高速计数器模拟量实训考核模块使用举例

高速计数器模拟量控制实训考核模块
使用举例
实训项目：
高速计数器使用实训；
电机转速检测实训；
模拟量输入处理实训；
模拟量输出控制实训；
LED亮度PID调节控制实训；
电动机转速测定实验（高速计数器应用）
注意：使用本实训模块时LA7805会发热，但不影响使用，通电一段时间后请按下实训模块上的电源开关。

也可以使用6V-12V的直流电源，发热会大大降低。

一、实验目的
1、熟悉三菱FX系列PLC高速计数器的应用方法，通过实训掌握高速计数器的应用原则、步骤和方法，并能把这种编程方法应用到运动控制系统中。

2、掌握用三菱PLC的高速计数器测定电动机转速，控制电动机按要求精确运行。

二、实验模块
1.高速计数器模拟量实训模块
2.计算机一台(或与FX0N系列PLC相配套的手持编程器一个)
3.PC/PLC编程数据线一根
4.实验导线若干
三、接线
1、与三菱FX系列PLC相连：
2、与单片机PLC学习板相连：
四、实验要求
用输入的脉冲计算电动机的转速：
假设电动机旋转一周编码器输出2048个脉冲，PLC接入一路脉冲信号后，调节相应的频率调节电位器，当测得电动机的转速高于10转每分钟时，L1指示灯闪烁。

五、PLC I/O分配表
输入输出
启动按钮S7 X10 L1 Y0
停止按钮S8 X11
脉冲输入X0
六、实验过程
1、按上面接线图正确连线。

2、编写合适的控制程序，并输入电脑再仿真调试。

3、把PLC程序由计算机下载到PLC主机中（注意：此过程中必须使PLC主机处于STOP状态，）；
4、把PLC主机置于RUN状态，按下指令实训模块中的启动按钮，观察指示灯或电机的工作是否达到所要求的控制功能。

如没有达到则修改程序。

七、注意事项：
1、+24V电源两根线一定不能接反，否则必烧实训模块中的L7805。

如不幸接反，更换L7805即可！
2、使用本实训模块时LA7805会发热，但不影响使用，通电一段时间后请按下实训模块上的电源开关。

也可以使用6V-12V的直流电源，发热会大大降低。

3、按钮公共端（COM）与其它公共端（COM）是不相通的。

4、本程序使用FX1S型PLC，其它类型PLC请相应修改程序。

5、本程序用到三菱PLC的高速计数器。

6、三菱PLC高速计数器资料：
1．高速计数器概述
21点高速计数器C235～C255共用PLC的8个高速计数器输入端X0～X7，某一输入端同时只能供一个高速计数器使用。

这21个计数器均为32位加/减计数器(见表1)。

不同类型的高速计数器可以同时使用，但是它们的高速计数器输入不能冲突。

高速计数器的运行建立在中断的基础上，这意味着事件的触发与扫描时间无关。

在对外部高速脉冲计数时，梯形图中高速计数器的线圈应一直通电，以表示与它有关的输入点已被使用，其他高速计数器的处理不能与它冲突。

可用运行时一直为ON的M8000的常开触点来驱动高速计数器的线圈。

例如在图1中，当X14为ON时，选择了高速计数器C235，从表1可知，C235的计数输入端是X0，但是它并不在程序中出现，计数信号不是X14提供的。

表1给出了各高速计数器对应的输入端子的元件号，表中的U、D分别为加、减计数输入，A、B分别为A、B相输入，R为复位输入，S为置位输入。

2．一相高速计数器
C235～C240为一相无起动/复位输入端的高速计数器，C24l～C245为一相带起动/复位端的高速计数器，可用M8235～M8245来设置C235～C2415的计数方向，M为ON时为减计数，为OFF时为加计数。

C235～C240只能用RST指令来复位。

图1中的C244是1相带起动/复位端的高速计数器，由表1可知，Xl和X6分别为复位输入端和起动输入端，它们的复位和起动与扫描工作方式无关，其作用是立即的和直接的。

如果X12为ON，一旦X6变为ON，立即开始计数，计数输入端为X0。

X6变为OFF，立即停止计数，C244的设定值由D0和D1指定。

除了用Xl来立即复位外，也可以在梯形图中用复位指令复位。

3. 两相双向计数器
两相双向计数器(C246～C250)有一个加计数输入端和一个减计数输入端，例如C246的加、减计数输入端分别是X0和Xl，在计数器的线圈通电时，在X0的上升沿，计数器的当前值加1，在X1的上升沿，计数器的当前值减l。

