巧用中斷——PLC擴展AB相高速計數(shù)的方法-上海維特銳實業(yè)發(fā)展有限公司

一、引言：PLC可編程序控制器，是一種工業(yè)上廣泛應用的通用控制器，但是在應用實踐中，不少情況是應用的要求，略為超出了PLC的資源，通常是IO端口的不匹配，zui遺憾的是，有時只差1、2個端口，就要選購大一級點數(shù)規(guī)格的PLC，所以很多學者研究了不增加成本的情況下擴展IO端口的方法。但AB兩相高速計數(shù)器不夠用而擴展的，恐怕大多數(shù)人認為，只能購買昂貴的高速計數(shù)器特殊模塊了。但如果滿足特定條件時，也可以用PLC基本單元作少量增加，以下以三菱FX系列PLC基本單元為例擴展1路AB相高速計數(shù)器。

二、問題背景：某機械設備設計制造公司要設計制造一種液壓機械，機器需要用到3把AB相光柵尺，其中1把連接到液壓缸驅(qū)動的進給機構(gòu)，以作為定位之用，運動速度高；另外2把連接到一個平面上的X軸、Y軸兩個方向的調(diào)節(jié)機構(gòu)，該2個調(diào)節(jié)機構(gòu)進給速度相對前者稍慢。公司計劃采用三菱FX1N系列PLC基本單元作為控制器，由于三菱FX1N系列PLC基本單元zui多只能同時接入2個AB相高速計數(shù)器，于是將其分配接入2把AB相光柵尺，完成X軸、Y軸調(diào)節(jié)機構(gòu)的功能，另購置1個高速計數(shù)器特殊功能模塊，完成進給機構(gòu)高速定位功能。但是，PLC特殊功能模塊的價格是比較昂貴的，如果機器的生產(chǎn)數(shù)量是比較多的話，就削弱了產(chǎn)品的競爭力。

三、FX1N系列PLC內(nèi)部高速計數(shù)器和外部中斷簡介：

內(nèi)部21點高速計數(shù)器C235—C255共用PLC特定的8個輸入端X0—X7，某一高速計數(shù)器輸入端都有其對應的輸入端口，不同類型的高速計數(shù)器可以同時使用，但是它們的輸入端不能沖突。其中AB相高速計數(shù)器與端口的對應關(guān)系如表—1：

端口	AB相高速計數(shù)器
端口	C251	C252	C253	C254	C255
X000	A	A	A
X001	B	B	B
X002	R	R
X003	A	A
X004	B	B
X005	R	R
X006	S
X007	S

因此，zui多只能同時使用2個AB相高速計數(shù)器。

FX1N系列PLC有6個外部中斷輸入端X0—X5，分別對應中斷指針I(yè)□0□，同一輸入中斷源只能使用上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)，不能同時是上升沿和下降沿觸發(fā)。用于中斷的輸入點不能與已經(jīng)用于高速計數(shù)器的輸入點沖突。

四、問題的解決：回到問題的背景，如何可以在不改變硬件和增加成本的情況下，使FX1N基本單元具有3路AB相高速計數(shù)器功能呢？答案是，用PLC本身的中斷機制。經(jīng)過核算，3個光柵尺產(chǎn)生的脈沖頻率，都在三菱FX1N系列PLC中斷所能處理的頻率之內(nèi)。

使用PLC內(nèi)部高速計數(shù)器C251，對應端子X0、X1，分別連接到由液壓缸驅(qū)動的進給機構(gòu)上的光柵尺的AB相；X軸定位機構(gòu)上的光柵尺AB相分別連接到PLC端子X2、X3，Y軸定位機構(gòu)上的光柵尺AB相分別連接到PLC端子X4、X5。3把光柵尺讀數(shù)的復位或清除，由其他端子控制。

以下是AB相光柵尺的時序，如圖：

定義X2、X3端子為脈沖上升沿中斷觸發(fā)方式，則其數(shù)字濾波器時間自動設置為0（不含RC濾波器時間常數(shù)）。當光柵尺正方向運動時，在t1時刻,X2產(chǎn)生脈沖上升沿中斷，此時中斷程序刷新X3的輸入映像寄存器、如果檢測X3到是OFF，則中斷程序?qū)LC內(nèi)部繼電器M1置位，表示A相超前B相，光柵尺正向移動。光柵尺繼續(xù)移動，到達時刻t2，X3產(chǎn)生脈沖上升沿中斷，該中斷服務程序檢測M1，如果M1＝１，則對PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器D1加1，然后復位Ｍ１。

當光柵尺反方向運動時，在t４時刻,X３產(chǎn)生脈沖上升沿中斷，此時中斷程序刷新X２的輸入映像寄存器、如果檢測到X２是OFF，則中斷程序?qū)LC內(nèi)部繼電器M２置位，表示Ｂ相超前Ａ相，光柵尺反向移動。光柵尺繼續(xù)移動，到達時刻t３，X２產(chǎn)生脈沖上升沿中斷，該中斷服務程序檢測M２，如果M２＝１，則對數(shù)據(jù)寄存器D1減1，然后復位Ｍ２。

數(shù)據(jù)寄存器D１的值就是這個由中斷機制構(gòu)造出來的高速計數(shù)器的當前值。

語句表：

EI //開中斷

………

I201 LD M8000

REF X0 K8 //刷新X0—X7輸入映像寄存器

LDI X3 // 讀X3實時值，如果是OFF

SET M1 //置位M1

LD M2

SUB D0 K1 D0

RST M2

IRET

I301 LD M8000

REF X0 K8

LDI X2

SET M2

LD M1

ADD D0 K1 D0

RST M1

IRET

END

為什么不只使用X2上升沿中斷，直接讀取X3輸入映像，根據(jù)X3輸入映像，判斷光柵尺運動方向，從而對D1進行加減？如果這樣，當光柵尺停在t1點所對應位置附近時，如果連接光柵尺的機構(gòu)沒有減震的措施，很容易受到機器運行的震動影響在該點來回抖動，這時將不斷產(chǎn)生X2上升沿中斷。

五、結(jié)語

外部端口中斷的使用是很靈活的，還可以實現(xiàn)很多功能，例如捕獲窄脈沖信號、計算脈沖寬度、實現(xiàn)高精度定時器，甚至可以實現(xiàn)簡單的串行通信功能。

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