凸輪輸出功能要求根據軸或外部編碼器的位置生成開關信號。典型的場景中，要實現凸輪輸出需要使用S7-1500(T)/SIMOTION等高端控制器，對成本要求比較高。

本文介紹一種利用S7-200 SMART實現凸輪輸出的方法，在特定的場景中具有一定的應用價值。

應用場景

主軸為外部編碼器，且始終單方向運行

主軸編碼器為HTL增量編碼器，A/B/Z相輸出

S7-200SMART為ST標準型CPU

CPU利用本體上的高速計數輸入對主軸編碼器進行循環增計數

CPU利用本體上的輸出點輸出凸輪信號

凸輪輸出的功能拆解

1. 基于位置的輸出凸輪

基于位置的輸出凸輪在起始位置和終止位置之間打開。在此范圍外，基于位置的輸出凸輪關閉。

2. 基于時間的輸出凸輪

基于時間的輸出凸輪在達到起始位置后，在一段規定時間內保持接通狀態。

對于上述應用場景：

1

位置的檢測，本質上是主軸編碼器計數值的采樣。

2

凸輪輸出打開，本質上是主軸編碼器計數值到達起始位置設定值時，打開輸出。

3

基于位置的凸輪輸出關閉，本質上是主軸編碼器計數值到達終止位置設定值時，關閉輸出。

4

基于時間的凸輪輸出關閉，本質上是凸輪輸出信號計時到達后，關閉輸出。

所以，實現凸輪輸出可以拆解為高速計數，高速計數值與設定值比較以及jingque計時等幾個功能。

較高精度時需要考慮的問題

當對凸輪輸出精度有較高要求時，實現凸輪輸出要考慮以下2個問題：

PLC程序中比較編碼器計數值與預設值的頻率是否足夠高，以不至于貽誤凸輪輸出打開/關閉的時機。

PLC程序中凸輪輸出的計時精度是否足夠高，以不至于貽誤基于時間的凸輪輸出的關閉時機。

凸輪輸出的實現方法分析

考慮到上面的2個問題，顯然實現凸輪輸出的邏輯不宜放到OB1中。比較好的辦法是放到循環中斷中。

實現凸輪輸出的程序思路如下：

1

設置循環中斷周期，并啟用循環中斷。

2

在循環中斷中，把當前高速計數值與各凸輪輸出起始\終止位置對應的預設值進行比較。然后，根據比較結果執行相應凸輪輸出打開\關閉動作。

3

特別的，對于基于時間的凸輪輸出，當凸輪輸出打開后，在循環中斷中利用計數的方法進行凸輪輸出進行計時，當計時到達后執行凸輪輸出關閉動作。

利用循環中斷實現凸輪輸出擁有眾多的優點：

編程簡單。所有凸輪輸出相關邏輯均在循環中斷中編程即可。

凸輪輸出計時通過簡單計數即可實現。且計時精度高。

可以根據實際的工藝需求調整中斷觸發的頻率，避免性能溢出。

不會出現中斷丟失。

在設備運行過程中可以修改凸輪輸出打開\關閉位置對應的預設值。

利用循環中斷實現凸輪輸出的缺點：

PLC支持的循環中斷頻率一般不是很高，無法做到極高的采樣頻率。具體而言，S7-200 SMART支持的Zui小循環中斷周期為1ms，所以當主軸編碼器輸出脈沖頻率高于1KHz時，在循環中斷中采樣當前計數值會出現漏采。

外部時鐘法實現凸輪輸出

利用循環中斷實現凸輪輸出擁有眾多的優點，唯一的缺點在于中斷頻率受到限制。

如果外部給PLC輸入一個周期性的脈沖信號作為時鐘信號，然后檢測這個時鐘信號的邊沿硬件中斷。顯然這個硬件中斷也是周期性的。

這種做法實現凸輪輸出的思路與采用循環中斷的方法是完全相同的，只不過利用了S7-200SMART硬件中斷不受1ms周期限制的特點，利用外部時鐘信號來生成一個比循環中斷更快的周期性硬件中斷。

利用PLC本身的高速脈沖輸出，可以很方便地生成時鐘信號。把高速脈沖輸出信號接到本體支持硬件中斷的輸入點上即可。

利用外部時鐘法實現凸輪輸出的程序思路如下：

1

啟用高速脈沖輸出，設置脈沖周期，并持續生成周期性脈沖信號。

2

啟用高速脈沖輸出所連接的輸入的上升沿和下降沿硬件中斷。

3

在硬件中斷中，把當前高速計數值與各凸輪輸出起始\終止位置對應的預設值進行比較。然后，根據比較結果執行相應凸輪輸出打開\關閉動作。

4

特別的，對于基于時間的凸輪輸出，在硬件中斷中利用計數的方法進行凸輪輸出計時。當計時到達時，執行凸輪輸出關閉動作。

使用外部時鐘法的注意事項

經過驗證，外部時鐘宜使用A/B相脈沖，而不是單相脈沖。

對比以下2種做法：

把1個輸入點的上升沿和下降沿中斷綁定到同一個中斷程序

把2個輸入點的上升沿和下降沿中斷綁定到同一個中斷程序

在中斷觸發的頻率相同時，采用后一種做法PLC掃描周期較短。