高级工程师的项目：高速计数器使用案例，含程序
关于启程启程自动化成立于2012年，培训项目主打西门子PLC编程系统集成、工业机器人编程、EPLAN电气设计、视觉等培训与技术服务的机构。推荐高薪就业，越努力越幸运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，置位 M0.5，并设定新预置值为50个脉冲，当计满50个脉冲后复位M0.5，并将预置值再设为25，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。脉冲输入接入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。此步骤必须事先执行，S7-1200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。硬件组态如图1所示，进入CPU的硬件视图。图1．选中CPU
①展开PLC，左键双击设备组态②在CPU硬件视图，左键选中CPU如图2所示，启用高速计数器。图2．选择属性打开组态界面
①左键选择属性②在导航栏中选择“高速计数器（HSC）”，在HSC1中选择“常规”③勾选“启用该高速计数器”如图3所示，设置高速计数器基本设置。
图3．激活高速计数功能①在HSC1中选择'功能'②计数类型选择“计数”③工作模式选择“单相”④计数方向取决于选择“用户程序（内部方向控制）”⑤初始计数方向选择“加计数”如图4所示，设置计数器初始值。图4． 计数器初始值
①在HSC1中选择'初始值'②初始计数器值设置“0”③初始参考值设置“25”如图5所示，组态事件。图5．事件组态
①在HSC1中选择'事件组态'②激活“为计数器值等于参考值这一事件生成中断”③左键点击该按钮在弹出页面选择所需的硬件中断④如果没有硬件中断或者没有所需要的硬件中断，则左键点击按钮“新增”，会弹出页面，如图6所示图6． 添加新的硬件中断
①选择'Hardware interrupt'②注意该硬件中断的中断OB编号③左键点击“确定”按钮如图7所示，设置硬件输入点。
图7． 设置输入点①在HSC1中选择'硬件输入'②在时钟发生器输入中选择所需的I点，例如例子中的“I0.0”如图8所示，查看HSC的计数值地址。图8． 计数值地址
①在HSC1中选择'I/O地址'②起始地址到结束地址为HSC实际计数器值的地址，图中地址为ID1000。③组织块和过程映像一般设置默认，可以设置计数值在指定OB更新。如图9所示，设置I点的输入滤波器时间。
图9．输入滤波器①在CPU或者信号板中找到使用的通道②在输入滤波器设置合适的滤波值，V4.0以后版本需要设置，具体可以参考FAQ页面，为什么S7-1200 高速计数器只能检测到低频率的脉冲信号。至此硬件组态部分已经完成，下面进行程序编写程序编写如图10所示，展开项目树中的PLC的程序块，选择所需的硬件中断。图10. 打开硬件中断块
①左键双击打开所需的硬件中断如图11所示，在指令列表中找到工艺指令 -- 计数 -- CTRL_HSC_EXT。
图11． 添加高速计数器①在图中位置找到所需指令，将指令拖入硬件中断的程序编辑器，会产生如图12所示的调用选项，只能选择单个实例，单击“确定”按钮。
图12． 定义指令背景数据块如图13所示，新建DB，新建变量，数据类型为HSC_Count。
图13. 高速计数器变量①在数据类型处手动输入HSC_Count，输入完回车确认。如图14所示，展开该变量。
图14. 高速计数器变量①将该变量设置为1，也就是高速计数器的软件门使能。如图15所示，在硬件中断内编程。
图 15. 硬件中断编程程序段1：M0.5作为标志位，在OB1第一个扫描周期置位，参考图16，该标志位为1时指代参考值为25时，为0时指代参考值为50时。当进入中断时，反转标志位，并赋值新的参考值。程序段2：设置新的当前值为0，设置新的当前值使能，设置新的参考值使能。程序段3：触发高速计数器指令①输入高速计数器标识符，以HSC1为例，建议输入符号名“Local~HSC_1”。②在CTRL处输入图13处新建的变量。如图16所示，在OB1中编写程序，只需将图15中的程序段3复制到OB1即可。
