西门子 S7-200PLC用高速计数器实现测量模拟量信号的方法

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S7-200PLC 用高速计数器实现测量模拟量信号的方法

1、模拟量采集要求信号本身环境要好，包括传感器、仪表的供电良好！模拟量传输线路尽量避开强电电缆和高、中、低频干扰，例如：高频焊管机、中频加热炉和变频器的输出到电机的电缆等，否则，给你的真实信号中加点“佐料”，从而污染了信号源；
2、电气系统接地在施工设计中就要特别重视，如果现场接地处理不好，轻者干扰PLC 系统正常工作，重者在带有模拟量的控制回路中根本不能使用或者会损坏传感器、PLC 的电源、模拟量等模块。如果说上面的注意事项仅仅是施工设计中需要注意的话，而下面的情况你就需要花更大的功夫了：
1、PLC 的模拟量采集模块，没有采用模拟量与PLC 回路隔离方式，因此，模拟量输入、输出回路就需要特别当心，如果传感器或者输入回路串入高电压信号，当心其损坏PLC 主机？
2、PLC 模块采用了高速采样方式，可分辨0.25ms 的信号变化，这本来是件好事，但实际使用其来却十分讨厌，因为它太敏感了，以致影响了模拟量信号的正常采集，如果遇到信号回路串入干扰、屏蔽不良，则想去掉干扰，单靠增加滤波时间是根本无法解决这类问题，我们曾经就遇到此类问题，不得已，将输入信号经RC 滤波回路过滤后才能勉强工作！
由于PLC 控制的某些系统，经常要测量各类模拟电压/电流信号，以往通常用电压/电流传感器进行采样，由PLC 的模拟量扩展模块进行运算处理。电压传感器输出是模拟量，在电磁骚扰较强的环境中，容易出现较大的测量误差；同时，由于占用模拟量扩展模块宝贵的输入点（模拟量扩展模块价格接近中、小型PLC的价格，且输入点极少），使系统的性价比降低。当用电压/电流/频率转换器进行采样，进而用PLC 高速计数器计数，能较好地解决上述问题，VFC 或IFC 转换器输出是脉冲信号，该信号在电磁骚扰下变化极小；另外，该信号是数字量，可直接接入PLC 高速计数器的输入点。
CPU224 有HSC0-HSC5 共6 个高速计数器，每个高速计数器都有多种工作模式以完成不同的功能，在使用一个高速计数器时，根据系统的控制需要，首先要给计数器选定一种工作模式，可用高速计数器定义指令HDEF来进行设置。只有定义了计数器和计数器模式，才能对计数器的动态参数进行编程。编程时，每个高速计数器只能使用一条HDEF 指令。每个高速计数器都有一个控制字节，包括允许或禁止计数，计数方向的控制，要装入的计数器当前值和要装入的预置值。
V/F 传感器把测量的模拟电压信号按着固定的比率转换成矩形脉冲信号，首先，VFC 或IFC 变送器将输入电压（电流）转换为脉冲信号，再将此信号送入高速计数器HSC1 的输入端，并累计脉冲数。通过设置定时中断0 的间隔时间，来控制高速计数器累计脉冲的时间，当预置的间隔时间到后，根据累计脉冲数，计算出被测电压（电流）值。
编程原理：
主程序在第一个扫描周期调用子程序SBR0；
SBR0 高速计数器和定时中断的初始化；
INT0 对高速计数器求值的定时中断程序；
程序和注释主程序在第一个扫描周期调用初始化子程序SBR0，仅在第一个扫描周期标志位SM0 1=1  。由子程序SBR0 实现初始化。
首先，把高速计数器HSC1 的控制字节MB47 置为16 进制数FC，其含义是：正方向计数，可更新预置值（PV），可更新当前值（CV），激活HSC1。
然后，用定义指令HDEF 把高速计数器HSC1 设置成工作模式0，即没有复位或启动输入，也没有外部的方向选择。当前值SMD48 复位为0，预置值SMD52 置为FFFF（16 进制）。定时中断0 间隔时间SMB34 置为100ms，中断程序0 分配给定时中断0，并允许中断，用指令HSC1 启动高速计数器。
每100ms 调用一次中断程序0，读出高速计数器的数值后，将其置零。通过HSC1 计数值及变换关系来求被测的电压值。
以上方法已用于多个自控项目，实践证明，该方法进行模拟电压信号测量，具有精度高，抗干扰性强，运行可靠。

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