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为什么要用高速计数模块

为什么要用高速计数模块，能否在PLC里编程实现高速脉冲信号的计数？为了回答这个问题，我们先来简单了解一下PLC的信号处理过程。

首先，PLC从输入模块读取信号，然后通过PLC CPU中的用户程序加工处理信号，处理后的信号通过输出模块输出给执行器。这样用户通过编程可以很灵活的应对不同控制需求。但是PLC CPU的程序扫描周期范围一般在几个毫秒到几十个毫秒，无法实现更快的高速计数要求 （如捕捉100Hz的脉冲信号，至少需要CPU扫描周期小于5毫秒），这就需要使用高速计数模块。

高速计数模块自带硬件处理能力，可以不通过CPU直接对输入的高速脉冲信号进行计数，这样就可以满足项目中高速计数的处理要求。

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有哪些高速计数模块

在S7-1500、ET200MP和ET200SP系统中有多种模块可以实现高速计数：

TM Count模块

TM PosInput模块

DI HF模块

DI HS模块

TM Timer模块

CPU 1511C/1512C

下面我们分别介绍这些模块/CPU的特点。

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TM Count 模块

TM Count模块共有两种，分别是TM Count 2x24V和TM Count 1x24V。它们的区别如下：

表1  TM Count模块区别

TM Count模块有以下特点：

可连接24V高速脉冲信号

对于连接的传感器，支持源型、漏型以及推拉式高速脉冲传感器

支持高速计数工艺对象，使用起来更加简洁方便

支持高频率200kHz的高速脉冲信号

支持的传感器类型有：

带有 A/B 轨迹的增量编码器，90° 相移

带有 A/B 轨迹的增量编码器，90° 相移，带零脉冲

单脉冲编码器

脉冲加方向编码器

A相加计数，B相减计数的编码器

支持的功能以及模式：

硬件、软件门功能

计数，测量模式

比较值功能

上下限功能

中断功能

设置计数值功能

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TM PosInput模块

TM PosInput模块共有两种，分别是TM PosInput 2和TM PosInput 1。

它们的区别如下：

表2 TM PosInput模块区别

TM PosInput模块有以下特点：

可连接RS422、5V TTL高速脉冲信号

可以连接SSI传感器信号

支持工艺对象，使用起来更加简洁方便

支持高频率1MHz的高速脉冲信号

支持的传感器类型有：

带有 A/B 轨迹的增量编码器，90° 相移

带有 A/B 轨迹的增量编码器，90° 相移，带零脉冲

单脉冲传感器

脉冲加方向编码器

A相加计数，B相减计数的编码器

SSI值编码器

支持的功能以及模式：

硬件、软件门功能

计数，测量模式

比较值功能

上下限功能

中断功能

设置计数值功能

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DI HF 模块

以上两类模块（TM Count/TM PosInput）是专门的高速计数模块，功能强也全面。除此之外还有一些其它的模块也具备一定的高速计数功能，如DI HF(高性能数字量输入)模块。

DI 16x24VDC HF与DI 32x24VDC HF这两种模块都具备高速计数功能。

它们的区别如下：

表3 DI HF模块区别

DI HF模块的高速计数功能有以下特点：

可连接24V高速脉冲信号

只支持漏型输入信号

不支持工艺对象，使用时需要直接访问模块IO区

支持高频率6kHz的高速脉冲信号

只有0,1两个通道支持高速计数功能

支持的传感器类型有：

仅支持单脉冲传感器

支持的功能以及模式：

仅支持软件门

仅支持计数模式

比较值功能

上下限功能

设置计数值功能

中断功能

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DI HS 模块

DI HS（高速数字量输入）模块也具有高速计数功能。DI HS模块有两种，它们的区别如下：

表4 DI HS模块区别

DI HS 模块的高速计数功能有以下特点：  

可连接24V高速脉冲信号

只支持漏型输入信号

不支持工艺对象，使用时需要直接访问模块IO区

可组态4个高速计数通道

支持的传感器类型有：

单脉冲传感器

脉冲加方向编码器

支持的功能以及模式：

支持软件门、硬件门

只支持计数模式

比较值功能

上下限功能

设置计数值功能

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TM Timer模块

TM Timer模块也具备高速计数功能。TM Timer模块共有两种，分别是TM Timer DIDQ 16x24V 和TM Timer DIDQ 10x24V。 它们的区别如下：