图16. OB1程序至此程序编制部分完成，将完成的组态与程序下载到CPU后即可执行，当前的计数值可在ID1000中读出 ，关于高速计数器指令块，若不需要修改当前值、参考值等参数，可不需要调用，系统仍然可以计数。高速计数器常见问题如何在高速计数器断电或停机后实现数据保持?答：有两种方法，分别使用CTRL_HSC指令和CTRL_HSC_EXT指令。首先配置高速计数器：1在设备视图>HSC_1>属性>常规，启用该高速计数器。
图 012在设备视图>HSC_1>属性>功能，定义计数类型为计数。
图 023在设备视图>HSC_1>属性>I/O地址，使用缺省地址1000作为高速计数器地址。
图 03方法1：使用CTRL_HSC指令1添加一个新的 DB 命名为 DB HSC retain，并且创建一个DINT数据元素，命名为HSC_1用于保存高速计数器的值。为了实现这个功能，HSC_1通过勾选保持项实现数据保持。
图 042插入 Cyclic interrupt （循环中断）OB201，设置中断时间为 10 ms (也可以根据需要改变这个时间）。然后在 OB201 中将高速计数器的值 ID1000:P 送到 'DB HSC retain'.HSC_1 中。这样，高速计数器的值每10ms 送到 DB 中保存。
图 053创建Startup（启动OB）OB100，并且编程将保存的数值 'DB HSC retain'.HSC_1 送到 NEW_CV，并且置位 CV 位。使得在CPU 启动时，保存的值被设置成当前值。
图 064在 OB1 中编程 CTRL_HSC ，再将保存的值设为当前值后，复位 CV 位。
图07方法2：使用CTRL_HSC_EXT指令1添加一个新的 DB 命名为 DB HSC retain，并且创建一个DINT数据元素，命名为HSC_1用于保存高速计数器的值。为了实现这个功能，HSC_1通过勾选保持项实现数据保持。此外创建系统数据类型HSC_Count的变量Static_1用于CTRL_HSC_EXT指令。
图 082插入 Cyclic interrupt （循环中断）OB201，设置中断时间为 10 ms (也可以根据需要改变这个时间）。然后在 OB201 中将高速计数器的值 ID1000:P 送到 'DB HSC retain'.HSC_1 中。这样，高速计数器的值每10ms 送到 DB 中保存。
图 093创建Startup（启动OB）OB100，并且编程将保存的数值 'DB HSC retain'.HSC_1 送到新当前值且置位触发条件和高速计数器的软件门，使得在CPU 启动时，保存的值被设置成当前值。
图 104在 OB1 中编程 CTRL_HSC_EXT ，将保存的值设为当前值后，复位触发位。
图 11高速计数器的计数范围是什么?答：高速计数器的计数范围是-231~231-1。当向上计数到最大值231-1时，会跳回到-231；当向下计数到最小值-231时，会跳回231-1。断电停机或复位后，高速计数器的值会复位到什么值？答：CPU 断电或重启后，高速计数器的值会复位到初始值；如果执行了外部复位，高速计数器的值会复位为0。不编写 CTRL_HSC，高速计数器是否可以计数？答：只要在硬件配置里使能并组态了高速计数器，不编写 CTRL_HSC，高速计数器就可以正常计数。CTRL_HSC 只是完成参数写入的功能。为什么高速计数器的数值不增加，总是停在一个固定的值？答：如果编程了 CTRL_HSC，当置位 CV 将 NEW_CV 写入当前值后，CV位不会自动复位为0，这时程序会一直将 NEW_CV写入当前值，导致高速计数器不继续计数而保持在固定的 NEW_CV 值。因此必须编程复位 CV，才能避免该错误的发生。如果高速计数器定义为 '运动轴' 计数，程序中是否还可以访问 ID1000:P 的值？