脉冲输出指令，三菱入门必学知识点

相信大家对脉冲都有所耳闻，那么，脉冲是什么？说到脉冲，我们很容易就联想到人的脉搏。心跳有快有慢，例如看到心动的美人，心跳可能飙升到120。而脉冲，简单来说，就是类似心电图上脉搏跳动的电压或电流波形。

能产生脉冲信号的器件或设备有很多，而PLC更是个中翘楚，它可以产生不同频率、不同周期、甚至不同脉宽的脉冲信号。而这些信号的输出离不开脉冲输出指令的驱动。

在分享脉冲输出指令之前，我们先来了解一下脉冲输出的波形吧！

脉冲输出波形

如下图22-1所示为脉冲输出信号的波形及相关变量。脉冲输出是一个连续的周期性信号，其中t为每个脉冲导通时间，即脉冲宽度；T为脉冲周期；频率f为周期的倒数，含义是每秒产生的脉冲个数，所以1/T中的分子1其实是指1秒钟，而1/T就是指1秒含有多少个周期；占空比是指脉宽占周期的比例。

图22-1

PLC的高速脉冲输出信号按脉宽分有两种，一种是占空比为50%的固定脉宽的脉冲串，另一种是脉宽可调的脉冲串。显然，D=50%的脉冲信号，其ON导通时间（t）与OFF关闭时间相等，而脉宽可调，其实就是所谓的PWM。本文所讲述的脉冲输出指的是第一种。

另外，脉冲输出信号还有一个变量就是平均值，PLC输出的脉冲是电压波，其平均值与脉冲高电平、占空比有关，如下图22-2所示。

图22-2

PLC的脉冲输出一般用于控制步进电机或伺服电机的运转，在FX 2N中，其高速脉冲输出口规定只能为Y0、Y1，这些高速脉冲的输出由指令控制，然后直接控制驱动器，进而控制电机的运行，如下图所示，最终实现位置的控制。

另外，想要实现高速脉冲输出，就必须得选择晶体管型输出的PLC型号。而且PLC的脉冲输出是以中断方式输出的，不受扫描周期的影响，如相关指令的驱动条件断开，其脉冲的输出也会立即停止，直到驱动条件再次接通。

其实，PLC的脉冲输出与电机的定位控制还有其他方式，在这里我也就不展开讲解啦，大家感兴趣的自行搜索相关资料或直接观看课程视频哟。

了解了脉冲输出信号后，我们接下来继续看脉冲输出指令。

脉冲输出指令PLSY

几个脉冲输出指令中最简单的就是PLSY，其编程手册截图如下图22-3所示。PLSY指令可用于16位，也可用于32位，具体可根据脉冲数进行选择。这里要注意的是，该指令没有脉冲执行型。

图22-3

PLSY指令的梯形图形式亦如图22-3所示，其操作数有3个，源址S1、S2分别为输出脉冲频率或其存储地址、输出脉冲个数或其存储地址。终址D为指定的脉冲输出口，只能为Y0或Y1。当驱动条件成立时，执行PLSY指令，PLC从输出口D输出一个频率为S1、个数为S2，占空比为50%的高速脉冲。例如图22-3中的例子，当X0接通，PLC的Y0输出口输出频率为1000Hz、个数存储在寄存器D0中的脉冲波。

PLSY指令比较简单，三有一点值得注意的是，若脉冲个数为K0，不是指输出脉冲个数为0（S2=0），而是指脉冲的连续输出，即驱动条件接通，脉冲就一直输出，不计个数，直到驱动条件断开，如执行指令PLSY K1000 K0 Y1。

在PLC 2N中，脉冲频率和个数都是有相关规定的，PLSY指令所能指定的脉冲频率为2～20000Hz，脉冲个数用于16位时为1～32767，用于32位时为1～2147483647。

带加减速的脉冲输出指令PLSR

PLSR指令和PLSY指令的最大区别在于是否带加减速，所谓“加减速”，其实就是频率的加减，因为频率代表的就是速度的快慢，频率越大，脉冲周期就越短，每秒输出的脉冲个数就越多，控制电机的转速就越快。

PLSR指令的编程手册截图和梯形图形式如下图2-4所示。PLSR的操作数有4个，比PLSY多出一个S3，为加减速时间，单位是ms；而S1为脉冲的最高频率；S2为总的脉冲个数；D依然是输出口地址，只能为Y0或Y1。

