基于PLC的高速计数器设计
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在设计实现高速计数器的过程中，需要确定系统处 理的信号类型 、电 压 电 流 范 围 等 指 标 ，以 便 确 定 通 道 电 路，进行系统的硬件选型。本文设计的高速计 数器，主 要处理工业过 程 控 制 中 的 增 量 编 码 器 、光 电 传 感 器 、接 近开关等脉冲发生设备的输出信号。目前市场上的旋 转 编 码 器 、传 感 器 等 设 备 的 输 出 信 号 大 多 为 方 波 脉 冲 信 号，信号频率在１ ＭＨｚ以下，电压范围为１０Ｖ～２６．４Ｖ，
１ ＰＬＣ 中的高速计数器 高速计数器作 为 ＰＬＣ 控 制 系 统 中 相 对 独 立 的 功
能模块，与 ＰＬＣ 的处理单元配合使用，可以插 在 ＰＬＣ 的 背 板 上 ，组 合 后 按 照 设 定 的 流 程 不 停 地 工 作 ，主 控 单 元可以随时读取 其 信 息 并 对 其 工 作 状 态 进 行 干 预 。 ［１］ 其主要功能是对连接到其输入端子上的高频脉冲进行 计数并根据预先设定 的 条 件 做 出 相 应 的 控 制 动 作，以 此来实现对轴的位 置 控 制。 除 此 之 外，高 速 计 数 模 块 还 具 有 频 率 测 量 功 能 ，能 够 测 量 输 入 脉 冲 的 频 率 ，在 应 用上可以实现对速率的测量。
第 ６ 期 （总 第 １７５ 期 ） ２０１２ 年 １２ 月
机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ
文 章 编 号 ：１６７２－６４１３（２０１２）０６－０１５７－０２
Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．
基于 ＰＬＣ 的高速计数器设计
葛付存
（盐城生物工程高等职业技术学校 电子工程系，江苏 盐城 ２２４０５１）
高速计数器有３种计数模式［２］：计数器模式、编 码 器×１模式和编码 器 ×４ 模 式，可 实 现 双 方 向 计 数、计 数区间设定、计数 初 始 值 装 载、中 断、复 位 等 功 能。 其 中计数器模式如图１所示。
图 １ 计 数 器 模 式
在计数器模式下，输入脉冲为１ ＭＨｚ以下的脉冲 信号。计数器在输入 脉 冲 信 号 上 升 沿 到 来 时 计 数，计 数方向取决于方向控制信号。方向控制信号为低电平 时 ，加 法 计 数 ；方 向 控 制 信 号 为 高 电 平 时 ，减 法 计 数 。
在编码器×１模式下，输入信号为频率不高于 ２５０ ｋＨｚ 的 脉 冲 信 号 ，但 方 向 控 制 信 号 与 输 入 脉 冲 保 持 ９０° 相位差。当输入脉 冲 信 号 超 前 方 向 控 制 信 号 ９０°相 位 时 ，计数器加法 计 数 ，且 在 输 入 信 号 的 上 升 沿 到 来 时 计
摘要：针对当前工业控制中高速脉冲计数的需求， 设 计 了 一 种 ＰＬＣ 控 制 系 统 中 的 高 速 计 数 器。 首 先 介 绍 了 高速计数器常用的３种模式，之后设计了系统的整体结构，并对高速计数模块和中断控制进行了实现。经过 实践证明，本系统脉冲计数的准确性好，具有较高的实用价值。 关 键 词 ：ＰＬＣ； 高 速 计 数 器 ； 频 率 测 量 中 图 分 类 号 ：ＴＰ２７３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
收 稿 日 期 ：２０１２－０４－２３； 修 回 日 期 ：２０１２－０７－１０ 作者简介：葛付存 （１９７４－），男，江ຫໍສະໝຸດ Baidu盐城人，讲师，在读工程硕士，研究方向：自动化控制技术。
· １５８ ·
机 械 工 程 与 自 动 化 ２０１２年第６期
电流为５ｍＡ～１０ｍＡ。据此确定相应的输入输出指标， 进行相应的元器件选型，最终完成系统的硬件设计。
