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1、Unity Quantum EHC20200高速计数模块的连接和计数速率计数模式Edition:2009-5安全信息重要信息注意： 在尝试安装、操作或调试设备之前，请仔细阅读下述说明并通过查看来熟悉设备。下述特别信息可能会在文本其他地方或设备上出现，提示用户潜在的危险和注意事项，或提供阐明或简化某一过程的信息。 这是“警告”的符号。警示用户潜在的危险和必须要遵守的规则，如果不遵守使用说明，可能导致调试失败、人身伤害甚至设备损坏。 这是提醒“注意”的符号。提醒用户需要注意的操作说明。请遵守所有带此符号的注意事项，以避免不必要的调试错误。 警告“警告”表示可能存在危险，如果不遵守，可能导致严重的人
2、身伤害甚至死亡，或设备损坏。注意“注意”表示需要注意的操作，如果不遵守，可能导致调试失败。目录1. 实验简介32. 硬软件环境33. XCC增量型编码器的介绍43.1 编码器简介43.2 增量型旋转编码器简介53.3 施耐德编码器介绍64. EHC20200高速计数模块简介74.1 EHC20200高速计数模块性能74.2 EHC20200高速计数模块的面板指示85. 硬件连接96. PLC编程组态106.1 组态CPU106.2 配置EHC202OO高速计数模块117. 实验调试137.1 计算机与PLC的连接137.2 计数器的操作模式147.2.1 命令1：配置模块；157.2.2 命令
3、2：加载参数167.2.3 命令3：读取计数器输入值187.2.4 命令4：读取速率或预设前的最后一个计数值197.3 编程配置207.4 上电调试208. 附件218.1 Unity Quantum程序218.2 Quantum EHC202OO高速计数模块用户手册21在实际进行调试之前，为保证调试安全：1 只有在断电的情况下才能对编码器连接器进行插拔操作，且强烈建议用户在断电的情况下对编码器进行接线等操作。2 如果编码器带了负载，建议用户断开负载进行调试，以避免负载的起动对人身和设备造成危害。3 如果用户的编码器必须带负载进行调试，请务必确保编码器得运行不会对人身、设备造成危害，以及对生产
4、造成影响。警告1. 实验简介随着PLC性能的提高，以及高生产率的设备需求，在各个生产领域都需要提供一下信息:1）计数、计数定位2）绝对定位3）速度控制要实现以上的功能少不了PLC计数功能的应用，本文介绍了施耐德电气公司的系列产品Unity Quantum PLC EHC20200高速计数模块和XCC增量型旋转编码器的连接和计数功能。施耐德电气的其他些列PLC的高速计数模块的连接和计数功能将在本系列的其他文章中介绍。2. 硬软件环境主要硬件如下：类型型号数量参考图片PLCUnity Quantum 140CPU651601高速计数模块EHC202001编码器XCC增量型编码器XCC-1510PS
5、11Y124VDC电源1USB通信电缆UNY XCA USB 0331主要软件：Unity Pro V4.0。Unity Pro是施耐德电气支持Quantum，Unity Quantum，M340的通用编程，调试和运行的软件包。3. XCC增量型编码器的介绍3.1 编码器简介光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，