图22-4

S1输出频率与频率个数的规定，于PLSR指令而言是10～20000Hz，而且设定值必须是10的整数倍，例如500Hz、1000Hz等，而不能是501Hz、1001Hz等。总输出脉冲数用于16位时为110～32767，用于32位时为110～2147483647，若（S2）＜110，脉冲将不能正常输出。以图22-4为例，当驱动条件X10接通时，PLC将在Y0输出口输出最高频率为500Hz、脉冲总数为（D0）、加减速时间为3600ms、占空比为50%的脉冲串。

那么，S1的设定为什么是10的整数倍呢？这是因为在加减速期间，指令将频率设定值分为10个阶梯加减，每个阶梯对应频率增量为1/10×（S1）Hz，所以S1的值为10的整数倍才能够被10整除，如图22-5所示。

图22-5

从图22-5可以看到，加速时间和减速时间是相等的，均是由S3设定，而S3的设定并不是随意的，它也有相关的规定，如下图22-6所示。

图22-6

既然有了PLSY指令，为什么还要开发PLSR指令呢？也就是说，为什么要增加“加减速”这个功能？这就和步进电机的工作原理有关了。步进电机是将脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件，若PLC的输出脉冲很大，直接以该大频率脉冲驱动电机，电机在起动之初，其转速为0，不能一下子达到大的转速，从而造成失步现象。同理，电机在停转的时候若速度很快，也不能一下子就停止，很可能会造成过冲现象。所以，增加加减速时间可以让电机避免失步和过冲现象。

可变速脉冲输出指令PLSV

图22-7

PLSV指令的编程手册截图如上图22-7所示，有3个操作数，源址S为输出脉冲频率或其存储地址，用于16位时的取值范围为1～32767Hz和-1～-32767Hz，用于32位时的取值范围为1～100000Hz和-1～-100000Hz。D1为脉冲输出口，仍然是只能为Y0或Y1。D2为旋转方向信号输出地址，当D2=ON时为正转，D2=OFF时为反转。

以图22-7的梯形图为例，当驱动条件M0接通，PLC将在Y0输出口输出频率为10000Hz的脉冲串，若Y4=ON，表示输出频率为正值，若Y4=OFF，表示输出频率为负值。

和PLSY、PLSR指令不同，PLSV指令不能设定脉冲个数，所以它不能用于定位。虽然PLSV指令不能用于精确定位，但它在脉冲输出的过程中，可以自由改变输出脉冲的频率（S），用于电机控制时，就可以随时控制电机的转速和转向。

这里要注意的一点是，若脉冲频率S的值为0，脉冲输出将停止，而且是直接停止，而不是像PLSR那样有减速时间。

PLSY指令、PLSR指令或者是PLSV指令都是脉冲输出指令，它们的执行会涉及到几个特殊辅助继电器和特殊数据寄存器。

相关特殊软元件

如下图22-8所示为相关特殊辅助继电器列表。

图22-8

其中M8147、M8148为脉冲输出监控，若Y0或Y1有脉冲输出，对应辅助继电器将为ON。而M8145、M8146为脉冲输出停止，如果指令的驱动条件不能断开，就可以通过M8145、M8146来停止Y0或Y1的脉冲输出。M8029就不用我多说了，表格已经写明。

图22-9

上图22-9为相关特殊数据寄存器列表。各个数据寄存器的值不会自动更改，所以我们可以用DMOV指令进行清零。

PLSY指令、PLSR指令和PLSV指令的脉冲输出口都是Y0或Y1，所以，三个指令显然不可能同时使用，只能三选二或其中一个指令用两次，并在Y0和Y1输出口得到各自独立的脉冲输出。

以上就是这次所分享的学习内容了，内容比较多，虽然没有结合实际应用进行讲解，但总的来说还是比较简单，希望大家都能全部理解哟。

（来源：技成培训网原创，作者：杨思慧，未经授权不得转载，违者必究！）

西门子脉冲输出的几种方式有什么区别？如何应用？理解全面的人不多

序: PTO和PMW的在应用上的区别为:

PTO为脉冲控制模式，而PWM为模拟量控制模式。

当设备对位置有精确要求时选用PTO，而当设备对转速和力矩有精确要求时选用PWM。

根据设备的需要选择伺服设备的类型，再选择用哪种控制方式。

PWM是通过高速计数器将输入信号模拟为恒定的电压输出，通过控制电压的变化来控制电机转速的变化。

一 西门子PLC高速脉冲输出的几个概念

1 高速脉冲输出的形式

A 高速脉冲串输出 PTO : ( Pulse Train Output )

