4.3.1 内置高速计数器比较控制

使用有内置高速计数器的PLC，可用普通比较指令，进行较高速计数器现值与设定值比较，然后按比较结果进行相应处理。但这不是在中断方式下处理，响应速度低，满足不了实际控制要求，所以不能用。

为了确保足够高的响应速度，对高速计数处理的处理，一般要使用可在中断方式下工作的处理或比较指令。这些指令在执行条件具备时，即当有新的脉冲采集或有关的其他事件（产生中断事件）发生时，才执行。无新的脉冲采集或无有关的其他事件发生，则不执行。尽管不同的PLC这些处理指令的差别较大，但其实现比较控制的目的则都可实现。以下具体介绍CPM2A、S7-200及FX2N机的有关指令。

1.CPM2A机

一般是用CTBL指令建立高速计数比较表，并用INI指令启动比较。CTBL指令梯形图格式为

这里有三个操作数。第一个默认为000，第二个为控制字，分别取值为000、001、002、003，第三个为表地址（TB），存储被比较数。

（1）C的含义。

000：建立表比较，并开始比较；

001：建立范围比较，并开始比较；

002：建立表比较，由执行INI指令起动比较；

003：建立范围比较，由执行INI指令起动比较。

（2）表地址的含义。

1）若为表比较：可对16个双字比较，这里TB及随后的字的含义为

TB：指明与多少个字比较，取值为1～16；

TB+1：目标值低4位；

TB+2：目标值高4位；

TB+3：当现值与目标值相等时将调用的子程序号。

这相邻的3个字算一组。接着还可设第二组。最多可设16组，占48个字。加上TB，最多时，从TB开始到TB+48的字都要用。

2）若为范围比较，则固定用8个范围，其含义为

TB：低限，低4位；

TB+1：低限，高4位；

TB+2：高限，低4位；

TB+3：高限，高4位；

TB+4：当现值落入上述范围，将调用子程序号。

这里每组用5个字，必须设8组，共用40个字。如设了，但又不用，则应把调子程序号那个字设为FFFF。

如果仅用CTBL指令建立比较，而真要进行比较时，还要用INI指令。INI指令格式为

INI为中断指令，也有3个操作数。

P默认为0。C可为0、1、2、3。0，起动比较。1，停止比较。2，现值更新。3，脉冲输出停止（用于脉冲输出控制，与此无关）。当C等0时，P1默认为0；而C等2时，指定为计数器赋值的地址。

提示：CBTL、INI为扩展指令，使用前需指定功能码。一般用微分执行，或在运行程序的第1扫描周期执行就可以了。否则也可能不能达到预期效果。

提示：欧姆龙PLC高速计数器的内容，当PLC掉电，即丢失。这点与S7-200及FX2N不

持计数数据，可用MOV、INI指令及保持继电器处理、解同。如需要保

持计数数据，可用MOV、INI指令及保持继电器处理、解决。

2.S7-200机

它也没有专用可在中断实现的比较指令，但它的每个高速计数器都有计数值与设定值相等3个中断事件。这事件可用“ATCH”指令，使其与中断子程序关联。当这些事件发生时，调这被关联的中断子程序，进行处理。

它的每个高速计数器的3个中断事件，是现计数值与设定值相等、计数方向改变及外部复位。以HSC0为例，这3个事件编号分别为12、27及28。而HSC1，这3个事件编号则分别为13、14及15等。其他的可参阅它的编程软件中的有关帮助。

3.FX2N机

用可中断工作的、高速计数器专用的比较置位、复位及区间比较指令，即HSCS、HSCR及HSZ指令。

（1）HSCS指令。为高速计数器比较置位指令。其格式为

这里S1为设定数，S2为所使用的高速计数器编号，D为计数器现值与设定值相等时置位对象。

如图4-45a所示，它的计数器设定值是30，当计数从29增到30，或从31减到30时，将使Y000 ON。并可自动立即刷新，产生输出。但这样的输出点除了Y000，还有Y001～Y007中的一个。其他的输出点可被置位，但无自动输出刷新功能。其响应速度还将受程序扫描周期的影响。

提示：由于高速计数器是双字的，所以HSCS等指令都应双字使用。而且不能微分执行，否则无效。

HSCS指令执行的结果也可调中断子程序。这时，它的目标操作数D应设为中断子程序标号。如图4-45b所示，当C235计数值等于30时，调中断子程序I10，可使Y010置位，并执行立即输出刷新。当C235计数值等于50时，调中断子程序I60，可使Y010复位，并执行立即输出刷新（REF为立即刷新指令）。当然。在程序的开始，须执行允许中断指令（EI）。