某些计数器还有复位和起动输入端。

4．A-B相型双计数输入高速计数器
C25l～C255为A–B相型双计数输入高速计数器，它们有两个计数输入端，某些计数器还有复位和起动输入端。

图2中的X12为ON时，C25l通过中断，对X0输入的A相信号和X1输入的B相信号的动作计数。

X11为ON时C251被复位，当计数值大于等于设定值时，Y2的线圈通电，若计数值小于设定值，Y2的线圈断电。

A/B相输入不仅提供计数信号，根据它们的相对相位关系，还提供了计数的方向。

利用旋转轴上安装的A/B相型编码器，在机械正转时自动进行加计数，反转时自动进行减计数。

A相输入为ON时，若B相输入由OFF变为ON，为加计数(见图2b)；A相为ON时，若B
相由ON变为OFF，为减计数（见图2c）。

通过M8251可监视C251的加/减计数状态，加计数时M8251为OFF，减计数时M8251为ON。

5．高速计数器的计数速度
一般的计数频率：单相和双向计数器最高l0kHz，A/B相计数器最高为5kHz。

最高的总计数频率：FX lS和FX lN为60kHz，FX2N和FX2NC为20kHZ，计算总计数频率时A/B相计数器的频率应加倍。

FX2N和FX2NC的X0和X1因为具有特殊的硬件，供单相或双相计数时(C235，C236或C246)最高为60kHz，用C25l两相计数时最高为30kHz。

应用指令SPD(速度检测，FUC56)具有高速计数器和输入中断的特性，X0～X5可能被SPD指令使用，SPD指令使用的输入点不能与高速计数器和中断使用的输入点冲突。

在计算高速计数器总的计数频率时，应将SPD指令视为l相高速计数器。

八、思考题
高速计数器实训：
实训板中有两个脉冲发生电路，要求用两路脉冲学习加减计数器和高速计数器的使用。

具体控制任务：当按下S1按钮计数开始，待计数到500个脉冲后指示灯L1亮。

九、实验示例程序
编程思路：每5秒钟统计输入脉冲的个数，如果脉冲
数大于1706个，则红灯闪烁，否则重新开始统计。

电动机每圈2048个脉冲，10转每分钟的话每5秒钟就是1706各脉冲。

LED亮度PID调节实验（模拟量处理应用）
注意：使用本实训模块时LA7805会发热，但不影响使用，通电一段时间后请按下实训模块上的电源开关。

也可以使用6V-12V的直流电源，发热会大大降低。

一、实验目的
3、熟悉三菱FX系列PLC模拟量处理方法，通过实训掌握PID调节的应用原则、步骤和方法，并能把这种编程方法应用到模拟量处理控制系统中。

4、掌握用三菱PLC的模拟量的处理方法，能对实训板中LED的亮度进行PID 精确调节。

二、实验模块
1.高速计数器模拟量实训模块
2.计算机一台(或与FX0N系列PLC相配套的手持编程器一个)
3.PC/PLC编程数据线一根
4.实验导线若干
三、接线
1、与三菱FX系列PLC相连：
四、实验要求
PID调节方法：高亮二极管的亮度可以由两种方式调节。

一种是用电压调节，输入0-+5v 电压，高亮二极管的亮度随电压升高而变亮。

一种是用手动调节电位器来调节。

实训时，要求手动调节电位器时，通过PLC的处理，提高或降低调节电压而保持发光二极管亮度不变。

五、PLC I/O分配表
输入输出
启动按钮S1 X0 L1 Y0
停止按钮S2 X1 L2 Y1
S3 X3 L3 Y2
六、实验过程
1、按上面接线图正确连线。

2、编写合适的控制程序，并输入电脑再仿真调试。

3、把PLC程序由计算机下载到PLC主机中（注意：此过程中必须使PLC主机处于STOP 状态，）；
4、把PLC主机置于RUN状态，按下指令实训模块中的启动按钮，观察指示灯或电机的工作是否达到所要求的控制功能。

