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编码器控制 DA（0-10V）比例输出的核心逻辑是：编码器采集位置 / 转速信号→PLC 计算比例系数→DA 模块输出对应 0-10V 模拟量，可用于变频器给定、阀门调节、伺服控制等场景。以下是完整实现流程，包含硬件选型、参数配置、程序编写及校准方法。

一、系统整体架构

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编码器（增量式/绝对值）→ S7-1200 PLC（高速计数/通讯）→ SM 1232 AO模块 → 0-10V模拟量输出（至被控设备）

核心规则：

• 编码器的测量范围（如 0-1000 脉冲）对应 DA 输出的 0-10V；

• 实时计算编码器当前值占总范围的比例，转换为 0-10V 的对应值；

• 支持量程自定义、线性校准、滤波防抖，保证输出稳定。

二、硬件选型与接线

1. 核心硬件清单

2. 硬件接线

（1）编码器 → S7-1200 高速计数接口

以增量式 NPN 编码器为例（最常用）：

注意：

• PNP 编码器需将信号引脚串 2KΩ 电阻接 GND，转换为 NPN 电平；

• 编码器屏蔽层单端接地（接 PLC 接地端），避免干扰。

（2）SM 1232 AO 模块 → 被控设备

三、核心参数定义（PLC 变量表）

在 TIA Portal 中定义以下变量，统一管理参数，便于程序编写：

四、程序编写核心步骤（TIA Portal）

步骤 1：高速计数器（HSC）组态（编码器信号采集）

S7-1200 通过 HSC 指令采集编码器脉冲，以增量式编码器为例：

1. 打开 TIA Portal，在 PLC 硬件组态中，双击 CPU→属性→高速计数器；

2. 选择 HSC1（对应 I0.0/I0.1），配置参数：

• 计数器类型：增量计数器；

• 计数模式：双向计数（A/B 相正交）或单向计数（仅 A 相）；

• 初始值：0，预设值：Enc_Max（1000）；

• 触发方式：硬件触发（编码器脉冲）；

3. 启用 HSC，生成背景数据块（如 DB1），用于读取当前计数值。

伪代码（读取编码器当前值）：

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// 从HSC背景数据块读取编码器当前值
Enc_Current := "DB1_HSC".CV; // CV=Current Value（当前计数值）
// 限制计数值在量程内（防止溢出）
IF Enc_Current < Enc_Min THEN
   Enc_Current := Enc_Min;
ELSIF Enc_Current > Enc_Max THEN
   Enc_Current := Enc_Max;
END_IF;

步骤 2：编码器值→电压值比例转换

核心公式：

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电压值 = (编码器当前值 - 编码器最小值) / (编码器最大值 - 编码器最小值) × 10.0
DA原始值 = 电压值 / 10.0 × 27648 （SM1232 AO模块：0-10V对应0-27648）

伪代码（比例转换）：

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// 计算比例系数（0-1）
Ratio := REAL_TO_LREAL(Enc_Current - Enc_Min) / REAL_TO_LREAL(Enc_Max - Enc_Min);
// 转换为目标电压（0-10V）
DA_Out_Volt := Ratio × 10.0;
// 电压值→DA原始值（0-27648）
DA_Out_Raw := INT(DA_Out_Volt / 10.0 × 27648);
// 限幅（避免超出0-10V范围）
IF DA_Out_Raw < 0 THEN
   DA_Out_Raw := 0;
ELSIF DA_Out_Raw > 27648 THEN
   DA_Out_Raw := 27648;
END_IF;

步骤 3：滤波处理（可选，消除抖动）

编码器机械抖动会导致 DA 输出波动，需增加滑动平均值滤波：

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// 滑动平均滤波（取最近5次编码器值的平均）
// 缓存数组移位
Enc_Buffer[4] := Enc_Buffer[3];
Enc_Buffer[3] := Enc_Buffer[2];
Enc_Buffer[2] := Enc_Buffer[1];
Enc_Buffer[1] := Enc_Buffer[0];
Enc_Buffer[0] := Enc_Current;
// 计算平均值
Enc_Avg := (Enc_Buffer[0]+Enc_Buffer[1]+Enc_Buffer[2]+Enc_Buffer[3]+Enc_Buffer[4])/5;
// 用平均值替代原始值参与比例转换
Ratio := REAL_TO_LREAL(Enc_Avg - Enc_Min) / REAL_TO_LREAL(Enc_Max - Enc_Min);