图4-45 HSCS指令应用

中断子程序标号还可以指定为I20、I30、I40、I50。使用中断编号不能重复。同时，当特殊辅助继电器M8059 ON，这些中断子程序全被禁止。

（2）HSCR指令。为高速计数器比较复位指令，其使用如图4-46所示。它与HSCS工作过程基本相同，只是HSCS前者为置位，而它为复位。

从图4-46可知，当C235计数值从29计到30时，使Y000置位；当C235计数值从49计到50时，使Y000复位。由于使用Y000做输出，故它的输出也是中断执行的。

图4-46 HSCR指令应用

HSCR指令与HSCS指令还有一点不同是，HSCR的目标（D，第3个）操作数虽不能用中断标号，但可以是计数器。如果此操作数为自身，则可用其自身快速复位（现值回到0）。

（3）HCZ指令。为高速计数器用的区间比较指令。其格式为

这里，S1为设定数低限，S2设定数高限，S为所使用的高速计数器编号，D为控制对象。

它有3种模式：简单比较、表格比较及控制脉冲输出频率等3种模式。

1）简单比较。它的功能与FX的普通区域ZCP比较指令一样，不同的只是它中断执行，而ZCP为扫描执行。图4-47a为它的应用。如所示：

当K100＞C235，Y002 ON

当K100≤C235≤K200，Y003 ON

当K200＜C235，Y004 ON

如第一（S1）、第二（S2）操作数不用常数，也可为地址。此指令应为双字操作，故这应是双字地址。图中M8235为计数方向特殊继电器，它OFF，增计数；ON，减计数。

由于这个Y地址的前两位是00，情况同HSCS、HSCR指令，故它的输出也是自动立即刷新，中断执行的。

图4-47 HCZ指令应用

2）表格比较。它的第4个（D）操作数不是输出点，而为特殊继电器M8130。其含义为用于表格比较模式。这时，第1操作数S1指定比较双字在数据存储区（D区）的开始地址。第2操作数S2指定有多少个比较数，且必须用常数直接指定。如图4-47b，S1为D200，指定地址从D200开始；而S2为K5，指定有5个数据比较，最多可指定多少个数据比较与PLC的性能有关。

从D200开始，每个比较用4个字。本例设为5个比较，故共用20个字。这里D200、D201存一个比较数。D202存输出点Y的地址，如H0，则Y000；如H10，则Y010。D203存储输出点使Y置位（如设为K1），还是复位（如设为K0）。D204～D207、D208～D211、D212～D215及D216～D219的设定按此类推。

表4-14所示为D200～D219有关表格比较数据设定一例。这里的比较数据为升幂排列，即D200、D201设的数最小，而D216、D217设的数最大。也可降幂排列。前者适合于在增计数过程中进行控制；而后者适合于在减计数过程中进行控制。也可任意排列，但要清楚，它的比较虽很多，但它是按行的顺序进行的（而CPM2A无顺序说法不同）。第一行的设定数最先比较，这个比较完成后，才进入第二行的设定数比较。依次类推。如输出点使用的编号Y000～Y007之间，也将立即刷新、中断输出，可得到更快速的响应。

图4-48为与表4-24对应的输出特性。

表4-24 表格比较数据设定实例

图4-48 比较输出特性

从图4-48可知，高速计数器现值增到123（D200、D201的设定数）时，根据D202、D203的设定，将使Y010置位；而增到234（D204、D205的设定数）时，根据D206、D207的设定，将使Y010复位。

高速计数器现值增到345（D208、D209的设定数）时，根据D210、D211的设定，将使Y011置位；增到456（D212、D213的设定数）时，根据D214、D215的设定，将使Y011复位；而增到567（D216、D217的设定数）时，根据D218、D219的设定，又使Y011置位。

除了以上介绍的输出变化，这里用的输出点被置位（或复位）后，也可用别的指令使其复位（或置位）。

与M8130特殊继电器相应的，也是在表格比较时要用到特殊继电器M8131及特殊寄存器D8130、D8132。可使用它们对表格比较过程进行监视。开始进入表格比较时，M8130ON、M8131OFF，而比较完成，则M8130OFF、M8131ON。D8130记录完成比较的序号，如本例，高速计数器现值已增到345，完成此次比较后，D8130的值将置为3。

再就是，执行此指令后，要先完成表格“制作”，才能通过中断进行比较。这个“制作”应在执行这指令的第一个END指令后，由PLC系统进行。所以这个指令生效是在这个“制作”完成后的周期中。

3）控制脉冲输出频率。用采集到的高速计数器的计数值与多个设定值比较，根据不同的比较结果，与PLSY指令配合，使PLSY指令产生相应的频率输出脉冲。为此，本指令的第4个操作数应是M8132（见图4-49）。

图中①是使用控制脉冲输出频率格式执行HSZ指令，它的比较结果得到的频率值存于与M8132对应的D8132中。②使M100产生微分输出。③用M100的常闭触点调用PLSY指令，目的是在X010 ON后，延时一个扫描周期再执行脉冲输出。这是因为执行HSZ指令建立比较表，是在执行END指令后才完成的，所以必须这么做。