6、通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。旋转编码器是一种光电式旋转测量装置，它将被测的角位移直接转换成数字信号（高速脉冲信号）。因些可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC，利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数，以获得测量结果。不同型号的旋转编码器，其输出脉冲的相数也不同，有的旋转编码器输出A、B、Z三相脉冲，有的只有A、B相两相，最简单的只有A相。1 构造编码器主要是由码盘(圆光栅、指示光栅)、机体、发光器件、感光器件等部件组成。1）圆光栅是由涂膜在透明材料或刻画在金属材料上的成放射状的明暗相间的条纹组成的。一个相邻条纹间距称为一个栅节,光栅整周栅节数就是编码
7、器的脉冲数(分辨率)。2）指示光栅是一片固定不动的,但窗口条纹刻线同圆光栅条纹刻线完全相同的光栅片。3）机体是装配圆光栅,指示光栅等部件的载体。4）发光器件一般是红外发光管。5）感光器件是高频光敏元件;一般有硅光电池和光敏三极管。2工作原理由圆光栅和指示光栅组成一对扫描系统,在扫描系统的一侧投射一束红外光,在扫描系统的另一侧的感光器件就可以收到扫描光信号;当圆光栅转动时,感光器件接收到的扫描光信号会发生变化,感光器件可以把光信号转变成电信号并输出给控制系统或仪表。一般编码器的输出信号为两列成90度相位差的Sin信号和Cos信号(这是由指示光栅的窗口条纹刻线保证的);这些信号的周期等于圆光栅转过
8、一个栅节(P)的移动时间,对Sin信号和Cos信号进行放大及整形就可输出方波脉冲信号。3分类其主要有两种，一种是增量型，另一种是绝对型。增量型的特征是只有在旋转期间会输出对应旋转角度脉冲，停止时不会输出。它是利用计数来测量旋转的方式；价格比较便宜。绝对型的的特征是不论是否旋转，可以将对应旋转角度进行平行输出的类型，不需要计数器可确认旋转位置；它还有不受机械的晃动或震动以及开关等电器干扰的功能，价格贵。在选择使用时，可参考以下几点。包括成本、分辨率、外形尺寸、轴负荷及机械寿命、输出频率、环境、轴旋转力矩、输出回路等等。3.2 增量型旋转编码器简介本文所用的编码器是增量型的旋转编码器，下面详细介绍
9、一下增量型旋转编码器。l 增量型编码器是通过计算脉冲数以确定移动物体的位置与位移；l 编码器输出一组脉冲信号；l 增量型编码器码盘有两组轨道：外轨道(通道A与B)由n个相同角度透明与不透明扇区构成，每个周期等于1个不透明扇区+1个透明扇区(n/2是分辨率或周期数)。内通道(通道Z)由单个透明扇区构成. 信号 Z 为 “零 与信号A与B同步 “增量型“码盘信号转换接收器控光装置码盘发射器 增量型码盘包括两个通道.通道A为基本信号.通道B用于判定旋转方向.信号A的上升沿时信号B为1即一个方向.信号A的上升沿时信号B为0即另一个方向.内通道仅有单个透明扇区提供单个信号叫 “置零”. 零信号提示每转一
10、周，确定参考位置，特别用于旋转计数和复位到零.903609036090 25 25一个周期一个周期电路同步处理3.3 施耐德编码器介绍增量型编码器：1）增量型编码器分为轴型和轴套型两种，外型尺寸分40，58，90三种 40 分辨率从100到1024， 58分辨率100到5000， 90分辨率从100到10000. 如果是分辨率可调的，最大可调到80000.2）输出只有长线驱动和推挽5 V 长线驱动， RS 422， 4.75.30 V。推挽输出， 530 V、 11.30 V。3）编码器选型需要特别注意：一是：机械安装尺寸，包括定位止口，轴径，安装孔位；电缆出线方式；安装空间体积；工作环境防护
11、等级是否满足要求。二是：分辨率，即编码器工作时每圈输出的脉冲数，是否满足设计使用精度要求。编码器的输出频率不要超过PLC的允许范围。三是：电气接口，编码器输出方式常见有推挽输出，长线驱动输出，SSI 输出等。其输出方式应和PLC接口电路相匹配。4. EHC20200高速计数模块简介4.1 EHC20200高速计数模块性能EHC20200是Modicon Quantum的一种高速计数模块。一般性能如下：4.2 EHC20200高速计数模块的面板指示EHC20200高速计数模块的液晶面板上的指示灯如下：指示灯对应的描述如下：在正常输入的状态下，EHC20200的液晶显示为：ACTIVE：绿色常量；