表5 TM Timer 模块区别

注意：表5中只做了TM Timer模块作为高速计数使用的区别，这两个模块其它方面的区别，表中没有涉及，感兴趣的读者可以参考模块手册。

TM Timer模块的高速计数功能有以下特点：

仅能连接24V高速脉冲信号

仅支持漏型输入信号

不支持工艺对象，使用时需要直接访问模块IO区

支持高频率50k Hz的高速脉冲信号

支持的传感器类型有：

单脉冲传感器

带有 A/B 轨迹的增量编码器，90° 相移

支持的功能以及模式：

仅支持计数模式

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CPU 1511C/1512C

紧凑型CPU1511C/1512C也集成了高速计数功能。

CPU1511C/1512C的高速计数功能有以下特点：

只能连接24V高速脉冲信号

只支持漏型输入信号（源型输出传感器）

支持高速计数工艺对象，使用起来更加简洁方便

支持高频率100kHz的高速脉冲信号

可以支持的传感器类型有：

带有 A/B 轨迹的增量编码器，90° 相移

带有 A/B 轨迹的增量编码器，90° 相移，带零脉冲

单脉冲编码器

脉冲加方向编码器

A相加计数，B相减计数的编码器

支持的功能以及模式：

硬件、软件门功能

计数，测量模式

比较值功能

上下限功能

中断功能

设置计数值功能

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总结

总的来说，如果对RS422以及5V TTL 高速脉冲信号进行计数，只能使用TM PosInput模块。如果对24V高速脉冲信号进行计数，可以有多种选择，模块性能对比如下：

表6 24V高速脉冲计数模块对比

大家可以根据这个表，对各种模块有一个整体的大致的把握，然后在根据手册确定细节，终做出选择。

西门子Smart 200 PLC

SIMATIC S7-200 SMART 是西门子S7系列产品中一员，它主要是面对中小型系统项目编程的PLC。因为它多是扩展6个模块，大扩展点数为：

数字量DI/DO：256个，包含信号板扩展点数

模拟量AI/AO：49个，包含信号板扩展点数

学员工程师在做项目选型时，要注意它的可扩展点数范围，如果项目点数超出则考虑选择中大型PLC、如：S7-1200、S7-300或S7-1500等PLC的方案

Smart 200 PLC的通信口：

CPU集成有，1个以太网口、1个RS485接口

通过信号板还可以扩展一个RS232 或 RS485 串行通信接口

通信口还具有以下的功能：

1、以太网通信

所有CPU 模块标配以太网接口，支持西门子S7 协议、TCP/IP 协议、有效支持多种终端连接：

1）可作为程序上/下载端口（使用普通网线即可）

2）与SMART LINE HMI 进行通信

3）通过交换机与多台以太网设备进行通信，实现数据的快速交互

4）多支持4 个设备通信

2、串口通信

S7-200 SMART CPU 模块均集成1 个RS485 接口，可以与变频器、触摸屏等第三方设备通信。如果需要额外的串口，可通过扩展CM01 信号板来实现，信号板支持RS232/RS485 自由转换，多支持4 个设备。

串口支持下列协议：（即可以做以下的通信）

1）Modbus-RTU

2）PPI

3）USS

4）自由口通信

3、上位机的通信

通过PC Access，操作人员可以轻松通过上位机读取S7-200 SMART 的数据，从而实现设备监控或者进行数据存档管理。

（PC Access 是专门为S7-200 系列PLC 开发的OPC 服务器协议，专门用于小型PLC 与上位机交互的OPC 软件）

即Smart 200 PLC通过自带的通信口 + 装一个PC Access软件就可实现与上位机WINCC的通信，实现监控

工程项目经常可以这么使用：

1）使用以太网口做上/下载及编程调试监控

2）使用集成的RS485接口与触摸屏HMI做连接通信

3）使用信号板扩展的RS232 或 RS485 串行通信接口与变频器等第三方仪器仪表做串口通信

而学员工程师在做项目时，需要选型及列写PLC等的清单