CN105573244A - Plc高速计数器和其操作方法 - Google Patents

Abstract

此处公开了一种PLC高速计数器及其操作方法。所述PLC高速计数器包括：输入电路，构造为将来自于编码器的高速脉冲串输入转换为并且输出为CMOS电平；微处理器单元，其构造为从所述输入电路接收所述脉冲串，通过以线性计数方式对所述脉冲串进行计数来生成计数值并且基于计数值来计算当前环形计数值；以及缓冲器，其构造为从所述微处理器接收计数值并且将存储所述计数值以作为当前线性计数值，其中，当从外部装置接收当前值请求时，所述微处理器单元确定操作模式并且如果所述操作模式为环形计数器模式时则传送当前环形计数值。

Description

PLC高速计数器和其操作方法

技术领域

本发明涉及PLC高速计数器，并且更具体而言，涉及能够通过线性计数器模式中的方程和当前值来计算PLC高速计数器的环形计数器模式中的当前值以使微处理器的中断负载最小化以及改善性能的PLC高速计数器及其操作方法。

背景技术

可编程逻辑控制器(PLC)是用于对高速脉冲串(诸如来自于脉冲发生器或不能利用典型的计数命令进行处理的编码器的信号)进行计数的模块。

大体上，为了操作PLC高速计数器，通过使用诸如PC或者HMI的装置来建立用于PLC高速计数器的模式。在这个情形中，取决于所建立的模式，PLC高速计数器操作在线性计数器模式下或环形计数器模式下。

在所建立的模式中，PLC高速计数器对从编码器输入的高速脉冲串进行计数并且随后存储当前值。

当PLC高速计数器在环形计数器模式中时，PLC高速计数器对脉冲串进行计数以使得计数值位于由用户设置的最小环形计数值和最大环形计数值之间，并且随后存储当前值。

当PLC高速计数器在线性计数器模式中时，PLC高速计数器对脉冲串进行计数以使得计数值位于计数范围内，并且随后存储当前值。

PC或者HMI从PLC高速计数器读取当前值并且将其显示在屏幕上以通知用户当前的计数值(当前被计数的值)。

图1示出了当最大计数范围被标识为32比特时根据PLC高速计数器的计数器模式对当前值进行计数的处理。

图1(a)示出了对在PLC高速计数器的线性计数器模式中的当前值进行计数的处理。

当脉冲串被输入至PLC高速计数器时，PLC高速计数器根据添加条件来添加当前值。一旦当前值达到计数范围的上限(2,147,483,647)时，PLC高速计数器不再执行添加，即使添加条件被触发也是如此。

另一方面，一旦在PLC高速计数器根据减除条件减去当前值之后当前值达到计数范围的下限(-2,147,483,647)，PLC高速计数器就不再执行减除，即使减法条件被触发也是如此。

图1(b)示出了对在PLC高速计数器的线性计数器模式中的当前值进行计数的处理。当PLC高速计数器操作在环形计数器模式中时，用户设置最大环形计数值和最小环形计数值。

当脉冲串被输入至PLC高速计数器时，PLC高速计数器根据添加条件或减除条件来对当前值进行添加或减除。

在这个情形中，在PLC高速计数器对当前值进行添加之后当前值达到最大环形计数值的时刻，进位(Carry)被触发并且当前值改变为最小环形计数值。此后，当添加条件被触发时，PLC高速计数器执行添加。

另一方面，在PLC高速计数器对当前值进行减除之后当前值达到最小环形计数值的时刻，借位(Borrow)被触发并且当前值变化为最大环形计数值。此后，当减除条件被触发时，PLC高速计数器执行减除。

图2为示出根据传统技术的PLC高速计数器的计数处理的流程图。

当脉冲串被输入至PLC高速计数器时，PLC高速计数器使PLC扫描程序暂停，生成中断并且每次当PLC高速计数器感测上升沿和下降沿时执行计数处理程序。

在这个情形中，如图2所示，每当脉冲串被输入时，PLC高速计数器在中断例程中确定计数器模式是否为线性计数器模式或环形计数器模式。从而，PLC高速计数器执行分支以实施添加、减除或环形计数。

相应地，在传统情形中，当中断在输入脉冲串的每个沿处被触发之后，高速计数器功能需要被执行，并且根据如图2中显示的计数模型，复杂的分支处理应该被执行。从而，长的时间被采用来处理中断。