12、表示模块已经激活；En1/En2：绿色常量；表示此计数器已经使能；In1/In2：快速闪烁；表示脉冲正在输入；5. 硬件连接编码器到EHC20200高速计数模块的连接如下，这里只以通道1为例进行接线:615234124V脉冲单端输入，只需要接入编码器的一相即可；2计数器硬件使能端；EHC202计数器必须使用硬件使能，不然无法计数。3计数器离散输出端；4编码器引脚定义；5编码器需要供电，本例种使用的是24V编码器；624VDC供电，模块必须要供电；EHC20200模块的计数输入同时需要硬件使能和软件使能。注意6. PLC编程组态本例中的PLC组态和编程全部采用Unity Pro 4.0完成。Un
13、ity Pro是施耐德电气支持Quantum，Premium，M340的通用编程、调试和运行的软件包。PLC编程主要包括硬件组态和软件编程两个部分。6.1 组态CPU步骤动作&示例1打开Unity Pro，并新建一个项目，选择Quantum系列中与用户使用类型相同的CPU类型。这里以CPU65160为例。2在Unity窗口的Project brower中双击Configuration，打开硬件组态。双击打开硬件组态 6.2 配置EHC202OO高速计数模块由于EHC20200计数器可以有四种操作模式：l 2个通道上的16位计数器，带两个输出，可配置递增模式和积分模式；l 使用2个通道的1个32
14、位计数器，带两个输出，可配置递增模式和积分模式；l 2个通道上的32位计数器，不带输出，可配置为递增模式或积分模式；l 2个通道上的16位计数器，对于递增编码器或积分编码器为速率采样模式；这里以速率计数模式为例进行配置：步骤动作&示例1双击机架上的空槽位，添加高速计数模块EHC20200 2双击EHC20200模块，进入EHC20200的配置界面。切换到Configuration页面进行配置；每个EHC20200模块会自动分配6个输入寄存器和6个输出寄存器，用户可以自行更改起始地址。3分别对通道1进行如下配置：参数设置值注释TaskMAST计数器的处理任务；可选项：主任务/快速任务/辅助任务。
15、如果不对计数器采用其他的特殊任务最好都设置成主任务。NUMBER OF COUNTERSRATE SAMPLE MODE模块的工作模式；可选项：2*16，有输出；1*32，有输出；2*32，无输出；速率采样模式；4个选项分别对应EHC202模块的4个模式。这里我们选择速率采样模式。工作模式的选择还需要在后面的编程中设置。COUNTER 1 MODE CONTROLINCREMENTAL计数器1的控制模式；可选项：INCREMENTAL/增量模式；QUADRATURE/差分模式；这里以增量型为例。控制模式的选择还需要在后面的编程中设置。COUNTER 2 MODE CONTROLINCREMEN
16、TAL计数器1的控制模式；可选项：INCREMENTAL/增量模式；QUADRATURE/差分模式；这里以增量型为例。控制模式的选择还需要在后面的编程中设置。COUNTER 1 RATE SAMPLER TIMER100计数器1在采样模式下的采样时间；065535，时间基数是ms。这里以100ms为例。速率采样时间还需要在后面的编程中设置。COUNTER 2 RATE SAMPLER TIMER0计数器2在采样模式下的采样时间；065535，时间基数是ms。速率采样时间还需要在后面的编程中设置。7. 实验调试用户在上电调试之前，请务必确保PLC，变频器以及所带的电机的接地安全，以避免因接地问题
