[科普中国]-高速计数器

高速计数器是指能计算比普通扫描频率更快的脉冲信号，它的工作原理与普通计数器类似，只是计数通道的响应时间更短。

简介随着生产力的发展和自动化水平的提高，在越来越多的控制过程中需要对高速脉冲信号进行处理，而普通的计数方式远远不能满足要求。如：PLC中计数器的最短计数周期为程序的扫描周期，随着系统程序增加，则计数周期也将随之增加，这样PLC就无法检测到比程序扫描周期更短的脉冲信号，造成系统出错。为此，生产厂家为 PLC增加了处理高速脉冲的功能，即高速计数器功能。1

计数器是PLC内部重要的软元件之一，在PLC为核心部件的自动控制系统中，这种软元件通过相应的程序实现系统的实时准确的计数。高速计数器是PLC计数器中常用的一种，PLC 内部有两种计数器，一种是对PLC内部信号进行计数的计数器，另一种是对外部事件信号进行计数的计数器，高速计数器属于第二种。在PLC中，这两种计数器的责任不同、分工明确、工作上不能互相代替。2

工作原理高速计数器至少需从两个端子输入信号方能实现计数。其中一个端子输入连续高电平信号，使计数器线圈得电，从而选中该计数器，另一个端子输入外部事件信号计数脉冲。其工作原理如图所示：2

特点计数频率较高高速计数器由于采用中断方式计数，因此其计数频率远高于内部信号计数器。高速计数器计数的脉冲信号频率一般在几千Hz以上，达最高频率时可从计数器的输入端子Xn(n = 0、2、3)输入10kHz的外部事件脉冲信号。但由于内部信号计数器是执行扫描操作时对内部元件X、Y、M、S、T等的信号进行计数，因此，其接通(ON)时间和断开(OFF)时间应比PLC扫描周期稍长，通常其输入信号频率大约为几个扫描周期。设PLC扫描周期为10ms，内部元件ON和OFF的时间为5个PLC扫描周期，则内部信号计数器的计数频率为：

f为内部信号计数器计数频率，T为内部信号计数器计数的周期。由此可见，内部信号计数器是一种低速计数器，而外部事件信号计数器是一种高速计数器。2

点数少类型多高速计数器的点数远比内部信号计数器少。如FX2系列PLC内部信号计数器有16bit的通用二进制增计数器C0～C99、停电保持用二进制增计数器C100～C199，还有32bit通用的计数器C200～C219、保持计数器C220～C234。它们共计235点。而高速计数器只有C235～C255，共仅21点。后者仅为前者的1/10左右。

虽然高速计数器点数少，但是它们的功能分布和使用条件却比内部信号计数器复杂得多。高速计数器的选择并不是任意的，它取决于所需计数器的类型及高速输入的端子。高速计数器的类型为4种：即1相无启动/复位端子的计数器C235～C240；1相带启动/复位端子的计数器C241～C245；2相双向计数器C246～C250和2相A～B相计数器C251～C255。同时，高速计数器各输入端子的响应速度不同，X0、X2和X3端子的响应最高频率为10kHz，X1、X4和X5端子的响应最高频率为7kHz。在使用高速计数器时，只有弄清它的类型、各输入端子的响应最高频率、计数器的功能和使用条件，才能达到正确使用该计数器的要求。2

频率总和必须小于某一确定值各高速计数器的频率总和必须小于某一确定值。如FX2系列PLC高速计数器的频率总和必须小于20kHz。若使用的高速计数器越少，则这些计数器的计数频率越高。若一些高速计数器用较低频率计数，则另一些高速计数器可用较高频率计数。高速计数器总频率必须小于某一确定值的原因，是这种计数器独立于PLC的扫描周期，按中断原则进行操作运行。在高速计数器的操作运行中各外部事件计数信号输入端都为PLC外部中断信号源。当某一外部事件计数信号从高速计数器输入端输入时，其输入电平的跳变产生向CPU申请的中断请求信号。CPU响应中断后转向执行高速计数器的计数中断服务程序。由于各外部事件计数信号中断源都共用同一个计数中断服务程序，因此，各高速计数器的频率总和为一常数。在使用多个高速计数器分别对外部事件计数时，只有被使用的高速计数器的计数频率总和保持常数，并且这个常数符合最高频率的限制条件，才能使高速计数器实现准确计数。2

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所