高速计数器利用统计输入脉冲信号在给定测频时 间段内的脉冲个数，最 后 根 据 频 率 计 数 和 测 频 时 间 计 算出脉冲频率 。 ［４］ ２ 高 速 计 数 器 的 设 计 ２．１ 系 统 整 体 设 计
高速计数器要实 现 高 速 计 数 功 能 和 测 频 功 能，内 部必须有 专 门 设 计 的 高 速 计 数 模 块。 考 虑 到 实 际 应 用 ，系 统 内 部 可 以 设 计 两 个 独 立 工 作 的 高 速 计 数 模 块 ， 由系统分别进行控 制。 除 此 之 外，高 速 计 数 器 应 具 有 通信管理功能以 实 现 和 ＰＬＣ 中 处 理 单 元 间 的 数 据 交 换。为了实现中断和 输 入 输 出，还 应 该 有 相 应 的 中 断 控制、存储管理以及 对 输 入 信 号 的 滤 波 处 理 和 输 出 信 号的控制等。高速计数器的整体设计如图２所示。 ２．２ 硬 件 选 型
中断控制器根据组态参数选择相应的中断发生类 型 ，当 计 数 值 达 到 设 定 的 中 断 发 生 值 时 ，发 出 中 断 信 号 并根据发生条件进行中断标志位的置位和复位。中断 控 制 软 件 流 程 见 图 ４。
当收到一个输入 脉 冲 信 号 时，计 数 器 根 据 组 态 设 定的计数模式进行计数并根据相应的触发条件确定计 数方向是增加还是 减 少。 进 行 频 率 测 量 时，计 数 器 将 累计在设定的测频时 间 内 收 到 的 脉 冲 信 号，并 在 测 频 时间结束时输出相应的脉冲累计值。 ２．４ 中 断 控 制 设 计
数 ；当 输 入 脉 冲 信 号 落 后 方 向 控 制 信 号 ９０°相 位 时 ，计 数 器减法计数，且在输入信号的下降沿到来时计数 。 ［３］
在编码器×４ 模 式 下，输 入 信 号 １ 和 输 入 信 号 ２ 最 高 允 许 频 率 为 ２５０ｋＨｚ，保 持 ９０°相 位 差 。 采 用 倍 频 实 现 双 沿 计 数 ，在 输 入 脉 冲 １ 的 上 升 沿 、下 降 沿 和 输 入 脉冲 ２ 的 上 升 沿、下 降 沿 到 来 时 计 数。 当 输 入 脉 冲 １ 相 对 于 输 入 脉 冲２ 超 前９０°时 ，计 数 器 加 法 计 数 ；反 之 ， 计数器减法计数。
１ ＰＬＣ 中的高速计数器 高速计数器作 为 ＰＬＣ 控 制 系 统 中 相 对 独 立 的 功
能模块，与 ＰＬＣ 的处理单元配合使用，可以插 在 ＰＬＣ 的 背 板 上 ，组 合 后 按 照 设 定 的 流 程 不 停 地 工 作 ，主 控 单 元可以随时读取 其 信 息 并 对 其 工 作 状 态 进 行 干 预 。 ［１］ 其主要功能是对连接到其输入端子上的高频脉冲进行 计数并根据预先设定 的 条 件 做 出 相 应 的 控 制 动 作，以 此来实现对轴的位 置 控 制。 除 此 之 外，高 速 计 数 模 块 还 具 有 频 率 测 量 功 能 ，能 够 测 量 输 入 脉 冲 的 频 率 ，在 应 用上可以实现对速率的测量。
第 ６ 期 （总 第 １７５ 期 ） ２０１２ 年 １２ 月
机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ
文 章 编 号 ：１６７２－６４１３（２０１２）０６－０１５７－０２
Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．
基于 ＰＬＣ 的高速计数器设计
葛付存
（盐城生物工程高等职业技术学校 电子工程系，江苏 盐城 ２２４０５１）
高速计数器有３种计数模式［２］：计数器模式、编 码 器×１模式和编码 器 ×４ 模 式，可 实 现 双 方 向 计 数、计 数区间设定、计数 初 始 值 装 载、中 断、复 位 等 功 能。 其 中计数器模式如图１所示。
图 １ 计 数 器 模 式