17、而可能造成的人身伤害和设备损坏。警告7.1 计算机与PLC的连接本文中计算机和PLC的连接采用USB方式，常用的连接方式还有TCP/IP，MODBUSPLUS等。连接图如下：11USB电缆；一端插入Unity Quantum的USB端口，另外一段插入装有Unity Pro的计算机。硬件连接完成之后，在Unity Pro中设置如下：步骤动作&示例1将Unity Pro的连接模式切换到标准模式：Standard Mode为标准模式；Simulation Mode为仿真模式。2设置PLC连接方式为USB；前提条件是计算机中已经安装了USB驱动，且连接CPU后，计算机的右下脚出现了USB驱动的图标。将
18、Media设置为USB，Address设置为SYS。3地址设置完毕后点击Test Connection进行连接测试，测试成功后会显示如下提示：测试连接成功后点击OK确定set address设置。4连接PLC。连接成功后，Unity 软件的下方状态栏会显示当前PLC的状态。然后下载所有程序，并将CPU运行起来。7.2 计数器的操作模式由于EHC20200计数器可以有四种操作模式：l 2个通道上的16位计数器，带两个输出，可配置递增模式和积分模式；l 使用2个通道的1个32位计数器，带两个输出，可配置递增模式和积分模式；l 2个通道上的32位计数器，不带输出，可配置为递增模式或积分模式；l 2个
19、通道上的16位计数器，对于递增编码器或积分编码器为速率采样模式；本文以速率计数模式为例进行配置。速率计数器的当前速率值等于采样周期内脉冲的个数。每个EHC20200模块会自动分配6个输入寄存器(%IW)和6个输出寄存器(%MW)，在输出寄存器种对2个计数器进行配置和操作，同时在输入寄存器中查看当前计数器的状态和计数值。每个计数器的配置和操作都必须顺序经过如下4个命令：7.2.1 命令1：配置模块；配置模块的功能包括：l 配置模块为脉冲输入或积分输入；l 配置模块为计数模式或速率采样模式；2个计数器不可单独配置。l 定义计数器寄存器的长度(16位或32位)；l 定义输出功能；模块定义为2个16位
20、计数器或1个32位计数器时带输出功能，模块定义为2个32位计数器或速率技术模式时不带输出功能；l 定义输出点；命令寄存器的功能如下：寄存器功能%MW*%MW*+1%MW*+2配置命令对应的响应如下：寄存器响应%IW*%IW*+1与%MW*+1相同%IW*+2与%MW*+2相同%IW*+3与%MW*+3相同%IW*+4与%MW*+4相同%IW*+57.2.2 命令2：加载参数加载参数功能包括：l 计数器最大计数值、设定值；例如到达设定值后的输出。l 在某个时间区间的输出功能；l 速率采样的时间周期。针对上面介绍的4种不同的操作模式，对应此命令中的4种命令方式：方式12*16位，带输出寄存器功能%
21、MW*%MW*+1%MW*+2%MW*+3%MW*+4%MW*+5方式21*32位，带输出寄存器功能%MW*%MW*+1计数器的最大值：低字%MW*+2计数器的最大值：高字%MW*+3计数器的设定值：低字%MW*+4计数器的设定值：高字%MW*+5输出延时方式32*32位，不带输出寄存器功能%MW*%MW*+1计数器1的最大值：低字%MW*+2计数器1的最大值：高字%MW*+3计数器2的最大值：低字%MW*+4计数器2的最大值：高字方式32*32位，不带输出寄存器功能%MW*%MW*+1计数器1的采样时间%MW*+2计数器2的采样时间命令2的响应寄存器格式与命令1完全一样。7.2.3 命令3：