输出指定数量，占空比为50% 的方波脉冲串。

B 宽度可调脉冲输出 PWM : ( Pulse Width Modulation )

输出数量不限，占空比可调的脉冲串信号。

2 高速脉冲输出端子

西门子S7-200CPU可以提供 2 个高速脉冲发生器

● PTO/PWM 发生器0 的输出端子是 Q0.0

● PTO/PWM 发生器1 的输出端子是 Q0.1

3 高速脉冲输出优先权

有PTO/PWM 输出时，CPU 把输出端子Q0.0、Q0.1 控制权交给 PTO/PWM 发生器，禁止普通逻辑输出。

输出映像寄存器 Q 的状态会影响PTO/PWM波形的起始电平, 高速脉冲输出前要先把Q0.0、 Q0.1的状态清零。

4 高速脉冲输出适用机型

输出高频脉冲信号时，应选用晶体管输出型 PLC。

二 高速脉冲输出指令及特殊寄存器

1 高速脉冲输出指令( Pulse )

指令功能：EN 有一个上升沿时，激活PLS，控制PLC从 Q0.0 或 Q0.1 输出高速脉冲。

PLS指令可以输出:

※ 高速脉冲串 PTO

※ 宽度可调的脉冲信号 PWM

数据类型：

※ 操作数Q0.X：X必须是常数 0 或 1。

※ EN:只接通一个扫描周期的短信号。

2 特殊寄存器

每个 PTO/PWM 都有一组配套参数：

● 1个 8位的控制字节

● 1个 8位的状态字节

● 1个 16位的周期值

● 1个 16位的脉宽值

● 1个 32位的脉冲数量

对于多段 PTO，还有

● 1个 8位的段字节

● 1个 16位包络表起始地址

这些参数存放在系统指定的特殊标志寄存器中

状态字节

PTO 方式下运行时，系统根据运行状态使相应位置位。

控制字节

通过设置字节中各控制位，来定义高速脉冲输出的特性.

控制字节中各控制位的功能

三 高速脉冲串输出PTO

特点:高速脉冲串输出(PTO)方式下，只能改变脉冲的周期值和脉冲数。

1 周期和脉冲数

●周期：单位：μs或ms。周期值为16位无符号整数。变化范围：50～65535 μs或 2～65535 ms。

脉冲数：是一个32位的无符号整数，取值范围：1～4294967295。

2 高速脉冲串输出中断

PTO 方式下，当输出完指定数量的脉冲后，产生高速脉冲串输出中断。

● PTO/PWM 0 的中断事件号是19

● PTO/PWM 1 的中断事件号是20

高速脉冲串输出时，CPU自动将PTO空闲位SM66.7（或SM76.7）置1。

3 PTO的种类

PTO方式下，要输出多段脉冲串时，允许脉冲串排队。PTO输出多段脉冲的方式有两种：

●单段PTO：定义一个脉冲串，输出一个脉冲串 (特性参数通过特殊寄存器分别定义) 。

●多段PTO：集中定义多个脉冲串，按顺序输出多个脉冲串(特性参数通过包络表集中定义)

单段PTO 实现的方法

用指定的特殊标志寄存器定义脉冲串特性参数（每次定义一个脉冲串）。一个脉冲串输出完成后，产生中断。在中断服务程序中再为下一个脉冲串更新参数，输出下一个脉冲串。

优点： 各脉冲段可以采用不同的时间基准。◎缺点：单段PTO输出多段高速脉冲串时，编程复杂，且参数设置不当会造成脉冲串之间的不平滑转换。

多段PTO 操作

多段PTO：集中定义多个脉冲串，并把各段脉冲串的特性参数按照规定的格式写入变量存储区用户指定的缓冲区中--称为包络表

包络表说明：

● 包络表由包络段数和各段构成。

● 第一个字节为需要输出的脉冲串总段数，范围：1～255 ；

● 定义一段脉冲串的特性参数需要8个字节

※ 2个字节存放脉冲串的起始周期值

※ 2个字节定义脉冲串的周期增量

※ 4个字节存放该段脉冲串的脉冲数

包络表中的周期单位可以为 ms 或 μs，

但表中所有周期单位必须一致。

● 周期增量的计算公式：

多段PTO操作时，需把包络表的起始地址装入标志寄存器 SMW168（或SMW178）中。

● PTO指令执行时，当前输出段的段号由系统填入 SMB166 或 SMB176 中。

多段PTO的优点：

编程简单，且在同一段脉冲串中其周期可以均匀改变。

多段 PTO 编程方法及步骤：

A. 初始化操作(以PTO/PWM 0为例)：

a. 将 PTO 的输出点 Q0.0 复位;