因而，当高速脉冲串被输入时，PLC高速计数器的MPU的源被过多地占据以处理中断并且因此PLC扫描程序的处理速度被降低。

此外，当高速脉冲串通过多个高速计数器通道被同时输入时，输入脉冲也许不能被计数。

此外，处理例程的分支针对相应的计数是必需的，并且因此软件容量增加，长的时间被采用以执行写入，并且软件很难被保持。

发明内容

技术问题

设计为解决问题的本公开的目标是提供一种能够通过用于线性计数器模式的方程和当前值来计算PLC高速计数器的环形计数器模式中的当前值以使微处理器的中断负载最小化以及改善性能的PLC高速计数器及其操作方法。

技术方案

根据本公开的方面，通过提供可编程逻辑控制器(PLC)高速计数器的操作方法来实现上述和其他目标，该操作方法包括：当脉冲被输入时以线性计数方式对脉冲进行计数，并且生成计数值，将计数值存储在缓冲器中作为当前线性计数值，当从外部装置输入当前值请求时确定PLC高速计数器的模式，并且，当作为所述确定的结果将PLC高速计数器模式确定为环形计数器模式时将对应于当前线性计数值的当前环形计数值传送到外部装置。

所述方法进一步包括在执行PLC高速计数器的模式的确定之前，基于计数值来计算当前环形计数值并且将当前环形计数值存储在缓冲器中。

此处，当前环形计数值的传送可以包括将存储在缓冲器中的当前环形计数值传送到外部装置。

此外，当前环形计数值的传送可以包括在执行PLC高速计数器的模式的确定之后，基于存储在缓冲器中的作为当前线性计数值的计数值(countvalue)来计算当前环形计数值，并且将计算出的当前环形计数值(currentringcountvalue)传送到外部装置。

当前环形计数值可以由以下方程来计算：

方程

$\begin{array}{c}Currentringcountvalue=Countvalue-FLOOR\left(\frac{Countvalue-{\mathrm{RING}}_{MIN}}{{\mathrm{RING}}_{MAX}-{\mathrm{RING}}_{MIN}}\right)\×\\ ({\mathrm{RING}}_{MAX}-{\mathrm{RING}}_{MIN})\end{array}$

此处，RING_MAX表示最大环形计数值，RING_MIN表示最小环形计数值，以及FLOOR()表示FLOOR函数。

所述方法还进一步包括，当作为所述确定的结果而PLC高速计数器的模式为线性计数器模式时，将存储在缓冲器中的当前线性计数值传送至外部装置。

有益效果

传统地，根据PLC高速计数器的模式，不同的处理被分支并且被执行。与此形成对照，根据本发明的实施例，在PLC高速计数器的环形计数器模式中的当前值通过当前值和线性计数器模式中的方程而被计算。

相应地，在PLC高速计数器的任意模式中来执行一个处理。因此，不必要的分支操作被排除并且中断处理时间可以被减少。

此外，由于根据PLC高速计数器的模式来执行不同的分支处理，因此传统PLC高速计数器具有增加软件容量和处理时间的问题。与此形成对照，根据本公开的实施例，当存在来自于外部装置的针对当前值的请求时，仅仅需要在对应的方程中计算当前环形计数值，并且仅短的中断处理被执行。因此，由过载引起的PLC扫描程序的执行时间的增加以及性能降级可以被防止。

附图说明

参考所附附图，通过采用的以下详细描述，本公开的上述目标及其他目标、特征以及其他益处将变得显而易见，其中：

图1示出了根据传统PLC高速计数器的计数器模式对当前值进行计数的处理；

图2为示出传统PLC高速计数器的计数处理的流程图。

图3为示出根据本公开实施例的PLC高速计数器的框图；

图4为示出根据本公开的第一实施例的PLC高速计数器的计数器处理的流程图；

图5为示出传送根据本公开的第一实施例的PLC高速计数器的当前值的处理的流程图；以及

图6为示出根据本公开的第二实施例的PLC高速计数器的计数处理的流程图。

图7为示出传送根据本公开的第二实施例的PLC高速计数器的当前值的处理的流程图。

具体实施方式

参考所附附图，通过此处以下示例性实施例的描述，本公开的益处和特征和获得它们的方法将变得显而易见。然而，本公开并不限于此处描述的示例性实施例，而是可以以任意多种方式来实施。示例性实施例被提供以贯穿本公开的描述并且将本公开的保护范围完全地传达给本领域技术人员。应该注意的是，本公开的保护范围仅由权利要求书来限定。相同的参考标号贯穿说明书指代相同的元件。