步骤 4：DA 模块输出（0-10V）

SM 1232 AO 模块需将计算后的 DA_Out_Raw 写入输出寄存器，步骤：

1. 硬件组态：双击 SM 1232 模块→属性→通道组态，将 AO0.0 设为0-10V；

2. 程序编写：将 DA_Out_Raw 写入 AO 模块的输出地址（如 QW100）。

伪代码（DA 输出）：

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// 将DA原始值写入AO模块输出寄存器
"SM1232 AO".AQW0 := DA_Out_Raw; // AQW0对应AO0.0通道

完整程序逻辑示例（OB1 中）

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// 步骤1：读取编码器当前值（HSC）
Enc_Current := "DB1_HSC".CV;

// 步骤2：限幅+滤波
IF Enc_Current < Enc_Min THEN Enc_Current := Enc_Min; END_IF;
IF Enc_Current > Enc_Max THEN Enc_Current := Enc_Max; END_IF;
Enc_Buffer[4] := Enc_Buffer[3];
Enc_Buffer[3] := Enc_Buffer[2];
Enc_Buffer[2] := Enc_Buffer[1];
Enc_Buffer[1] := Enc_Buffer[0];
Enc_Buffer[0] := Enc_Current;
Enc_Avg := (Enc_Buffer[0]+Enc_Buffer[1]+Enc_Buffer[2]+Enc_Buffer[3]+Enc_Buffer[4])/5;

五、校准与调试

1. 线性校准（关键）

由于编码器精度、DA 模块偏移，需手动校准输出线性度：

1. 零点校准：将编码器转到最小值（Enc_Current=0），测量 DA 输出电压，若≠0V，调整偏移量：

   plaintext

2. DA_Out_Volt := Ratio × 10.0 + Offset; // Offset为偏移补偿（如-0.1V）

3. 满量程校准：将编码器转到最大值（Enc_Current=1000），测量 DA 输出电压，若≠10V，调整比例系数：

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4. DA_Out_Volt := Ratio × 10.0 × Gain; // Gain为增益补偿（如1.02）

5. 多点校准：取编码器 50% 位置（500 脉冲），验证 DA 输出是否为 5V，微调 Gain/Offset。

2. 调试要点

• 用万用表测量 DA 输出电压，对比理论值（如编码器 500 脉冲→5V）；

• 观察编码器转动时，DA 电压是否线性变化，无跳变 / 抖动；

• 若输出波动大，增加滤波次数（如 Filter_Count=10），或检查编码器接线屏蔽。

六、特殊场景适配

1. 绝对值编码器（通讯型）

若使用 Profinet/Modbus 绝对值编码器，无需 HSC，直接读取编码器的位置值：

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// Modbus读取绝对值编码器位置
CALL "MB_CLIENT", "Read_Encoder";
REQ := TRUE;
ADDR := 2; // 编码器站地址
MODE := 0; // 读
DATA_LEN := 1;
DATA_PTR := &Enc_Current;
PORT := 1;

2. 转速控制（编码器测转速→DA 输出）

若需编码器测转速（如 0-3000rpm→0-10V），需计算转速：

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// 计算转速（rpm）：脉冲数/PPR × 60 / 采样时间（s）
RPM := (Enc_Current / 1000.0) × 60 / 1.0; // 采样时间1s，1000PPR
// 转速→电压转换（0-3000rpm→0-10V）
DA_Out_Volt := (RPM / 3000.0) × 10.0;

3. 反向输出（编码器增大→电压减小）

修改比例公式即可：

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DA_Out_Volt := 10.0 - (Ratio × 10.0); // 0脉冲→10V，1000脉冲→0V

七、常见问题及解决方法

八、优化建议

1. 采样周期：将核心计算逻辑放在 OB35（定时中断，如 100ms），避免 OB1 周期波动影响输出；

2. 参数可配置：通过 HMI 设置 Enc_Min/Enc_Max、Gain/Offset，无需修改程序；

3. 故障检测：检测编码器无脉冲（超时）、DA 输出超限，触发报警；

4. 精度提升：使用 REAL/LREAL 类型计算比例，避免整数运算丢失精度。