基于TIA博途的编码器计数和测量方法的应用

戴隆基，薛明磊，辛辰

飞马智科信息技术股份有限公司，安徽马鞍山 243000

摘要：文章以TIA博途为软件，西门子1500CPU及增量式、绝对值编码器为硬件基础，阐述了在TIA博途中对编码器信号的计数和测量方法的编程应用。

关键字：S7-1500 TIA博途 编码器 计数测量方法

1. 前言

在工业生产中编码器有着广泛的应用，主要用于现场设备的信号计数和位置测量。如何将编码器信号准确高效的在PLC程序中进行数据处理和应用显得非常重要。西门子公司的S7-1500系列PLC在实际工业中应用的较为广泛，该PLC的编程软件是TIA 博途，现在的版本已经到了V16。本文以S7-1500系列PLC 及增量式、绝对值编码器为硬件基础，TIA博途为编程软件，来探讨编码器信号在PLC程序中的计数和测量方法以及应用。

2. 编码器简介

编码器是以数字化信息将角度、长度的信息以编码的方式输出的传感器。编码器把角位移或直线位移转换成电信号。按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，因此它的示值只与测量的起始和终止位置有关，而与测量的中间过程无关。

3. 计数功能和测量方法的具体编程实现

3.1增量式编码器

• 在工艺指令中调用High_Speed_Counter功能块

• 进入功能块组态界面，进行基本参数设置，选择相应的模块和通道。

• 进入扩展参数设置界面，进行计数器信号类型输入，选择信号评估。再进行附加参数配置，可以设置滤波器频率，接口标准，对信号N是否有响应。

• 进行计数器特征组态，设置计数特征。在这个界面可以设置计数上限、起始值、计数下限。以及对违反计数限值的响应等。

• High_Speed_Counter功能块主要输入输出参数说明：

参数	声明	数据类型	默认值	说明
SwGate	INPUT	BOOL	FALSE	控制软件门：上升沿：软件门打开 下降沿：软件门关闭 SwGate 与硬件门一起启用内部门。
CaptureEnable	INPUT	BOOL	FALSE	启用 Capture 功能。启用后，会在相关数字量输入的下一个组态沿处发生 Capture 事件。将在 CaptureEnable 的下降沿复位输出参数 CaptureStatus。即使未发生 Capture 事件，也会在CaptureEnable 的下降沿复位启用功能。
SyncEnable	INPUT	BOOL	FALSE	启用同步 同步方向在静态变量 SyncUpDirection 和 SyncDownDirection 中指示。将在 SyncEnable 的下降沿复位输出参数 SyncStatus 。
ErrorAck	INPUT	BOOL	FALSE	在上升沿确认报告的状态。
EventAck	INPUT	BOOL	FALSE	在上升沿复位以下输出参数： CompResult0 CompResult1 ZeroStatus PosOverflow NegOverflow
SetCountValue	INOUT	BOOL	FALSE	在上升沿开始将静态变量 NewCountValue 中的新计数器值传送到工艺模块。完成传送后计数器值立即生效。
StatusHW	OUTPUT	BOOL	FALSE	工艺模块状态位：模块已组态并准备好运行。模块数据有效。
StatusGate	OUTPUT	BOOL	FALSE	状态位：如果设置该参数，将释放内部门
Error	OUTPUT	BOOL	FALSE	发生错误。有关出错的原因，请参考输出参数 ErrorID。
CountValue	OUTPUT	DINT	0	当前计数器值
CapturedValue	OUTPUT	DINT	0	最后采集的 Capture 值。无论输入参数 CaptureEnable 为何值，在出现下一个 Capture 事件之前，该值都会保留。
MeasuredValue	OUTPUT	REAL	0	频率、周期或速度（具体取决于组态）的当前测量值

表1 High_Speed_Counter功能块主要输入输出参数说明

3.2绝对值编码器

• 在工艺指令中调用SSI_Absolute_Encoder功能块。

• 进入功能块组态界面，进行基本参数设置，选择相应的模块和通道。

• 根据实际的绝对值编码器型号，组态帧长度、代码类型、传输率、单稳态触发器时间、位置值LSB、MSB等参数

• SSI_Absolute_Encoder功能块主要输入输出参数说明：

参数	声明	数据类型	默认值	说明
CaptureEnable	INPUT	BOOL	FALSE	启用 Capture 功能 启用后，会在相关数字量输入的下一个组态沿处发生 Capture 事件。将在 CaptureEnable 的下降沿复位输出参数 CaptureStatus。即使未发生 Capture 事件，也会在 CaptureEnable 的下降沿复位启用功能。
ErrorAck	INPUT	BOOL	FALSE	在上升沿确认报告的错误状态。
EventAck	INPUT	BOOL	FALSE	在上升沿复位以下输出参数： CompResult0 CompResult1 ZeroStatus PosOverflow NegOverflow
StatusHW	OUTPUT	BOOL	FALSE	工艺模块状态位：模块已组态并准备好运行。模块数据有效。
Error	OUTPUT	BOOL	FALSE	发生错误。有关出错的原因，请参考输出参数 ErrorID。
PositionValue	OUTPUT	DINT	0	当前位置值
MeasuredValue	OUTPUT	REAL	0	频率、周期或速度（具体取决于组态）的当前测量值 MeasuredValue 或 CompleteSSIFrame 将有效，具体取决于在工艺对象的“测量值”(Measured value) 下进行的参数分配。
CompleteSSIFrame	OUTPUT	DWORD	0	最后接收到的完整 SSI 帧（32 位最低有效位） MeasuredValue 或 CompleteSSIFrame 将有效，具体取决于在工艺对象的“测量值”(Measured value) 下进行的参数分配。
CompareMeasuredValue	OUTPUT	BOOL	FALSE	状态位：FALSE: 工作模式“将位置值（SSI 绝对值）作为参考”；将位置值作为参考

表2 SSI_Absolute_Encoder功能块主要输入输出参数说明

4. 结束语

目前各种编码器在冶金行业运用的非常广泛，熟悉TIA博途软件中的相关计数和测量功能，对增量式和绝对值编码器信号在PLC程序中进行标准化模块化处理，有助于我们更好的运用编码器信号，完成计数、测量和控制功能，从而更好的满足相关工业生产、工艺要求。

参考文献：

1. s71500_system_manual_zh-CHS_zh-CHS

2. Programming Guideline for S7-12001500

3. 编码器原理及应用