凸轮输出功能要求根据轴或外部编码器的位置生成开关信号。典型的场景中，要实现凸轮输出需要使用S7-1500(T)/SIMOTION等高端控制器，对成本要求比较高。

本文介绍一种利用S7-200 SMART实现凸轮输出的方法，在特定的场景中具有一定的应用价值。

应用场景

主轴为外部编码器，且始终单方向运行

主轴编码器为HTL增量编码器，A/B/Z相输出

S7-200SMART为ST标准型CPU

CPU利用本体上的高速计数输入对主轴编码器进行循环增计数

CPU利用本体上的输出点输出凸轮信号

凸轮输出的功能拆解

1. 基于位置的输出凸轮

基于位置的输出凸轮在起始位置和终止位置之间打开。在此范围外，基于位置的输出凸轮关闭。

2. 基于时间的输出凸轮

基于时间的输出凸轮在达到起始位置后，在一段规定时间内保持接通状态。

对于上述应用场景：

1

位置的检测，本质上是主轴编码器计数值的采样。

2

凸轮输出打开，本质上是主轴编码器计数值到达起始位置设定值时，打开输出。

3

基于位置的凸轮输出关闭，本质上是主轴编码器计数值到达终止位置设定值时，关闭输出。

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基于时间的凸轮输出关闭，本质上是凸轮输出信号计时到达后，关闭输出。

所以，实现凸轮输出可以拆解为高速计数，高速计数值与设定值比较以及jingque计时等几个功能。

较高精度时需要考虑的问题

当对凸轮输出精度有较高要求时，实现凸轮输出要考虑以下2个问题：

PLC程序中比较编码器计数值与预设值的频率是否足够高，以不至于贻误凸轮输出打开/关闭的时机。

PLC程序中凸轮输出的计时精度是否足够高，以不至于贻误基于时间的凸轮输出的关闭时机。

凸轮输出的实现方法分析

考虑到上面的2个问题，显然实现凸轮输出的逻辑不宜放到OB1中。比较好的办法是放到循环中断中。

实现凸轮输出的程序思路如下：

1

设置循环中断周期，并启用循环中断。

2

在循环中断中，把当前高速计数值与各凸轮输出起始\终止位置对应的预设值进行比较。然后，根据比较结果执行相应凸轮输出打开\关闭动作。

3

特别的，对于基于时间的凸轮输出，当凸轮输出打开后，在循环中断中利用计数的方法进行凸轮输出进行计时，当计时到达后执行凸轮输出关闭动作。

利用循环中断实现凸轮输出拥有众多的优点：

编程简单。所有凸轮输出相关逻辑均在循环中断中编程即可。

凸轮输出计时通过简单计数即可实现。且计时精度高。

可以根据实际的工艺需求调整中断触发的频率，避免性能溢出。

不会出现中断丢失。

在设备运行过程中可以修改凸轮输出打开\关闭位置对应的预设值。

利用循环中断实现凸轮输出的缺点：

PLC支持的循环中断频率一般不是很高，无法做到极高的采样频率。具体而言，S7-200 SMART支持的Zui小循环中断周期为1ms，所以当主轴编码器输出脉冲频率高于1KHz时，在循环中断中采样当前计数值会出现漏采。

外部时钟法实现凸轮输出

利用循环中断实现凸轮输出拥有众多的优点，唯一的缺点在于中断频率受到限制。

如果外部给PLC输入一个周期性的脉冲信号作为时钟信号，然后检测这个时钟信号的边沿硬件中断。显然这个硬件中断也是周期性的。

这种做法实现凸轮输出的思路与采用循环中断的方法是完全相同的，只不过利用了S7-200SMART硬件中断不受1ms周期限制的特点，利用外部时钟信号来生成一个比循环中断更快的周期性硬件中断。

利用PLC本身的高速脉冲输出，可以很方便地生成时钟信号。把高速脉冲输出信号接到本体支持硬件中断的输入点上即可。

利用外部时钟法实现凸轮输出的程序思路如下：

1

启用高速脉冲输出，设置脉冲周期，并持续生成周期性脉冲信号。

2

启用高速脉冲输出所连接的输入的上升沿和下降沿硬件中断。

3

在硬件中断中，把当前高速计数值与各凸轮输出起始\终止位置对应的预设值进行比较。然后，根据比较结果执行相应凸轮输出打开\关闭动作。

4

特别的，对于基于时间的凸轮输出，在硬件中断中利用计数的方法进行凸轮输出计时。当计时到达时，执行凸轮输出关闭动作。

使用外部时钟法的注意事项

经过验证，外部时钟宜使用A/B相脉冲，而不是单相脉冲。

对比以下2种做法：

把1个输入点的上升沿和下降沿中断绑定到同一个中断程序

把2个输入点的上升沿和下降沿中断绑定到同一个中断程序

在中断触发的频率相同时，采用后一种做法PLC扫描周期较短。