在描述本公开实施例时，如果确定这种描述可以使本发明的主要观点清楚，则已知功能和组成的详细描述将被忽略。此外，考虑本发明中对应元件的功能来限定在以下被使用的术语。术语的限定可以取决于用户的意图或先例情形而进行改变。因此，应该基于全部描述来限定术语。

此后，参考所附附图，详细描述将会给出根据本公开的实施例的PLC高速计数器的结构和操作。

图3为示出根据本公开实施例的PLC高速计数器的框图。

参考图3，PLC高速计数器100对从编码器300输入的高速脉冲串进行计数并且存储计数值(“countvalue”)作为当前值。当从外部装置200接收用于当前值的请求时，PLC高速计数器100可以将存储的当前值传送至外部装置200。

外部装置200设置PLC高速计数器100的操作模式，在线性计数器模式中的最小环形计数值，最大环形计数值和计数范围(“linearcountrange”)。

此处，外部装置200将PLC高速计数器100设置为环形计数器模式或线性计数器模式，并且最大环形计数值和最小环形计数值被用于计算当前环形计数值。

此外，外部装置200从PLC高速计数器100请求以及接收当前值并且随后通过使用显示装置对其进行显示，以使得用户可以检查该当前值。

外部装置200和编码器300是现有技术中的公知技术，并且因此其详细描述将被省略。此后，PLC高速计数器100的构造将被详细地描述。

PLC高速计数器100可以包括输入电路120，微处理单元(MPC)140，以及缓冲器160。

输入单元120将从编码器300输入的高速脉冲串转换为CMOS电平并且将该电平递送至MPU140。此处，用户可以通过合适地选择本领域中已知的元件来实施输入电路120，并且因此输入电路120的详细描述将被忽略。

MPU140以线性计数方式对从输入电路120递送的脉冲串进行计数并且将计数结果(“countvalue”)传送到缓冲器160。

此后，以线性计数方式被计算的并且被存储在缓冲器160中的计数值被限定为“当前线性计数值(“currentlinearcountvalue”)。在这个说明中，术语“计数值”与“当前线性计数值”具有相同的含义。

MPU140可以被构造为通过使用方程1中的计数值来计算当前环形计数值，其在以后将被描述，并且可以被构造为将计算出的环形计算值传送至缓冲器160。

当MPU140从外部装置200接收用于请求当前值的输入时，MPU140确定所建立的模式是否为环形计数器模式或线性计数器模式。如果模式为环形计数器模式，则MPU140将当前环形计数值传送至外部装置200。如果模式为线性计数器模式，则MPU140将当前线性计数值传送至外部装置200。

可选地，当MPU140从外部装置200接收用于请求当前值的输入时，MPU140确定所建立的模式是否为环形计数器模式或线性计数器模式。如果模式为线性计数器模式，则MPU140可以将存储在缓冲器162中的当前线性计数值传送至外部装置200。如果模式为环形计数器模式，则MPU140可以通过将存储在缓冲器160中的当前线性计数值(计数值，countvalue)施加至方程1，并且随后将计算出的环形计数值传送至外部装置200。

也就是说，虽然在环形计数器模式中的传统PLC高速计数器以环形计数方式对脉冲串进行计算，但根据本公开的PLC高速计数器不使用环形计数方式，而是使用线性计数方式以及方程来对环形计数器模式中的当前值进行计数。MPU140的操作的细节参考附图4-7将被在以后描述。

缓冲器160存储从MPU140传送的计数值(当前线性计数值，currentlinearcountvalue)和当前环形计数值。此处，用户可以通过合适的选择在本领域已知的元件来实施缓冲器160，并且因此其详细的细节将不被给出。

图4为示出根据本公开的第一实施例的PLC高速计数器的计数器处理的流程图。

参考图4，当脉冲从编码器300输入时(S410)，PLC高速计数器100确定当前状态是否对应于添加条件或减除条件(S420)。

如果作为在步骤S420中的确定的结果满足添加条件，则PLC高速计数器100确定存储在缓冲器160中的当前线性计数值是否是所建立的线性计数范围的上限(S430)。

如果当前线性计数值是上限(S430-是)，则计数被终止。如果当前线性计数值不是上限(S430-否)，则当前线性计数值增加1(S440)。此处，增加1的当前线性计数值被存储在缓冲器160中。

