PLC测速新招，光电开关的速度魔法！

• 时间：2025-07-25 04:13:40
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还在为生产线上的滚筒转速失控而手忙脚乱？眼睁睁看着传送带上的货物堆积如山，却找不到速度波动的根源？在追求高效、精准的现代工业自动化浪潮中，实时、准确地掌握旋转设备的运行速度并非可有可无，而是保障生产效率与品质的生命线。PLC（可编程逻辑控制器）作为工业控制的心脏，如何与小小的光电开关珠联璧合，施展出精确测速的”魔法”？这其中的精妙协作，正是我们破解测速难题的关键钥匙！

一、 核心魔法齿轮：光电开关的触发原理

光电开关，这个在工业现场无处不在的”感知器官”，利用光线（通常是红外光）作为检测媒介。当我们需要利用它来测量转速时，槽型（或称U型）光电开关往往是完美搭档。它的结构极富巧思：一侧是红外发光管，持续稳定地发射红外光线；另一侧则是红外接收管，专门负责敏锐地捕捉光线。在发射管与接收管之间，恰是一个开放的光路通道。

测速的精髓，在于在旋转轴上安装一个精心设计的遮光片（或称为码盘）。这个遮光片边缘通常均匀开有若干缺口或孔洞。当设备开始运转，遮光片也随之旋转。每当遮光片上的缺口或孔洞经过槽型光电开关的光路通道时，红外光便能畅通无阻地从发光管照射到接收管上。此时，接收管导通，输出一个高电平（如24V DC）。反之，当遮光片实体部分阻挡光路时，接收管截止，输出低电平。于是，遮光片每旋转一圈，光电开关便会精准地产生 “N”个规则的脉冲信号（N即为遮光片上的缺口/孔洞数量）。这就像给旋转轴装上了一把精确的”刻度尺”，每个脉冲都代表物体转动了特定的角度。

关键点：槽型光电开关配合带孔/缺口的遮光片，将连续的旋转运动转换为离散的、可被PLC精确计数的电脉冲信号。

二、 PLC：强大而精准的“脉冲解读者”

PLC作为工业控制系统的指挥中心，其核心功能之一就是处理各类输入信号。对于光电开关输入的脉冲序列，PLC内部集成的特殊”武器”——高速计数器（HSC）模块 便派上了关键用场。这类模块的设计目标极其明确：以毫秒乃至微秒级的响应速度，完成对极高频率脉冲信号的精确捕捉与计数，远超过处理普通开关信号的常规PLC扫描周期。

测速流程清晰而严谨：

1. 信号接入：将光电开关的输出信号线（通常是开关量输出）连接到PLC指定为高速计数器输入的物理端口上。
2. 高速计数配置：在PLC的编程软件（如西门子的TIA Portal、罗克韦尔的Studio 5000、三菱的GX Works等）中，配置相应的高速计数器硬件通道。需要设置的关键参数包括：

• 工作模式：选择计数器模式（如增计数、减计数、AB相计数等，简单测速常用增计数）。
• 计数源：明确指定哪个物理输入端子接入光电开关信号。
• 计数方向/复位：设定初始计数方向及复位条件（如果需要）。
• 滤波设置：适当的输入信号滤波能有效消除信号抖动干扰。

1. 计数逻辑激活：通过PLC程序中的特定指令（如西门子的CTRL_HSC指令、三菱的HCNT指令）启动并管理高速计数器的运行。
2. 实时读取计数值：在PLC程序中，可以随时读取高速计数器的当前计数值（通常存储在一个特定的数据寄存器或内部存储器中）。这个值代表了从启动或上次复位以来，PLC捕捉到的光电开关脉冲的总数量。

三、 从脉冲到转速：公式解锁速度之谜

仅仅知道累积的脉冲数量还不足以告诉我们转速，我们需要引入时间维度。关键步骤在于计算单位时间内捕获的脉冲数。常见的做法有两种：

1. 固定时间间隔法：

• 在PLC程序中创建一个周期性中断（例如，每100毫秒触发一次中断服务程序）。
• 在每次中断发生时，读取高速计数器的当前值C_now。
• 计算本次中断与上一次中断之间的时间间隔ΔT（单位：秒）。
• 计算该时间段内（ΔT）的脉冲增量：ΔC = C_now - C_prev（其中C_prev是上次中断时保存的计数值）。
• 保存当前计数值C_now，用作下一次计算的C_prev。
• 计算频率（单位：Hz）：F = ΔC / ΔT 。 即每秒产生的脉冲数。
• 计算转速（单位：RPM - 转/分钟）： > *转速 (RPM) = (F * 60) / N*

1. 测量脉冲周期法（适用于较低转速或需要高瞬时精度场景）：

• 利用PLC的高速计数器或高速输入捕捉功能，精确测量相邻两个脉冲上升沿（或下降沿）之间的时间间隔 ΔT（单位：秒）。
• 那么该脉冲的周期 T = ΔT。
• 计算该时刻的瞬时频率（Hz）：F_instant = 1 / T
• 计算该时刻的瞬时转速（RPM）： > *RPM_instant = (60 / T) / N = (60 * F_instant) / N*

核心公式释义：无论采用哪种方法，最终都离不开： *转速 (RPM) = (单位时间脉冲数 F * 60) / 遮光片缺口数 N*

• F： 光电开关产生的有效脉冲频率（Hz， 脉冲/秒）。
• 60： 将秒转换为分钟。
• N： 遮光片上的缺口/孔洞数量。*如果遮光片只有一个缺口（N=1），旋转一圈产生一个脉冲，公式简化为 RPM = F * 60。* N越大，单位时间的脉冲数越多，在相同时间分辨率下测得的转速精度通常越高。

四、 优势绽放：为何选择PLC+光电开关测速？

这种组合方案在工业测速领域备受青睐，源于其