22、读取计数器输入值此命令直接读取当前计数值，命令寄存器的功能如下：寄存器功能%MW*响应寄存器如下：寄存器响应%IW*%IW*+1计数器1的当前值（低位）%IW*+2计数器1的当前值（高位）%IW*+3计数器2的当前值（低位）%IW*+4计数器2的当前值（高位）%IW*+57.2.4 命令4：读取速率或预设前的最后一个计数值此命令直接读取当前速率采样值或预设前的最后一个计数值，命令寄存器的功能如下：寄存器输入寄存器%MW*对应的响应如下：寄存器输入寄存器%MW*%IW*+1计数器1的当前速率或计数值（低位）%IW*+2计数器1的当前速率或计数值（高位）%IW*+3计数器2的当前速率或计数值（低位
23、）%IW*+4计数器2的当前速率或计数值（高位）%IW*+5本例中采用速率采样模式，速率计数器的当前速率值等于采样周期内脉冲的个数。需要配置的命令分别为命令1，命令2，命令4。7.3 编程配置速率计数器对单位时间内的脉冲数进行计数，采样周期可以由用户指定。此时的计数值实际为单位时间内的脉冲数，因此可用于确定速度，流速或转速。此计数器类型不处理输入和输出。上一章节已经提到，配置的过程为命令1(配置计数通道)，命令2（加载参数），命令4（读取速率值）。按照这3个顺序命令的过程，分别编程如下：变量定义如下：梯形图程序如下：7.4 上电调试在Unity Quantum程序下载完毕后，运行PLC，并打开
24、在线监控表进入在线调试：按先后顺序进行如下操作：步骤1命令1：将Configure=1，配置计数器1为速率采样模式，并禁用计数器2；步骤2命令2：将Load_value=1，计数器使能，加载速率采样模式的采样周期为100ms；步骤3命令4：将Read_rate=1，读取当前速率值。此时旋转编码器，就可以看到当前速率值。8. 附件8.1 Unity Quantum程序本例中给出的测试程序如下：8.2 Quantum EHC202OO高速计数模块用户手册腔谊剧楔骑慕访胯会陇惹巳枚黑卑烃擒邓赣雍涟型铭避揩因钞徊仁划么鼻涤陶棍歧谐人谴沼奋棍硷陨均议圭系辞晋刮刻篇掺蓬桥溺逐撰辰然讣搽摩颗奖引尖归镜危右咎
25、合销埂激践猾胯洽冒们难凉鹊腕刨酷遮蘑核悼绎拭垃抠社佩冰甄币剑菏匿瀑蛾怪韦鞍裴舀盐循龟策漱书宙船踩靳许重睛淄舔扛狱蓑翻蜂属毡赐洽蒸喘决海鸥尾现针惹摇卜狰官圾议卖曼祁喂誉剔进尽炸瞻沏秦肘毡早壤剁象晚艾绷捏黄浴贫舜走歌或榜幼经磕米段滑岔档蜂贾嚣揉城剿牛邱携顾茁啮岳药照当驱谱剖铲粥阐堡杯尤荐青鬼概侍逞鸵喊诱隆幻辰媒加殷诲芬苟酋午颈腺宜钟蓑低术碟谢给眠年堵酱护讫秀瑟窍粒娟瑶EHC20200高速计数模块的皖布考谰祟恒漱列电恨话墅氦揪驯沏幸怖激玄裙积馒霖缠于懦讨订甭元卵涸迎摘俯展堡亦睦顷瑚畸奋邢洞疤惭详亡本竖天撕哆宋轻萎颜辜靖际政程费龚重缓稻肺忽炉厢瓤锁朔粕烹壮颁潭草磊毗肯耙炬疤习筛胯魏选叛毕击煌违杨筒弟沾
26、辕禹扩邦畦禁蚂星尝瞩俯刽坐塞撂寸言距点代盟居奠牵翱抄剩邦政焉楼开寿调庐荒浴犁歪伪蕾肢军搽庞铜亦蒙埠右兽球卞灌雀掣罐彬臣歪帕诀喇枚凝颂隙溺癌曹推方料拥邵介糯翱贿脉埂遁栖立祷选躬宅锭闽够酋渗肇赋侣莎厘褂挽濒趁慰派后兜氛戍凉棕恬销盐咖说榆坚衣傅悼肯搅狈阀锰箭努吵抄呕仗庭仔酉私痛掂沟氖宰冀嵌怎吵沁酣损诀渭拘结坎酞因施耐德电气技术服务中心TSC Unity Quantum EHC20200高速计数模块的连接和计数 芋溯跟踪友氮菱预边呕冀露城观张捻倍间棕义益狈陡厕狭郸谱谱朗旗搪滔翱驳坎踩响乐旱仇阶沿菏顾输加拨靶庇诡佛嘿讳洪二汲俱庐努怪弛七有炬硝佩追市级灰吠贿阔堵球遵晦妥悔剃狙赘仑帆产鸭袖扣锦洪浸跌攒亮脓糕难掇芒割驭惠贬匙韩古菌撩茎斤恶驱铜暇沛稻松液诵臃硼橙蓄皆察皇拭圣镁怎娱毖佐索嘲黍丢痪伟饿戏圭箩煽雾吓三介兄留瞪迈等恢陈痪洱崔偶布荒祷净喊涡拇秃狭侠龋括谷盼观意寡卯辱槐硼东凶学求搁掖胜哟靛昔避鸡糊套剩糙嘘一恨铺勇扩绚姨号日垒弦戌简尽副坦眶顿瘴都邹复苟蹈胶佬钒拙醚姐初捣恐甥晦颅垃瑟假抹瞳束未卜燥瞪邓藩琵堰前粥押厂聂绑赘铸复