答：如果高速计数器用做内部的运动控制的计数，此时程序中不能再访问 ID1000:P 的值，否则会造成 I/O 访问错误。如果没有编程GET_ERROR 或 GET_ERR_ID 指令，还会造成 CPU 停机。为什么 CTRL_HSC 的 'STATUS' 会返回 '80C0' 多次访问高速计数器错误？答：如果高速计数器用做内部的运动控制的计数，则CTRL_HSC 的 'STATUS' 就会返回 '80C0' 多次访问高速计数器错误。使用信号板 SB1221 4DI （CPU V3.0及早期版本）最多可以接入多少组高速计数器 ？答：最多2组，所使用的高速计数器号可以是 HSC1、HSC2、HSC5、HSC6其中2组。为什么S7-1200 高速计数器只能检测到低频率的脉冲信号？答：在 S7-1200 CPU 和 SB 信号板的属性中，数字量输入通道的输入滤波器默认设置值为 6.4 millisec，该输入滤波时间对应的高速计数器能检测到的最大频率为 78Hz。因此如果使用该默认值，且 S7-1200 CPU 或 SB 信号板接入的高速输入脉冲超过 78Hz，则 S7-1200 CPU 或SB 信号板过滤掉该频率的输入脉冲。要正确使用 S7-1200 CPU 和 SB 信号板高速计数功能，需要根据实际接入的高速输入脉冲最大频率，在'属性—常规—数字量输入通道设置'输入滤波器时间。V4.0 或更高版本的 S7-1200 CPU 和 SB 信号板，每个数字量输入点都可设置输入滤波器时间， 如下图 12、13 所示：
图 12. 设置 S7-1200 CPU 输入滤波器时间
图 13. 设置 SB 信号板输入滤波器时间下表 1 显示了输入滤波器时间和可检测到的最大输入频率：输入滤波器时间可检测到的最大输入频率0.1 microsec1MHz0.2 microsec1MHz0.4 microsec1MHz0.8 microsec625kHz1.6 microsec312kHz3.2 microsec156kHz6.4 microsec78kHz10 microsec50kHz12.8 microsec39kHz20 microsec25kHz0.05 millisec10kHz0.1 millisec5kHz0.2 millisec2.5kHz0.4 millisec1.25kHz0.8 millisec625Hz1.6 millisec312Hz3.2 millisec156Hz6.4 millisec78Hz10 millisec50Hz12.8 millisec39Hz20 millisec25Hz表 1 输入滤波器时间和可检测到的最大输入频率S7-1200 的高速计数器输入通道是否固定？答：早期固件版本的高速计数器输入通道是固定的。V4.0 或更高版本的 S7-1200 的高速计数器输入通道可以在其属性中更改。如图 14 所示：
图 14. 更改高速计数器输入通道S7-1200 CPU 最多支持多少个高速计数器？答：早期固件版本的S7-1200 CPU 中，CPU 1211C 最多支持3个单相的高速计数器，CPU 1212C 最多支持 4 个单相的高速计数器，CPU1214C 和 CPU1215C最 多支持6个单相的高速计数器。V4.0或更高版本的所有型号的S7-1200 CPU 都支持最多6个单相高速计数器。需要注意的是V4.0或更高版本的 S7-1200 CPU 有默认的高速计数器通道地址，而 CPU 1211C 数字量输入地址仅有 6 个，为I0.0-I0.5，CPU 1212C 数字量输入地址仅有8个，为I0.0-I0.7。因此如果需要使用 CPU 1211C 的 HSC4， HSC5， HSC6 或 CPU 1212C 的 HSC5， HSC6 ，则需要更改其硬件输入地址到有效的范围才能正常使用。以 CPU1211C 举例，如图 15、16、17所示：
图 15. 更改 HSC4 的硬件输入地址
图 16. 更改 HSC5 的硬件输入地址
图 17. 更改 HSC6 的硬件输入地址来源：网络侵删