b. 调用初始化子程序SBR-0，完成下列任务：

设置控制字节SMB67 ,按照控制要求按位填写：如使SMB67=16#A0。

将包络表的起始地址写入 SMW168；

● 填写包络表中各段脉冲串的特性参数；

建立中断连接：用ATCH指令建立脉冲输出完成中断事件与中断程序的联系。当PLS指令输出完指定数量的脉冲串时，产生中断。

● 用ENI全局开放中断；

B. 有启动信号时，执行高速脉冲输出指令PLS，按顺序输出多段脉冲串。

C. 有停止信号时，停止高速脉冲串输出。

停止 PTO 输出的方法

PLS指令一经激发，就能完成指定脉冲串的输出，故要停止PTO输出，必须先在控制字节中禁止PTO输出，且执行PLS指令。

多段PTO应用实例

已知步进电机的起动频率为2 kHz（A点），经过400个脉冲加速后频率上升到10 kHz（B点和C点），恒速转动的脉冲数为4000个，减速过程脉冲数为200个，频率降为2 kHz（D点），其频率特性如图所示。

解：● 确定脉冲发生器及工作模式

要求PLC输出三段串脉冲。故采用多段PTO输出方式。选择输出端为 Q0.0。

● 填写控制字节SMB67：使SMB67=16#A0

将包络表首地址装入SMW168中。

● 填写包络表。

参数换算：

起始频率：2 kHz ，起始周期值：500μs，

运行频率为10 kHz，运行周期值：100μs。

输出3段脉冲串，时基取μs，定义三段脉冲串特性参数的包络表为：

中断连接：高速脉冲输出完成时，产生中断事件19，用ATCH指令将与中断事件与中断服务程序INT0连接起来，并全局开中断（ENI）。

● 执行PLS指令。

采用多段PTO，脉冲串连续输出期间，按启动按钮I0.0不起作用，不会出现脉冲串重复排队输出的现象，脉冲串能够按照规定的顺序输出完后，停止输出。

四 宽度可调的脉冲输出PWM

特点: PWM方式下，用户可以改变脉冲的周期值 和 脉宽值 ，脉冲数不受限制。

1 周期值和脉宽值

周期值：是一个16位无符号数据，单位：μs或ms；变化范围：50～65535μs或2～65535 ms。

脉冲宽度：是一个16位无符号整数，单位：μs或ms；变化范围是0～65535 μs或ms。即占空比在0％～100％之间变化。

2 PWM 更新方式

● 同步更新：在改变脉冲周期值和脉宽值时，不改变时间基准。特点：同步更新时，波形的变化发生在周期的边缘，输出波形进行平滑转换。

异步更新：在改变脉冲周期值和脉宽值时，改变时间基准。特点：采用异步更新会使高速脉冲输出功能被瞬时禁止，这时输出端交由输出映像寄存器Q控制，可能使 PWM 的波形不连续，引起被控制设备的振动。

结论：改变 PWM 波形的特性时应尽量采用同步更新。

3 PWM的编程方法及步骤

A.确定脉冲发生器：

※ 选择高速脉冲输出端（发生器）；

※ 选择工作模式为PWM。

B. PWM的初始化

a. 将PWM的输出点（Q0.0或Q0.1）复位;

b. 调用初始化子程序SBR-0，它所完成的任务：

按位填写控制字节(如SMB67)：SMB67=16#DB

向SMW68写入第一个脉冲串的周期值；

●向SMW70写入第一个脉冲串的脉宽值 ；

●执行PLS指令，输出指定宽度的脉冲信号。修改脉冲串宽度的方法

● 改写控制字节SMB67，将允许改脉宽值位置1 ，其它位不变。

● 向SMW70写入新的脉冲宽度值

● 执行PLS，输出指定宽度的脉冲信号。

PWM 输出举例

要求 PWM0的脉冲周期是 T=10000ms，开始时输出占空比为 10%的脉冲，当 I0.0=1时，输出占空比为 50%的脉冲 ，当 I0.2=1时，停止输出脉冲。

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