图4-49 控制脉冲输出频率模式

这种格式时，S1指定存储比较数据区的首地址，这里D300，指D300为首地址。S2指定有多少个数据比较，这里K5为5个比较。S指定计数器，这里C251，即指定用计数器C251。

比较数据区的地址分配是每组占4个字：头两个双字存储比较数据，后两个双字指定输出频率（高位字常为0）。如数据按照表4-25设定，则当X010 ON，执行图4-26程序，C251从0变化到800时，PLSY的输出频率将依次作如图4-50所示的变化。最后操作完成，特殊继电器M8133 ON，并回到第1行重新工作。如不再要求重新工作，如本例，最后一步置频率为K0。

表4-25 表格比较数据设定实例

图4-50 脉冲输出变化特性

提示：FX2N高速计数器处理指令较多，可用于很多不同的场合。但实际使用时是受一些限制的。有关细节请参考有关说明书。

用高速计数器进行比较控制是很常用的。图4-51所示切料长度控制就是一个例子。

图4-51 切料长度控制

从图4-51可知，导轮2逆时针转动可使卷料放出。它有快、慢速运动。放料时，编码器2也将转动，将按放出料的长度计脉冲。PLC高速计数器采集的即为此脉冲。其工作过程是，先快速放料；快到尺寸时，再慢速放料；到要求长度后，放料停止，进而开动切刀切料。其具体控制指标如图4-52所示。

从图4-52可知，工作开始后，先使部件高速位移950脉冲当量，接着位移停止。延时1s后，继续慢速位移50个脉冲当量，然后工作停止。

图4-52 位移控制指标

与此对应的PLC编程要点是：

（1）调用高速计数功能块，或运行初始化程序。

（2）启动快速运动，复位高速计数功能块，并令高速计数功能块开始计数。

（3）设定相应的高速计数功能块比较与处理方法，并执行比较。

（4）比较结果处理并产生相应控制输出。

以下结合此例，看怎样用“内置高速计数器比较控制”去达到这个要求。根据设计要求，所设计的这个控制的算法如图4-53所示。

从图4-53可知，它的控制过程是：起动→被控制对象高速运动，并通过编码器发送脉冲（步1）→PLC接收所发脉冲→PLC对累计接收的脉冲与设定值进行比较，以判断是否达到运动行程所要求的脉冲累计数→如达到要求，使控制对象运动停止并起动定时器（步2）→定时器设定时间到，再起动控制对象慢速运动，并继续通过编码器发送脉冲（步3）→PLC又接收所发脉冲→PLC又对累计接收的脉冲（可以是复位后的新值，也可为在原值的基础上累加）与设定值进行比较，以判断是否达到新要求的运动行程→如达到要求，使被控制对象停止运动（步4）。

图4-54、图4-55所示为PLC对应的梯形图程序。各PLC都是分4步控制。但高速计数器的比较、处理差别较大。

图4-53 比较控制算法框图

图4-54 比较控制程序

图4-54a为欧姆龙CPM2A用的程序。它首先是做好高速计数器设定。结合本例，按照单相增计数，软件复位的要求，用CPX软件设定。但这在图形图上体现不出来。

其次是选用CTBL指令建立高速计数比较表，并用INI指令起动比较。如图程序，比较数据DM0（2个比较）设为2，DM1（第1比较数低位）设为950，DM2（第1比较数高位）设为0，DM3（调子程序号）设为1，DM4（第2比较数低位）设为1000，DM5（第2比较数高位）设为0，DM6（调子程序号）设为1。

第三是根据比较结果，做相应控制。这里，步1是使“输出1”复位，步3是使“输出2”复位，步2是启动定时器。当定时时间到，进入步3。

最后是进入步4，则退出控制。

图4-54b为西门子S7-200的程序。如图，“起动”ON后进入步1，进而运行初始化程序（HSC-INIT），做好高速计数器设定。结合本例选模式0，HSC 0，单相增计数，I0.0为输入点，软件复位，设定值为950（赋值给SMD42）。同时，选用HSC比较相等事件12与COUNT-EQ中断子程序关联，并开中断。这意味着，当计数值等于950时，则调此子程序。步1还使“输出1”置位，进行快速放料。

当计数值等于950时，则调COUNT-EQ子程序，使“输出1”复位，放料停止，并使“步1完成”置位。

“步1完成”置位，则使“步2”ON，进入步2，使定时器T101计时。计时到，“步2完成”ON，则使“步3”ON，进入步3。它调子程序SBR-0，把设定值改为1000，并使其生效。同时使输出2置位，进行慢速放料。