如果作为在S420步骤中的确定的结果满足减除条件，则PLC高速计数器100确定存储在缓冲器160中的当前线性计数值是否是所建立的线性计数范围的下限(S450)。

如果当前线性计数值是下限(S450-是)，则计数被终止。如果当前线性计数值不是下限(S450-否)，则当前线性计数值减少1(S460)。此处，减少1的当前线性计数值被存储在缓冲器160中。

图4示出用于单一脉冲的计数处理，其在每次脉冲被输入时被执行。

同时，如果在对步骤S410至S460中的脉冲串计数之后或期间，从外部装置200输入用于请求当前值的信号，则PLC高速计数器100将当前值传送到外部装置200。传送当前值的处理参考图5来被具体地描述。

图5为示出传送根据本公开的第一实施例的PLC高速计数器的当前值的处理的流程图。

参考图5，当从外部装置200接收到用于请求当前值的输入时(S510)，PLC高速计数器100确定所建立的模式是否是线性计数器模式或环形计数器模式(S520)。

如果作为在步骤S520中的确定，模式是线性计数器模式，则PLC高速计数器100将存储在缓冲器160中的当前线性计数值传送至外部装置200(S530)。

如果作为在步骤S520中的确定，模式是环形计数器模式，则PLC高速计数器100将存储在缓冲器160中的当前线性计数值(countvalue)施加到方程1并且将计算结果(“currentringcountvalue”)传送至外部装置200(S540)。

方程1

$\begin{array}{c}Currentringcountvalue\\ =Countvalue-FLOOR\left(\frac{Countvalue-{\mathrm{RING}}_{MIN}}{{\mathrm{RING}}_{MAX}-{\mathrm{RING}}_{MIN}}\right)\\ \×({\mathrm{RING}}_{MAX}-{\mathrm{RING}}_{MIN})\end{array}$

此处，计数值(countvalue)代表以线性计数方式计算的值(“acurrentlinearcountvalue”)，RING_MAX代表最大环形计数值，RING_MIN代表最小环形计数值，以及FLOOR()代表函数FLOOR。

换句话说，在图5示出的实施例中，在PLC高速计数器100的模式被确定后，使用当前线性计数值来计算当前环形计数值。因而，可以减少计算当前环形计数值的次数，并且因此PLC高速计数器的负载还可以被减少。

以下给出的表1示例性地显示出使用本公开的PLC高速计数器的以线性计数方式计算的计数值(“currentlinearcountvalues”)至当前环形计数值的转换。假设最小环形计数值RING_MIN为-1000，并且最大环形计数值RING_MAX为1000。

表1

在传统情形中，根据PLC高速计数器的模式来执行不同的处理。与此形成对照，根据本公开的实施例，PLC高速计数器通过当前值和用于线性计数器模式的方程来计算用于环形计数器模式的当前值。

相应地，以PLC高速计数器的任意模式来计算一个处理，并且因此不需要的分支操作可以被移除并且中断处理时间可以被减少。

此外，由于根据PLC高速计数器的模式来执行不同的分支处理，因此传统PLC高速计数器具有增加软件容量和处理时间的问题。与此形成对照，根据本公开的实施例，当存在来自于外部装置的针对当前值的请求时，仅短的中断处理被执行并且仅需要在对应的方程中来计算当前环形计数值。因此，由负载引起的PLC扫描程序的执行时间的增加以及性能降级可以被防止。

图6为示出根据本公开的第二实施例的PLC高速计数器的计数处理的流程图。

参考图6，当脉冲从编码器300输入时(S610)，PLC高速计数器100确定当前状态是否对应于添加条件或减除条件(S620)。

如果作为在步骤S620中的确定的结果满足添加条件，则PLC高速计数器100确定存储在缓冲器160中的当前线性计数值是否是所建立的线性计数范围的上限(S630)。

如果当前线性计数值是上限(S630-是)，则计数被终止。如果当前线性计数值不是上限(S630-否)，则当前线性计数值增加1(S640)，并且增加1的当前线性计数值被存储在缓冲器160中。

在存储在缓冲器160中的当前线性计数值根据步骤S640增加1之后，当前线性计数值(＝Countvalue)被施加到方程1以计算当前环形计数值。计算出的当前环形计数值被存储在缓冲器160中(S650)。