在计数器模式下，输入脉冲为１ ＭＨｚ以下的脉冲 信号。计数器在输入 脉 冲 信 号 上 升 沿 到 来 时 计 数，计 数方向取决于方向控制信号。方向控制信号为低电平 时 ，加 法 计 数 ；方 向 控 制 信 号 为 高 电 平 时 ，减 法 计 数 。
在编码器×１模式下，输入信号为频率不高于 ２５０ ｋＨｚ 的 脉 冲 信 号 ，但 方 向 控 制 信 号 与 输 入 脉 冲 保 持 ９０° 相位差。当输入脉 冲 信 号 超 前 方 向 控 制 信 号 ９０°相 位 时 ，计数器加法 计 数 ，且 在 输 入 信 号 的 上 升 沿 到 来 时 计
摘要：针对当前工业控制中高速脉冲计数的需求， 设 计 了 一 种 ＰＬＣ 控 制 系 统 中 的 高 速 计 数 器。 首 先 介 绍 了 高速计数器常用的３种模式，之后设计了系统的整体结构，并对高速计数模块和中断控制进行了实现。经过 实践证明，本系统脉冲计数的准确性好，具有较高的实用价值。 关 键 词 ：ＰＬＣ； 高 速 计 数 器 ； 频 率 测 量 中 图 分 类 号 ：ＴＰ２７３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
收 稿 日 期 ：２０１２－０４－２３； 修 回 日 期 ：２０１２－０７－１０ 作者简介：葛付存 （１９７４－），男，江ຫໍສະໝຸດ Baidu盐城人，讲师，在读工程硕士，研究方向：自动化控制技术。
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机 械 工 程 与 自 动 化 ２０１２年第６期
电流为５ｍＡ～１０ｍＡ。据此确定相应的输入输出指标， 进行相应的元器件选型，最终完成系统的硬件设计。
高速计数器利用统计输入脉冲信号在给定测频时 间段内的脉冲个数，最 后 根 据 频 率 计 数 和 测 频 时 间 计 算出脉冲频率 。 ［４］ ２ 高 速 计 数 器 的 设 计 ２．１ 系 统 整 体 设 计
高速计数器要实 现 高 速 计 数 功 能 和 测 频 功 能，内 部必须有 专 门 设 计 的 高 速 计 数 模 块。 考 虑 到 实 际 应 用 ，系 统 内 部 可 以 设 计 两 个 独 立 工 作 的 高 速 计 数 模 块 ， 由系统分别进行控 制。 除 此 之 外，高 速 计 数 器 应 具 有 通信管理功能以 实 现 和 ＰＬＣ 中 处 理 单 元 间 的 数 据 交 换。为了实现中断和 输 入 输 出，还 应 该 有 相 应 的 中 断 控制、存储管理以及 对 输 入 信 号 的 滤 波 处 理 和 输 出 信 号的控制等。高速计数器的整体设计如图２所示。 ２．２ 硬 件 选 型
中断控制器根据组态参数选择相应的中断发生类 型 ，当 计 数 值 达 到 设 定 的 中 断 发 生 值 时 ，发 出 中 断 信 号 并根据发生条件进行中断标志位的置位和复位。中断 控 制 软 件 流 程 见 图 ４。
当收到一个输入 脉 冲 信 号 时，计 数 器 根 据 组 态 设 定的计数模式进行计数并根据相应的触发条件确定计 数方向是增加还是 减 少。 进 行 频 率 测 量 时，计 数 器 将 累计在设定的测频时 间 内 收 到 的 脉 冲 信 号，并 在 测 频 时间结束时输出相应的脉冲累计值。 ２．４ 中 断 控 制 设 计
数 ；当 输 入 脉 冲 信 号 落 后 方 向 控 制 信 号 ９０°相 位 时 ，计 数 器减法计数，且在输入信号的下降沿到来时计数 。 ［３］
在编码器×４ 模 式 下，输 入 信 号 １ 和 输 入 信 号 ２ 最 高 允 许 频 率 为 ２５０ｋＨｚ，保 持 ９０°相 位 差 。 采 用 倍 频 实 现 双 沿 计 数 ，在 输 入 脉 冲 １ 的 上 升 沿 、下 降 沿 和 输 入 脉冲 ２ 的 上 升 沿、下 降 沿 到 来 时 计 数。 当 输 入 脉 冲 １ 相 对 于 输 入 脉 冲２ 超 前９０°时 ，计 数 器 加 法 计 数 ；反 之 ， 计数器减法计数。