如没有达到则修改程序。

七、注意事项：
1、+24V电源两根线一定不能接反，否则必烧实训模块中的L7805。

如不幸接反，更换L7805即可！
2、使用本实训模块时LA7805会发热，但不影响使用，通电一段时间后请按下实训模块上的电源开关。

也可以使用6V-12V的直流电源，发热会大大降低。

3、按钮公共端（COM）与其它公共端（COM）是不相通的。

4、本程序使用FX1N型PLC，其它类型PLC请相应修改程序。

5、本程序用到三菱PLC的模拟量输入、输出模块。

如没有请另行购买。

6、三菱PLC PID调节方法资料：
FX1n系列PLC的PID回路运算指令的功能指令编号为FNC88,源操作数
[S1],[S2],[S3]和目标操作数均为D，16位运算占9个程序步，[S1],[S2]分别用来存放给定值SV和当前测量到的反馈值PV,[S3]--[S3]+6用来存放控制参数的值,运算结果MV存放在[D]中。

PID指令用于闭环模拟量的控制，在PID控制之前，应使用MOV指令将参数设定值预先写入数据寄存器中。

如果使用有断电保护功能的数据存储器，不需要重复写入。

如果目标操作数[D]有断电保护功能，应使用初始化脉冲M8002的常开触点将它复位。

[S3]--[S3]+24分别用来存放PID运算的各种参数,具体如下:
[S3] 采样周期(Ts) 1—32767(ms)
[S3]+1 动作方向(ACT) bit0 0:正动作 1:逆动作
bit1 0:输入变化量报警无 1:输入变化量报警有效
bit2 0:输出变化量报警无 1:输出变化量报警有效
bit3 不可使用
bit4 0:自动调谐不动作 1:执行自动调谐
bit5 0:输出值上下限设定无 1:输出值上下限设定有效
bit6—bit15 不可使用
[S3]+2 输入滤波常数(α) 0—99％ 0时没有输入滤波
[S3]+3 比例增益(Kp) 1--32767％
[S3]+4 积分时间(TI) 0—32767(×100ms) 0时作为∞处理
[S3]+5 微分增益(KD) 0--100％ 0时无微分增益
[S3]+6 微分时间(TD) 0—32767(×10ms) 0时无微分处理
[S3]+7----[S3]+19 PID运算的内部处理占用
[S3]+20 输入变化量(增侧)报警设定值 0--32767 [S3]+21 输入变化量(减侧)报警设定值 0--32767
[S3]+22 输出变化量(增侧)报警设定值和输出上限设定值
[S3]+23 输出变化量(减侧)报警设定值和输出下限设定值
[S3]+24 报警输出 bit0输出变化量(增侧)溢出
bit1输入变化量(减侧)溢出
bit2输出变化量(增侧)溢出
bit3输出变化量(减侧)溢出
（注意:[S3]+20--[S3]+24在[S3]+1的bit1=1,bit1=1或bit5=1时被占用）在P,I,D这三种控制作用中，比例部分与误差部分信号在时间上时一致的，只要误差一出现，比例部分就能及时地产生与误差成正比例的调节作用，具有调节及时的特点。

比例系数越大，比例调节作用越强，系统的稳态精度越高；但是对于大多数的系统来说，比例系数过大，会使系统的输出振荡加剧，稳定性降低。

调节器中的积分作用与当前误差的大小和误差的历史情况都有关系，只要误差不为零，控制器的输出就会因积分作用而不断变化，一直要到误差消失，系统处于稳定状态时，积分部分才不再变化，因此，积分部分可以消除稳态误差，提高控制精度。

但是积分作用的动作缓慢，可能给系统的动态稳定性代来不良影响，因此很少单独使用。

积分时间常数增大时，积分作用减弱，系统的动态性能（稳定性）可能有所改善，但是，消除稳态误差的速度减慢。

根据误差变化的速度（即误差的微分），微分部分提前给出较大的调节作用，微分部分反映了系统变化的趋势，它较比例调节更为及时，所以微分部分具有超前和预测的特点。

微分时间常数增大时，超调量减小，动态性能得到改善，但是抑制高频干扰的能力下降。

如果微分时间常数过大，系统输出量在接近稳态值时上升缓慢。

采样时间按常规来说应越小越好，但是时间间隔过小时，会增加CPU的工作量，相邻两次采样的差值几乎没有什么变化，所以也不易将此时间取的过小，另外，假如此项取比运算时间短的时间数值，则系统无法执行。

九、思考题
PLC接入模块的0-5v输出端子，把输入的电压进行模数转换。

经PLC处理后再数模转换输出，接到模块的LED亮度调节电压输入端，并通过板上的数字电压表显示出来。

调节0-5v输出电压调节电位器，并用万用表检测，看经PLC处理后的电压与万用表检测的电压之间的差异，并修改程序使差异最小。

十、实验示例程序：（下载的温度PID控制实验程序，可做参考）
温度PID控制实验程序。