西门子ET200S计数模块用法详解

引言：近包装线一套钢带外护皮定长剪切装置频繁发生故障，已经多次更换计长用的增量型编码器（24VDC，1024线），以及ET200S计数模块。为了排查该故障，重新在就近ET站新增了一组计数模块（6ES7138-4DA04-0AB0）以及编码器，但计数模块无法正常计数。为此查阅ET200S计数模块的相关技术资料，以供学习了解。

部分：ET200S工艺模块1Count24V/100kHz1．概述

 ET200S工艺模块主要包括四种类型的模块:1Count24V/100kHz，1Count5V/500kHz，1SSI，2PULSE。本文通过一个简单的调试例程，描述怎样按照工艺要求设置ET200S工艺模块1Count24V/100kHz的功能应用，以及应用、操作和测试相应的软硬件。

工艺模块1Count24V/100kHz主要包括以下几种操作模式（1）计数模式：包括连续计数，周期计数和单次计数（2）测量模式：包括频率测量，周期测量和转速测量（3）位置检测：这个模式是连续计数功能的一部分，用来在等时模式作为一个纯输入模块使用。本文主要描述该模块在计数模式下的使用，测量模式等请参考计数功能使用。 2．系统的硬件体系结构
 

图 1 系统的硬件体系结构

本示例为一套S7-300 PLC通过ET200S 1Count24V/100kHz模块从24V增量型编码器读取计数数据，监控旋转状态。

图1为示例系统的配置图，图中包含如下的硬件：•一台笔记本电脑或PG/PC•一块CP5512•一套S7-300 PLC•一套ET200S系统 3．硬件和软件需求 表3－1硬件订货信息
 

名称	数量	订货号
IM151-1 STANDARD interface module and terminating module	1	6ES7151-1AA03-0AB0
TM-P15S23-A0 (screw-type terminal)	1	6ES7193-4CD20-0AA0
TM-E15S26-A1 (screw-type terminal)	1	6ES7193-4CA40-0AA0
PM-E 24–48 VDC/24–230 VAC	1	6ES7138-4CB10-0AB0
1 SSI, 1 unit	1	6ES7 138-4DB01-0AB0
1Count 24V/100kHz, 1 unit	1	6ES7 138-4DB01-0AB0
PROFIBUS FC Standard Cable		6XV1 830-0EH10
PROFIBUS FastConnect bus connector RS 485 with 90° cable outlet (with PG interface)	2	6ES7 972-0BB50-0XA0
CP 5512  communications processor	1	6GK1 551-2AA00
MPI cable For connecting SIMATIC S7 andthe PG through MPI; length 5 m	1	6ES7 901-0BF00-0AA0
CPU 315-2 DP	1	6ES7315-2AG10-0AB0

 表3－2软件订货信息 

名称	订货号
STEP 7 Professional Edition 2004	6ES7 810-5CC08-0YA5

4．硬件安装与接线 连接的编码器类型：（1）24V脉冲发生器（不带方向信号）（2）24V脉冲发生器（带方向信号）（3）24V增量型编码器图2 编码器连接5．系统组态及参数设置（1）硬件配置 按照图1硬件配置图进行连接，一套S7-300 PLC作为DP主站连接ET200S从站系统，24V增量型编码器按图2接线图依次接入ET200S   1Count24V/100kHz模块。（2）系统组态及参数设置在STEP7管理器中新建一个名为Latch_ET200S_1COUNT的项目，插入一个SIMATIC 300 STATION，命名为1COUNT，然后在硬件组态中按订货号和硬件安装次序依次插入机架、CPU、ET200S标准从站模块和ET200S 1COUNT计数模块（从硬件列表中选择模块1COUNT 24V/100kHz C）。
图3主站硬件组态  ET200S 1COUNT模块参数配置如图4所示。
图4参数设置数Signal evaluation A*，B*和Sensor A*，B*，DI根据连接的编码器类型进行选择，此处选择PNP类型24V增量型编码器；参数Direction input B *可设置成正方向或反方向；参数Type of counting mode可设置三种计数模式：连续计数，周期计数和单次计数；其他参数设置选择默认值即可。（3）例程       循环程序OB1：//预设      L     0                          //删除控制位      T     DB1.DBD    0      T     DB1.DBD    4      SET      S DB1.DBX4.0           //打开软件门 //写控制接口      L     DB1.DBD    0     //写8字节到 1SSI模块      T     PQD  264      L     DB1.DBD    4     //输出起始地址      T     PQD  268//读反馈接口      L     PID  264             //从 1SSI模块读8字节      T     DB1.DBD    8      L     PID  268              //输入起始地址      T     DB1.DBD   12 控制接口的参数分配如图5，在硬件组态里，对应计数模块的输出区8个字节（PQB264 ~ PQB271）。在上面例程中，DB1中8个字节（DB1.DBB0~DB1.DBB7）用来存放控制接口的参数。
图5 控制接口参数分配
反馈接口的参数分配如图6，在硬件组态里，对应计数模块的输入区8个字节（PIB264 ～PIB271）。在上面例程中，DB1中8个字节（DB1.DBB8 ～ DB1.DBB15）用来存放反馈接口的参数。
图6 反馈接口参数分配

6．测试、监控与诊断
图7 变量表监控

在STEP7管理器Blocks中建立变量表，在变量DB1.DBD 8（反馈接口Bytes 0～3）中监控测量的编码器值，通过变量DB1.DBX 13.6 （STS_C_UP）和DB1.DBX 13.7（STS_C_DN）监控编码器值的变化方向。 

