高速计数器

5.3 高速计数器

前面讲的计数器指令的计数速度受扫描周期的影响，对比CPU扫描频率高的脉冲输入，就不能满足控制要求了。高速计数器HSC用来累计比PLC扫描频率高得多的脉冲输入，利用产生的中断事件完成预定的操作。

一、高速计数器介绍

S7-200系列PLC设计了高速计数功能（HSC），其计数自动进行不受扫描周期的影响，最高计数频率取决于CPU的类型，CPU22x系列最高计数频率为30KHz。高速计数器在程序中使用时的地址编号用HC n来表示（在非正式程序中有时用HSC n），HC （HSC）表示编程元件名称为高速计数器，n为编号。

表5-3 高速计数器的数量与编号表

1．高速计数器输入端的连接

每个高速计数器对它所支持的时钟、方向控制、复位和启动都有专用的输入点，通过中断控制完成预定的操作。每个高速计数器专用输入点如表5-4所示。

注意：同一个输入端不能用于两种不同的功能。但是高速计数器当前模式未使用的输入端均可用于其他用途，如作为中断输入端或作为数字量输入端。每个高速计数器的3种中断的优先级由高到低，各个高速计数器引起的中断事件如表5-5所示。

S7-200系列PLC高速计数器HSC0～HSC5可以分别定义为四种工作类型：带有内部方向控制的单相计数器；带有外部方向控制的单相计数器；带有增/减计数脉冲输入的双相计数器；A/B相正交计数器。

根据有无复位输入和启动输入，每种高速计数器类型可以设定为三种工作状态：无复位且无启动输入；有复位但无启动输入；有复位且有启动输入。

HSC0～HSC5可以根据外部输入端的不同配置12种模式（模式0～模式11），高速计数器的工作模式见表6-4。

表6-5 高速计数器的控制字节（位）

号计数，当计数值等于大于50时输出端Q0.0通电，当外部复位时Q0.0断电。

接线图如图6-3所示，系统自动分配I0.0为HSC0的计数脉冲信号输入端，I0.2为HSC0的外部复位端。

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2. 高速计数器的工作模式

高速计数器有12种工作模式，模式0～模式2采用单路脉冲输入的内部方向控制加/减计数；模式3～模式5采用单路脉冲输入的外部方向控制加/减计数；模式6～模式8采用两路脉冲输入的加/减计数；模式9～模式11采用两路脉冲输入的双相正交计数。

每个高速计数器有多种不同的工作模式。HSC0和HSC4有模式0、1、3、4、6、7、8、9、10；HSC1和HSC2有模式0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11；HSC3和HSC5只有模式0。高速计数器的工作模式和输入端子数有关，如表5-6所示。

说明：表中×表示没有

3．高速计数器的控制字和状态字

定义了计数器和工作模式之后，还要设置高速计数器的有关控制字节。每个高速计数器均有一个控制字节，它决定了计数器的计数允许或禁用，方向控制（仅限模式

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0、1和2）或对所有其他模式的初始化计数方向，装入当前值和预置值。控制字节每个控制位的说明如表5-7所示。

每个高速计数器都有一个状态字节，状态位表示当前计数方向以及当前值是否大于或等于预置值。每个高速计数器状态字节的状态位如表5-8所示。

二、高速计数器指令及应用

1．高速计数器指令

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高速计数器指令有两条：高速计数器定义指令HDEF和高速计数器指令HSC 。其格式如表5-9所示。

（1）高速计数器定义指令HDEF。指令指定高速计数器（HSC x）的工作模式。工作模式的选择即选择了高速计数器的输入脉冲、计数方向、复位和起动功能。每个高速计数器只能用一条“高速计数器定义”指令。

（2）高速计数器使用指令HSC。根据高速计数器控制位的状态和按照HDEF指令指定的工作模式，控制高速计数器。参数N指定高速计数器的编号。

2. 高速计数器指令的使用

（1）每个高速计数器都有一个32位当前值和一个32位预置值，当前值和预设值均为带符号的整数值。要设置高速计数器的新当前值和新预置值，必须设置控制字节（表5-7），令其第五位和第六位为1，允许更新预置值和当前值，新当前值和新预置值写入特殊内部标志位存储区。然后执行HSC指令，将新数值传输到高速计数器。

（2）执行HDEF指令之前，必须将高速计数器控制字节的位设置成需要的状态，否则将采用默认设置。默认设置为：复位和起动输入高电平有效，正交计数速率选择4×模式。执行HDEF指令后，就不能再改变计数器的设置，除非CPU进入停止模式。

（3）执行HSC指令时，CPU检查控制字节和有关的当前值和预置值。

3. 高速计数器指令的初始化

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高速计数器指令的初始化的步骤如下：

（1）用首次扫描时接通一个扫描周期的特殊内部存储器SM0.1去调用一个子程序，完成初始化操作。因为采用了子程序，在随后的扫描中，不必再调用这个子程序，以减少扫描时间，使程序结构更好。

（2）在初始化的子程序中，根据希望的控制设置控制字（SMB37、SMB47、SMB57、SMB137、SMB147、SMB157），如设置SMB47=16#F8，则为：允许计数，写入新当前值，写入新预置值，更新计数方向为加计数，若为正交计数设为4×，复位和起动设置为高电平有效。

（3）执行HDEF指令，设置HSC的编号（0-5），设置工作模式（0-11）。如HSC的编号设置为1，工作模式输入设置为11，则为既有复位又有起动的正交计数工作模式。

（4）用新的当前值写入32位当前值寄存器（SMD38，SMD48，SMD58 ，SMD138，SMD148， SMD158）。如写入0，则清除当前值，用指令MOVD 0，SMD48实现。

（5）用新的预置值写入32位预置值寄存器（SMD42 ，SMD52， SMD62， SMD142 ，SMD152， SMD162）。如执行指令MOVD 1000，SMD52，则设置预置值为1000。若写入预置值为16#00，则高速计数器处于不工作状态。

（6）为了捕捉当前值等于预置值的事件，将条件CV=PV中断事件（事件13）与一个中断程序相联系。

（7）为了捕捉计数方向的改变，将方向改变的中断事件（事件14）与一个中断程序相联系。

（8）为了捕捉外部复位，将外部复位中断事件（事件15）与一个中断程序相联系。

（9）执行全局中断允许指令（ENI）允许HSC中断。

（10）执行HSC指令使S7-200对高速计数器进行编程。

（11）结束子程序。

【例5-4】高速计数器的应用举例。

（1）主程序

如图5-14所示，用首次扫描时接通一个扫描周期的特殊内部存储器SM0.1去调用一个子程序，完成初始化操作。