如果作为在S620步骤中的确定的结果满足减除条件，则PLC高速计数器100确定存储在缓冲器160中的当前线性计数值是否是所建立的线性计数范围的下限(S660)。

如果当前线性计数值是下限(S660-是)，则计数被终止。如果当前线性计数值不是下限(S660-否)，则当前线性计数值减少1(S670)，并且减少1的当前线性计数值被存储在缓冲器160中。

在存储在缓冲器160中的当前线性计数值根据步骤S670减少1之后，当前线性计数值(＝Countvalue)被施加到方程1以计算当前环形计数值。计算出的当前环形计数值被存储在缓冲器160中(S680)。

也就是说，在图6示出的实施例中，在PLC高速计数器的模式的确定被执行之前，当前环形计数值被计算并且被存储。因而，当用于请求当前值的信号从外部装置200接收到时，存储的当前环形计数值可以被迅速地传送到外部装置200。

同时，如果在对步骤S610至S680中的脉冲串计数之后或期间，从外部装置200输入用于请求当前值的信号，则PLC高速计数器100将当前值传送到外部装置200。传送当前值的处理参考图7来被具体地描述。

图7为示出传送根据本公开的第一实施例的PLC高速计数器的当前值的处理的流程图。

参考图7，当用于请求当前值的输入从外部装置200接收到时(S710)，PLC高速计数器100确定所建立的模式是否是线性计数器模式或环形计数器模式(S720)。

如果作为在步骤S720中的确定的结果，模式是线性计数器模式，则PLC高速计数器100将存储在缓冲器160中的当前线性计数值传送至外部装置200(S730)。

如果作为在步骤S720中的确定的结果，模式是环形计数器模式，则PLC高速计数器100将存储在缓冲器160中的当前环形计数值传送至外部装置200(S740)。

参考所附附图，根据本公开示例性实施例的PLC高速计数器及其操作方法在上面已经被详细地描述。本领域技术人员应该注意的是，本公开并非限于示例性实施例，并且多种替代、修改以及变型是可能的并未没有背离本公开的精神和保护范围。

相应地，此处描述的示例性实施例和所附附图并非旨在限制本公开的保护范围。本公开的技术思想并非由示例性实施例和所附附图来限制。本公开的保护范围应该由所附权利要求以及它们法定的等同体来确定，并且来自在所附权利要求的含义和等同范围内的所有变化旨在被包含在其内。

Claims (6)

1.一种可编程逻辑控制器(PLC)高速计数器的操作方法，所述可编程逻辑控制器(PLC)高速计数器被构造为对脉冲进行计数并且将生成的计数值传送至外部装置，所述方法包括：

当所述脉冲被输入时以线性计数方式对所述脉冲进行计数并且生成计数值；

将所述计数值存储在缓冲器中作为当前线性计数值；

在当前值请求被从所述外部装置输入时确定所述PLC高速计数器的模式；并且

当作为所述确定结果所述PLC高速计数器的模式被确定为环形计数器模式时，将对应于所述当前线性计数值的当前环形计数值传送至所述外部装置。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在执行所述PLC高速计数器的模式的确定之前，基于所述计数值来计算所述当前环形计数值并且将所述当前环形计数值存储在所述缓冲器中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述当前环形计数值的传送包括：

将存储在所述缓冲器中的所述当前环形计数值传送至所述外部装置。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述当前环形计数值的传送包括：

当执行所述PLC高速计数器的模式的确定之后，基于存储在所述缓冲器中的作为所述当前线性计数值的所述计数值来计算所述当前环形计数值并且将计算出的当前环形计数值传送至所述外部装置。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述当前环形计数值由以下方程来计算：

方程

$\begin{array}{c}Currentringcountvalue=Countvalue-FLOOR\left(\frac{Countvalue-{\mathrm{RING}}_{MIN}}{{\mathrm{RING}}_{MAX}-{\mathrm{RING}}_{MIN}}\right)\×\\ \left({\mathrm{RING}}_{MAX}-{\mathrm{RING}}_{MIN}\right)\end{array}$

其中，RING_MAX表示最大环形计数值，RING_MIN表示最小环形计数值，以及FLOOR()表示FLOOR函数。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括：

当作为所述确定的结果所述PLC高速计数器的模式为线性计数器模式时，将存储在所述缓冲器中的所述当前线性计数值传送至所述外部装置。