用PLC高速計數器和電壓/頻率傳感器測量模擬電壓信號的方法

摘要：介紹了用PLC高速計數器和電壓/頻率傳感器累計測量脈沖的原理，闡明了應用中需注意的事項，通過(guò)程序實(shí)例詳實(shí)介紹了測量模擬電壓信號的方法。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；高速計數器；電壓/頻率傳感器

Method of Measuring Simulated Voltage Signal

by PLC High Speed Counter and Voltage/Frequency Sensor

WANG Yu-tian, CHENG Yao-zhong

Abstract:The principle of measuring pulse accumulatively by PLC high speed counter and voltage/frequency sensor is introduced.The matters needing attention in practice is expounded,the method of measuring voltage signal is introduced through program examples.

Keywords:PLC; High speed counter; Voltage/frequency sensor

中圖分類(lèi)號：TM933 文獻標識碼：B 文章編號：0219－2713(2003)04－0137－03

1 引言

由PLC控制的某些系統，經(jīng)常要測量各類(lèi)模擬電壓信號，以往通常用電壓傳感器進(jìn)行采樣，由PLC的模擬量擴展模塊進(jìn)行運算處理。電壓傳感器輸出是模擬量，在電磁騷擾較強的環(huán)境中，容易出現較大的測量誤差；同時(shí)，由于占用模擬量擴展模塊寶貴的輸入點(diǎn)（模擬量擴展模塊價(jià)格接近中、小型PLC的價(jià)格，且輸入點(diǎn)極少），使系統的性?xún)r(jià)比降低。當用電壓/頻率傳感器進(jìn)行采樣，進(jìn)而用PLC高速計數器計數，能較好地解決上述問(wèn)題，V/F傳感器輸出是脈沖信號，該信號在電磁騷擾下變化極??；另外，該信號是數字量，可直接接入PLC高速計數器的輸入點(diǎn)。下面以西門(mén)子SIMATCS7-00、CPU224和V/F傳感器為例介紹測量模擬電壓信號的方法。

2 高速計數器和V/F傳感測量模擬電壓信號的原理

CPU224有HSC0-HSC5共6個(gè)高速計數器，每個(gè)高速計數器都有多種工作模式以完成不同的功能，在使用一個(gè)高速計數器時(shí)，根據系統的控制需要，首先要給計數器選定一種工作模式，可用高速計數器定義指令HDEF來(lái)進(jìn)行設置。只有定義了計數器和計數器模式，才能對計數器的動(dòng)態(tài)參數進(jìn)行編程。編程時(shí)，每個(gè)高速計數器只能使用一條HDEF指令。每個(gè)高速計數器都有一個(gè)控制字節，包括允許或禁止計數，計數方向的控制，要裝入的計數器當前值和要裝入的預置值。

V/F傳感器把測量的模擬電壓信號按著(zhù)固定的比率轉換成矩形脈沖信號，本例采用的電壓/頻率傳感器，它的比率為20Hz/V。

下面以一臺35kV級中、小容量變電所用直流電源為例，說(shuō)明如何利用CPU224的高速計數器HSC1和V/F傳感器（輸入：DC0～500V電壓，輸出：0～10kHz脈沖）來(lái)測量控制母線(xiàn)電壓。首先，V/F傳感器將輸入電壓（控制母線(xiàn)電壓）轉換為矩形脈沖信號，再將此信號送入高速計數器HSC1的輸入端，并累計脈沖數。通過(guò)設置定時(shí)中斷0的間隔時(shí)間，來(lái)控制高速計數器累計脈沖的時(shí)間，當預置的間隔時(shí)間到后，根據累計脈沖數，計算出被測控制母線(xiàn)電壓值，測量原 理 圖 如 圖1所 示 。

圖1 高速計數器測量V/F傳感器脈沖電路

3 測量模擬電壓信號的方法

3.1 硬件要求

需要使用設備 CPU224 1臺

電壓/頻率傳感器 1臺

技術(shù)參數 供電電壓 DC 24V

輸 入 DC 0～500V

輸出 方波，GND～24V

測量范圍 0～500V→0～10kHz

比 率 20Hz/V

3.2 程序結構

主程序在第一個(gè)掃描周期調用子程序SBR0

SBR0高速計數器和定時(shí)中斷的初始化

INT0對高速計數器求值的定時(shí)中斷程序

3.3 程序和注釋

主程序在第一個(gè)掃描周期調用初始化子程序SBR0，僅在第一個(gè)掃描周期標志位SM0.1=1。由子程序SBR0實(shí)現初始化。

首先，把高速計數器HSC1的控制字節M(mǎn)B47置為16進(jìn)制數FC，其含義是：正方向計數，可更新預置值（PV），可更新當前值（CV），激活HSC1。

然后，用定義指令HDEF把高速計數器HSC1設置成工作模式0，即沒(méi)有復位或啟動(dòng)輸入，也沒(méi)有外部的方向選擇。當前值SMD48復位為0，預置值SMD52置為FFFF（16進(jìn)制）。定時(shí)中斷0間隔時(shí)間SMB34置為100ms，中斷程序0分配給定時(shí)中斷0，并允許中斷，用指令HSC1啟動(dòng)高速計數器。

每100ms調用一次中斷程序0，讀出高速計數器的數值后，將其置零。通過(guò)HSC1計數值及變換關(guān)系來(lái)求被測的控制母線(xiàn)電壓值。本例中，采用參數為輸入0～500V、輸出0～10kHz的V/F傳動(dòng)器，100ms時(shí)間累計脈沖最多為1kHz，在中斷程序中用乘法指令MUL將該計數值乘5，則100ms內最多脈沖累計數為1k×5=5kHz，從而實(shí)現顯示值與10倍的真實(shí)電壓值相對應，假設經(jīng)乘法指令運算后計數值為2200Hz，則實(shí)際電壓值相應為220V。然后將經(jīng)程序處理的計數值置入輸出字節QBO，以便通過(guò)LED來(lái)顯示被測的模擬電壓值。高速計數器和V/F傳感器測量模擬電壓信號的主程序、子程序和中斷程序如下所述。