1、巧用中断扩展 PLC AB 相高速 计数的方法杨敬东（广东佛山 菜鸟控制实验室）摘要：本文介绍了利用可变程序控制器 PLC 的中断机制，扩展PLC 中的 AB 两相高速 计数器的方法。一、引言：PLC 可编程序控制器，是一种工 业 上广泛应用的通用控制器，但是在应用实践中，不少情况是应用的要求，略为超出了PLC 的 资源，通常是 IO 端口的不匹配，最 遗 憾的是，有时只差 1、2个端口，就要选购大一级点数规格的 PLC，所以很多学者研究了不增加成本的情况下扩展 IO 端口的方法。但 AB 两相高速计数器不够用而扩展的，恐怕大多数人认为，只能购买昂贵的高速计数器特殊模块了。但如果满足特定条件时
2、，也可以用 PLC 基本单元作少量增加，以下以三菱 FX 系列 PLC 基本单元为例扩展 1 路 AB 相高速计数器。二、问题背景：某机械设备设计制造公司要设计制造一种液压机械，机器需要用到 3 把 AB 相光栅尺，其中 1 把连接到液压缸驱动的进给机构，以作为定位之用，运动速度高；另外 2 把连接到一个平面上的 X 轴、 Y 轴两个方向的调节机构，该 2 个调节机构进给速度相对前者稍慢。公司计划采用三菱 FX1N 系列 PLC 基本单元作为控制器，由于三菱 FX1N 系列 PLC 基本单元最多只能同 时接入 2 个 AB 相高速计数器，于是将其分配接入 2 把 AB 相光栅尺，完成 X 轴、
3、Y 轴调节机构的功能，另购置 1 个高速计数器特殊功能模块，完成进给机构高速定位功能。但是，PLC 特殊功能模块的价格是比 较昂贵的，如果机器的生产数量是比较多的话，就削弱了产品的竞争力。三、FX1N 系列 PLC 内部高速 计数器和外部中断 简介：内部 21 点高速计数器 C235C255 共用 PLC 特定的 8 个输入端X0X7，某一高速计数器输入端都有其对应的输入端口，不同类型的高速计数器可以同时使用，但是它们的输入端不能冲突。其中 AB相高速计数器与端口的对应关系如表1：AB 相高速计数器端口 C251 C252 C253 C254 C255X000 A A AX001 B B BX
4、002 R RX003 A AX004 B BX005 R RX006 SX007 S因此，最多只能同时使用 2 个 AB 相高速计数器。FX1N 系列 PLC 有 6 个外部中断输入端 X0X5，分别对应中断指针 I0，同一输入中断源只能使用上升沿触发或下降沿触发，不能同时是上升沿和下降沿触发。用于中断的输入点不能与已经用于高速计数器的输入点冲突。四、问题的解决：回到问题的背景，如何可以在不改变硬件和增加成本的情况下，使 FX1N 基本单元具有 3 路 AB 相高速计数器功能呢？答案是，用 PLC 本身的中断机制。 经过 核算，3 个光栅尺产生的脉冲频率，都在三菱 FX1N 系列 PLC 中
5、断所能 处理的频率之内。使用 PLC 内部高速 计数器 C251，对应端子 X0、X1，分别连接到由液压缸驱动的进给机构上的光栅尺的 AB 相；X 轴定位机构上的光栅尺 AB 相分别连接到 PLC 端子 X2、X3，Y 轴定位机构上的光栅尺 AB 相分 别连接到 PLC 端子 X4、X5。3 把光 栅尺读数的复位或清除，由其他端子控制。以下是 AB 相光栅尺的时序，如图：定义 X2、X3 端子为脉冲上升沿中断触发方式，则其数字滤波器时间自动设置为 0（不含 RC 滤波器时间常数）。当光栅尺正方向运动时，在 t1 时 刻,X2 产生脉冲上升沿中断，此时中断程序刷新 X3 的输入映像寄存器、如果检
6、测 X3 到是 OFF，则中断程序对 PLC 内部继电器 M1 置位，表示 A 相超前 B 相，光 栅尺正向移动。光栅尺继续移动，到达时刻 t2，X3 产生脉冲上升沿中断，该中断服务程序检测 M1，如果 M1，则对 PLC 内部数据寄存器 D1 加 1，然后复位。当光栅尺反方向运动时，在 t时刻,X 产生脉冲上升沿中断，此时中断程序刷新 X的 输入映像寄存器、如果检测到 X是 OFF，则中断程序对 PLC 内部 继电器 M置位，表示相超前相，光栅尺反向移动。光 栅尺继续移动，到达时刻 t，X产生脉冲上升沿中断，该中断服务程序检测 M，如果 M，则对 数据寄存器 D1 减 1，然后复位。数据寄存
7、器 D的值就是这个由中断机制构造出来的高速计数器的当前值。语句表：EI /开中断I201 LD M8000REF X0 K8 /刷新 X0X7 输入映像寄存器LDI X3 / 读 X3 实时值，如果是 OFFSET M1 /置位 M1LD M2SUB D0 K1 D0RST M2IRETI301 LD M8000REF X0 K8LDI X2SET M2LD M1ADD D0 K1 D0RST M1IRETEND为什么不只使用 X2 上升沿中断，直接读取 X3 输入映像，根据X3 输入映像，判断光栅尺运动方向，从而对 D1 进行加减？如果这样，当光栅尺停在 t1 点所对应位置附近时，如果 连接光栅尺的机构没有减震的措施，很容易受到机器运行的震动影响在该点来回抖动，这时将不断产生 X2 上升沿中断。五、结语外部端口中断的使用是很灵活的，还可以实现很多功能，例如捕获窄脉冲信号、计算脉冲宽度、实现高精度定时器，甚至可以实现简单的串行通信功能。
