西门子可编程控制器CPU1516-3PN/DP

上海朕锌电气设备有限公司

西门子可编程控制器CPU1516-3PN/DP

概述

1高速计数器
S7-1200 CPU提供了较多6个（1214C）高速计数器,其独立于CPU的扫描周期进行计数。可测量的单相脉冲频率较高为100KHz，双相或A/B相较高为30KHz，除用来计数外还可用来进行频率测量，高速计数器可用于连接增量型旋转编码器，用户通过对硬件组态和调用相关指令块来使用此功能。

2高速计数器工作模式

高速计数器定义为5种工作模式

• 计数器，外部方向控制。
• 单相计数器，内部方向控制。
• 双相增/减计数器，双脉冲输入。
• A/B相正交脉冲输入。
• 监控PTO输出。

每种高速计数器有两种工作状态。

• 外部复位，无启动输入。
• 内部复位，无启动输入。

所有的计数器*启动条件设置，在硬件向导中设置完成后下载到CPU中即可启动高速计数器，在A/B相正交模式下可选择1X(1倍) 和4X（4倍）模式，高速计数功能所能支持的输入电压为24V DC,目前不支持5V DC的脉冲输入，表1列出了高速计数器的硬件输入定义和工作模式

表1 高速计数器硬件输入定义与工作模式

并非所有的CPU都可以使用6个高速计数器，如1211C只有6个集成输入点，所以较多只能支持4个（使用信号板的情况下）高速计数器。
由于不同计数器在不同的模式下，同一个物理点会有不同的定义，在使用多个计数器时需要注意不是所有计数器可以同时定义为任意工作模式。
高速计数器的输入使用与普通数字量输入相同的地址，当某个输入点已定义为高速计数器的输入点时，就不能再应用于其它功能，但在某个模式下，没有用到的输入点还可以用于其它功能的输入
监控PTO的模式只有HSC1和HSC2支持，使用此模式时，不需要外部接线，CPU在内部已作了硬件连接，可直接检测通过PTO功能所发脉冲。

3高速计数器寻址
CPU将每个高速计数器的测量值，存储在输入过程映像区内，数据类型为32位双整型有符号数，用户可以在设备组态中修改这些存储地址，在程序中可直接访问这些地址，但由于过程映像区受扫描周期影响，在一个扫描周期内，此数值不会发生变化，但高速计数器中的实际值有可能会在一个周期内变化，用户可通过读取外设地址的方式，读取到当前时刻的实际值。以ID1000为例，其外设地址为“ID1000：P”。表2 所示为高速计数器寻址列表

表1 高速计数器寻址

4频率测量
S7-1200 CPU除了提供计数功能外，还提供了频率测量功能，有3种不同的频率测量周期：1.0秒，0.1秒和0.01秒，频率测量周期是这样定义的：计算并返回新的频率值的时间间隔。返回的频率值为上一个测量周期中所有测量值的平均，无论测量周期如何选择，测量出的频率值总是以Hz(每秒脉冲数)为单位。

5高速计数器指令块

高速计数器指令块，需要使用*背景数据块用于存储参数。图1所示为高速计数器指令块

西门子可编程控制器CPU1516-3PN/DP
图1高速计数器指令块

表3所示为高速计数器指令块参数说明

表1 高速计数器指令块参数

6应用举例
为了便于理解如何使用高速计数功能，通过一个例子来学习组态及应用。
假设在旋转机械上有单相增量编码器作为反馈，接入到S7-1200 CPU,要求在计数25个脉冲时，计数器复位，并重新开始计数，周而复始执行此功能。
针对此应用，选择CPU 1214C，高速计数器为：HSC1。模式为：单相计数，内部方向控制，无外部复位。据此，脉冲输入应接入I0.0，使用HSC1的预置值中断（CV=RV）功能实现此应用。

组态步骤：

• 先在设备与组态中，选择CPU，单击属性，激活高速计数器，并设置相关参数。此步骤必须实现执行，1200的高速计数器功能必须要先在硬件组态中激活，才能进行下面的步骤
• 添加硬件中断块，关联相对应的高速计数器所产生的预置值中断
• 在中断块中添加高速计数器指令块，编写修改预置值程序，设置复位计数器等参数
• 将程序下载，执行功能

1硬件组态
选中CPU如图2

图2选中CPU

图3所示为选择属性打开组态界面

图3 选择属性打开组态界面

激活高速计数功能如图4

图4 激活高速计数功能

计数类型，计数方向组态如图5所示

图5 计数类型，计数方向

1 此处计数类型分为3种，Axis of motion(运动轴)，Frequency（频率测量），Counting(计数)。这里选择Counting
2 模式分为4种：Single phase(单相), Two phase（双相）, AB Quadrature 1X（A/B相正交1倍速）, AB Quadrature 4X（A/B相正交4倍速）。这里择Single phase
3 输入源，这里使用的为CPU集成输入点。
4 计数方向选择，这里选用User program (internal direction control)（内部方向控制）
5初始计数方向。这里选择Count up（向上计数）
初始值及复位组态如图6

安全门和急停按钮是安全组件的典型应用，广泛安装在各类应用中，如 切割机。 
 

在实施过程中，风险分析和评估通常伴随着问题一同提出，从而满足 PL（根据 ISO 13849）或 SIL（根据 IEC 62061）标准的相关要求（接线，工程组态等）。

这也正是本应用示例的切入点。在本应用示例中，采用模块化结构显示安全相关应用的基本实施步骤。

在本应用示例中，对安全门（有无门锁）、 急停以及各种组合进行单独检查。

在此，共包含  24 个具体应用。所有 24 个 F 块均存储在块库中。这样，用户可轻松地将 F 块集成到用户自己的 STEP 7 项目 (TIA Portal) 中，并根据要求进行定制操作。此外，也可直接下载所通过的硬件配置。

S7-1200 FC CPU 是实现简单型单机解决方案的理想控制器。当然，在此也可使用分布式解决方案。在本应用示例中，介绍了如何通过 PROFIsafe 连接 SINAMICS G120。
 

与单硬件解决方案不同，S7-1200 FC CPU 不仅易于操作，其快捷的诊断功能更是较大提高可应用的可用性。较重要的是： S7-1200 FC CPU 的工程组态基于 TIA Portal 自动化系统。因此，用户可受益于全集成自动化 (TIA) 的所有优势：TIA Portal 系统集高效性易于操作性以及**的前瞻性于一体。该系统适用于各种自动化与驱动技术相关的工程组态任务。

块库、文档和 SET 文件
 ZIP 文件“STEP 7 V15 块库”中包含有 24 个 F 块的块库，分别对应 24 个急停和安全门 应用场景。

对于  24 个应用场景中的每一个场景，本文档均包含以下内容：

• 所需软硬件的组件列表
• 连接图
• 各核心功能的相关说明
• 所提供 F 块的具体说明
• 相关的组态和参数设置信息
• 设置应用示例时的操作说明

此外，在本文档中还介绍了有关 F 程序中特定序列的更多信息，以及安全门和急停应用中的宝贵信息。例如，为了满足特定 PL/SIL 标准要求而所需考虑的各种因素。