力：在周期增量區(qū)輸入一個正值將增加周期；輸入一個負(fù)值將減小周期；輸入0值將不改變周期。如果在許多脈沖后的周期增量值導(dǎo)致非法周期值，會產(chǎn)生一個算術(shù)溢出錯誤，同時停止PTO功能，PLC的輸出變?yōu)橛捎诚窦拇嫫骺刂?。另外，在狀態(tài)字節(jié)中的增量計算錯誤位(SM66.4或SM76.4)被置為1。如果要人為地終止一個正在進(jìn)行中的PTO包絡(luò)，只需要把狀態(tài)字節(jié)中的用戶終止位(SM66.5或SM76.5)置為1即可，當(dāng)PTO包絡(luò)執(zhí)行時，當(dāng)前啟動的段數(shù)目保存在SMB166(或SMB176)中。

    表3-37    多段PTO操作的包絡(luò)表格式

   PWM的功能提供占空比可調(diào)的脈沖輸出，可以以微妙或毫秒為時間單位周期及脈沖寬度。周期變化范圍分別為50～65535ms或2～65535ms;脈沖寬度變化范圍分別為0～65535μs或0～65535ms。當(dāng)脈沖寬度大于或等于周期時間時，波形占空比為*，即輸出連續(xù)接通；當(dāng)脈沖寬度為0時，波形占空比為0%，即輸出斷開；如果的周期小于兩個時間單位，那么周期時間被缺省地（默認(rèn)地）設(shè)定為兩個時間單位。

    有兩個方法改變PWM波形的特性：同步更新和異步更新。

    (1)同步更新：PWM的典型操作是當(dāng)周期時間保持為常數(shù)時改變脈沖寬度，所以如果不需要改變時間基準(zhǔn)，就可以進(jìn)行同步更新。進(jìn)行同步更新時，波形特性的變化發(fā)生在周期邊沿，可提供平滑過渡。

    (2)異步更新：PWM的典型操作是當(dāng)周期時間保持為常數(shù)時改變脈沖寬度，所以不需要改變時間基準(zhǔn)，但是，如果需要改變PTO/PWM生成器的時間基準(zhǔn)，就要使用異步更新。異步更新會造成PTO/PWM功能被瞬時禁止和PWM波形不同步，這可能會引起被控設(shè)備的振動?；谶@個原因，建議采用PWM同步更新，選擇一個適合于所有周期時間的時間基準(zhǔn)。

    控制字節(jié)中的PWM更新方法位(SM67.4或SM77.4)用來更新類型，執(zhí)行PLS指令激活這些改變。注意，如果改變了時間基準(zhǔn)，將會產(chǎn)生一個異步更新，而和這些控制位無關(guān)。
  高速脈沖輸出指令PLS (Pulse)使PLC某些輸出端產(chǎn)生高速脈沖，用來驅(qū)動負(fù)載實現(xiàn)精確控制，例如對步進(jìn)電動機(jī)的控制。

    高速脈沖輸出指令梯形圖由助記符PLS、使能輸入端EN和高速脈沖輸出端Q0.x構(gòu)成；高速脈沖輸出指令語句表由操作碼PLS和高速脈沖輸出端地址操作數(shù)Q0.x構(gòu)成，如圖3-125所示。

    圖3-125    高速脈沖輸出指令

    使能輸入端EN=1時，高速脈沖輸出指令PLS檢測為脈沖輸出端（Q0.0或Q0.l）所設(shè)置的特殊存儲器位，然后激活由特殊存儲器位定義的PWM（Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制）或PTO（Pulse Train Output，脈沖串輸出）操作。

    數(shù)據(jù)范圍Q0.x: Q0.0或Q0.1。

    S7-200的每個CPU都有兩個PTO/PWM生成器，分別輸出高速脈沖序列（脈沖串）及脈寬調(diào)制（寬度可調(diào)）波形，一個生成器給數(shù)字輸出點Q0.0，另一個生成器給數(shù)字輸出點Q0.1。

    PTO/PWM生成器及輸出映像寄存器共同使用Q0.0及Q0.1，當(dāng)Q0.0或Q0.1被設(shè)定為PTO或PWM功能時，由PTO/PWM生成器控制其輸出，并禁止輸出點數(shù)字量輸出的通用功能的正常使用，輸出波形不受輸出映像寄存器狀態(tài)、輸出強(qiáng)置或立即輸出指令的影響；當(dāng)不使用PTO/PWM生成器時，Q0.0或Q0.1輸出控制權(quán)轉(zhuǎn)交給輸出映像寄存器，輸出映像寄存器決定輸出波形的初始及終狀態(tài)，以高電平或低電平產(chǎn)生波形作為起始和結(jié)束。建議在啟動PTO或PWM之前，將Q0.0及Q0.1的映像寄存器設(shè)定為0。

    脈沖序列（串）PTO的功能提供周期時間及脈沖數(shù)目由用戶控制的方波（50%占空比）輸出；脈沖寬度調(diào)制PWM的功能提供周期時間及脈沖寬度由用戶控制的、持續(xù)的、變化占空比的輸出。

    每個PTO/PWM發(fā)生器有一個控制字節(jié)（8位）、一個16位無符號的周期時間值、一個16位無符號脈寬值（僅PWM）和一個32位無符號的脈沖計數(shù)值（僅PTO有）。這些值全部存儲在的特殊存儲器SM中，這些特殊存儲器的各位設(shè)置完畢，即可執(zhí)行脈沖指令PLS，這條指令使CPU讀取特殊存儲器中的位，并對相應(yīng)的PTO/PWM發(fā)生器進(jìn)行編程。修改特殊寄存器的SM區(qū)（包括控制字節(jié)），然后執(zhí)行PLS指令，可以改變PTO或PWM特性。當(dāng)PTO/PWM控制字節(jié)(SM66.7或SM77.7)的允許位置為0時，就禁止了PTO或PWM產(chǎn)生波形的功能。所有控制字節(jié)、周期、脈沖寬度和脈沖數(shù)的默認(rèn)值（又叫缺省值）都是0。

    在PTO/PWM功能中，輸出從OFF到ON和從ON到OFF的切換時間不一樣，這種切換時間的差異會引起占空比的畸變，PTO/PWM的輸出負(fù)載至少為10010的額定負(fù)載，才能提供陡直的上升沿和下降沿。

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