7．功能7.1计数输入的控制： 通过软件门控制, 软件门与硬件门(“与”逻辑操作)7.2门控功能软件门：通过用户程序控制当使能软件门控制位时，在参数配置里采用“interrupt counting  procedure”，从装载值开始计数，当软件门停止后再使能，计数从停止时的计数值开始继续计数；在参数配置里采用“terminate counting procedure”，从装载值开始计数，当软件门停止后再使能，计数从装载值开始重新计数；
图8 硬件门使用

硬件门：在硬件门使能后，通过数字量输入控制，功能和软件门控制一样。前提是如图8所示，在参数“Function DI”里设置成“hardware gate”。

7．3锁存功能锁存与重新触发：

在硬件组态中参数配置“Function DI”使能“锁存与重新触发”后，在用户程序中把软件门使能，当数字量输入端有上升沿脉冲时，把当前计数值锁存。计数功能继续进行，直到数字量输入端有下一个上升沿脉冲，锁存当前计数值并开始从装载值重新计数。如果你在这个过程中直接装入装载值，不会改变在反馈字中的锁存值。如果关闭软件门，只是中断计数，而数字量输入中锁存和重新触发功能仍然有效。注意在软件门使能后，当数字量输入端有个上升沿时，计数模式开始进行，参考图9锁存和重新触发功能时序图。

图9 锁存和重新触发功能时序图  锁存：

在硬件组态参数配置“Function DI”中使能“锁存”后，在用户程序中把软件门使能，当数字量输入端有上升沿脉冲时，锁存计数值。计数功能继续进行，直到数字量输入端有下一个上升沿脉冲，锁存新计数值。注意如果你在这个过程中直接装入装载值，不会改变在反馈字中的锁存值。如果关闭软件门，只是中断计数，而数字量输入中锁存功能仍然有效。 

图10 锁存功能时序图   7．4同步功能

同步功能只能在单次计数和周期计数模式下使用。可以使用旋转编码器的零标志位做为参考信号。先使能软件门，然后使能同步控制位，在单次计数同步中，数字量输入中从个上升沿脉冲开始从装载值进行同步计数。而在周期计数同步中，数字量输入中个上升沿脉冲和后续的每个上升沿脉冲使计数器从装载值开始同步计数。在完成同步后，状态位“STS_SYN”被置位。

图11 同步功能时序图 7．5在计数模式里对输出的控制

计数模板有一个数字量输出和一个虚拟的数字量输出（存在于反馈接口的状态位上），可以存储两个比较值，依靠计数值和比较值的关系可以对输出进行控制：

（1）  直接对输出进行控制

使能控制位CTRL_DO1和CTRL_DO2，通过控制位SET_DO1和SET_DO2直接对输出进行控制。状态位STS_CMP1和STS_CMP2显示了相应的输出状态。直到这些状态位被确认，他们一直保持现有状态；如果没有使能DO1和DO2，通过控制位SET_DO1和SET_DO2直接影响这些状态位。

下面四种输出形式的使用情况和直接控制输出类似，需要先装载比较值，根据设定的比较条件对输出进行控制。（2）  计数值>＝比较值

举例：设定一个比较值2000，当计数值大于等于2000时，使能DO1输出。

 硬件组态：

图12 比较值输出 计数模块的参数设置如图12所示，只需设置参数“Function DI”为“Counter>=comparison value”模式，其他参数设置参照图4普通计数模式。 主程序： //预设      SET        S     DB1.DBX    4.0   //置位软件门      S     DB1.DBX    4.4    //使能DO1//装入比较值      A     M    100.0            //触发位      S     DB1.DBX    5.2      L     DB1.DBD    4      T     PQD  268      L     2000      T     DB1.DBD    0      T     PQD  264      AN    M    100.0      R     DB1.DBX    5.2      L     DB1.DBD    4      T     PQD  268//写控制接口       L     DB1.DBD    0     //写8字节到 1SSI模块      T     PQD  264      L     DB1.DBD    4    //输出起始地址      T     PQD  268//读反馈接口       L     PID  264             //从 1SSI模块读8字节      T     DB1.DBD    8      L     PID  268               //输入起始地址      T     DB1.DBD   12     监控与测试：通过使能M100.0，装入比较值1（2000），当编码器计数值大于等于2000时，使能输出DO1，同时置位状态位STS_CMP1（DB1.DBX14.3）和STS_DO1（DB1.DBX13.3）。
图13 比较值<2000< span="">

图14 比较值>＝2000 （3）  计数值<< span="">＝比较值（4）  到达比较值时输出脉冲（5）  到达比较值时开关输出（DO1） 第二部分：ET200S工艺模块1Count5V/500kHz 

工艺模块1Count5V/500kHz的使用可参考部分的描述，其不同点主要体现在硬件接线和硬件组态的参数配置上。

1．硬件接线图模块只能连接5V增量型编码器。

图15 硬件接线图2．硬件组态和参数配置 
图16 模块1Count5V/500kHz参数配置 

参数Signal evaluation A*    B *和Sensor A*    B * DI 根据连接的编码器类型进行选择，此处选择5V增量型编码器单倍计数；参数Direction input B *可设置成正方向或反方向；参数Type of counting mode可设置三种计数模式：连续计数，周期计数和单次计数；其他参数设置选择默认值即可。