到了计数值等于这1000，则仍执行COUNT-EQ中断子程序。使输出2复位，放料停止。同时运行DTAH指令，退出高速计数器中断，并使“步3完成”置位，使“步4”ON，进而退出控制。

图4-54c为三菱FX2N的程序。它的高速计数器基本上用不着设定（选用什么标号的高速计数器也就等于对它设定），也不要运行初始化程序。完全用程序与对有关数据区赋值进行处理。

如图，“起动”ON后，进入步1。

在步1开始时，复位计数器C235（结合本例，选用它就是单相增计数，X000为输入点，M8235 OFF为赠计数，软件复位）。然后执行OUT C235指令及比较复位（HSCR）指令，使计数器工作，并开始执行中断比较。当计数值等于950时，使“输出1”复位，停止放料。进而使“步1完成”置位。“步1完成”置位，“步2”ON，进入步2。

进入步2，使定时器T1计时。计时到，“步2完成”ON，则使“步3”ON，进入步3。步3开始时，它使“输出2”置位，进行慢速放料。同时，又执行OUT C235指令及比较复位（HSCR）指令，使计数器工作，并开始执行中断比较。但这时的比较值为1000。

到了计数值等于这1000，则使输出2复位，放料停止。同时使“步3完成”置位，使“步4”ON，进而退出控制。

提示：从本例可知，弄通PLC指令是多么重要。不能正确地理解指令，即使弄通算法，也无法编程。弄通指令，要仔细读有关说明书。必要时还用PLC进行实际测试。由于PLC技术多有推进，这个测试已越来越为重要。

图4-55所示为和利时LM机程序，主程序也是分四步控制。如图所示，“start1”ON、“step1”ON，进入步1。

在步1，进行快速放料。同时，调用“HDCTUDT2”功能块，起动高速计数。本例的PV设为950，Edeg、UPDN、INTEN设为1，EXUD设为0，%I0.0为输入点。设定中断事件为“HD-TC2 interrupt”，并设定此事件调用的中断服务子程序名为“int1”。中断子程序，见图4-55c。当计数值等于950时，则调此子程序，使“step1F”置位，进而使“step2”ON，进入步2。

提示：为了主程序与中断程序能共享数据，这里的“step1”、“step3”、“step1F”及“step3F”应声明为全局变量。

在步2，“step1”复位，放料停止。同时，“HDCTUDT2”功能块也复位，停止计数。同时，定时功能块TON（ton1）开始计时。计时到，“step2F”ON，进而使“Step3”ON，进入步3。

图4-55 脉冲量入开关量出的闭环控制

在步3，进行慢速放料。同时，把“HDCTUDT2”功能块设定值改为50，并重新调用“HDCTUDT2”功能块。同时，复位“step2F”及“step2”。而到了计数值等于50时，则仍执行“int1”中断子程序，并使“step3F”置位，使“step4”ON，进而使“step3”、“step3F”复位，程序复原。

为了提高控制精度，这里步的输出最好立即刷新。即转换步后，马上输出生效，而不必等到I/O刷新后才生效。

和利时LM机有立即刷新的功能块（OutPutBit）。还有设置屏蔽正常刷新的功能块（SetINTOutPut）。前者产生的输出可立即刷新。而后者是可用于屏蔽正常的输出刷新，有此功能块可以避免两个刷新之间的相互冲突。

OutPutBit功能块的梯形图符号见图4-55b、d，是中断程序的一部分。这里调用此功能块的目的是把“step1”、“step3”的状态赋值给%QX0.0及%QX0.1，并立即刷新。这里假设%QX0.0用于控制放料电动机快转，而%QX0.1用于控制放料电动机慢转。

表4-26为OutPutBit功能块的使用参数及其说明。

表4-26 OutPutBit功能块使用参数及其说明

而在主程序中，则调用SetINTOutPut功能块（见图4-55a）。这里“mode”设为十六进制3（二进制为选取0、1两位），即当“x1”ON时，本功能块使能，将使输出的0、1两位，即%QX0.0及%QX0.1正常的输出刷新功能屏蔽。而它立即刷新由功能块OUTput执行。如图4-55b所示，当“x1”ON后，即使执行节7、8两指令，都不能改变这两点的状态。

表4-27为SetINTOutPut功能块的使用参数及其说明。

表4-27 SetINTOutPut功能块的使用参数及其说明

脉冲量入开关量出的闭环控制还可以用做电梯工作控制。如山东某金矿提升机，其位置显示及控制，曾用它代替行程开关控制。当时它是用欧姆龙的CQM1机去实现这个控制。为此，它要作好设定，建立数据表，调用处理指令及设计中断服务程序等。而用和利时LM机的高速计数功能块进行处理，也比较方便。只是这里还要处理好和利时LM机功能块的计数现值不能用初始化方法赋值的问题。