你来出题我来答｜每周一个编程小例子：旋转速度计算

剑指工控星期日, 05/25/2025 - 17:45 发表

引言

在工业自动化和控制系统中，PLC（可编程逻辑控制器）被广泛用于实现各种控制任务。本文将介绍一个用于计算旋转速度的 PLC 程序，它通过传感器信号来测量物体的速度，并计算出对应的旋转速度。这个程序的核心功能是根据传感器信号计算物体在一定运行长度下的速度。

本文将分析该程序的工作原理，探讨它的应用场景，并进行拓展思考。

欢迎大家在评论区提一些标准功能块的需求，如果合适，会在以后的文章中分享。

1 程序分析

1.1 程序代码

PLC 代码，基于 CodeSys 平台：

FUNCTION_BLOCK PM_RotationSpeedCalculator
VAR_INPUT	
        Sensor : BOOL;       // 感应传感器信号    
    RunLength : REAL := 10;   // 运行长度（单位：米）
END_VAR
VAR_OUTPUT	
        Speed : REAL;        // 速度（单位：米/秒）
END_VAR
VAR	
        LastTime : TIME;     // 上一次检测到传感器的时间    
    CurrentTime : TIME;  // 当前检测到传感器的时间    
    TimeElapsed : REAL;  // 两次检测的时间差（单位：秒）    
    SensorTriggered : BOOL; // 传感器触发状态
END_VAR

IF Sensor AND NOT SensorTriggered THEN    
    CurrentTime := TIME(); // 记录当前时间    
    IF LastTime <> T#0s THEN        
        TimeElapsed := TIME_TO_REAL(CurrentTime - LastTime) / 1000.0; // 计算时间差并转换为秒        
        IF TimeElapsed > 0 THEN            
            Speed := RunLength / TimeElapsed; // 计算速度        
        END_IF    
    END_IF    
    LastTime := CurrentTime; // 更新上一次时间    
    SensorTriggered := TRUE;
ELSIF NOT Sensor THEN    
    SensorTriggered := FALSE;
END_IF

1.2 变量

输入变量：

Sensor：感应传感器信号，是一个布尔值（BOOL），表示传感器是否被触发。
RunLength：运行长度，是一个浮点数（REAL），单位为米，表示物体的运动长度。

输出变量：

Speed：物体的速度，是一个浮点数（REAL），单位为米/秒，表示物体的速度。

内部变量：

LastTime：上一次检测到传感器信号的时间，单位为时间（TIME）。
CurrentTime：当前检测到传感器信号的时间。
TimeElapsed：两次检测的时间差，单位为秒，用于计算物体的速度。
SensorTriggered：传感器触发状态，布尔值，表示传感器是否已被触发。

1.3 程序流程

传感器触发时的处理：当 Sensor 信号被触发且 SensorTriggered 状态为假时，程序会记录当前时间 CurrentTime。如果 LastTime 不为零，则计算两次检测的时间差 TimeElapsed，然后利用时间差和设定的 RunLength 计算速度Speed。

Speed 的计算公式是：

计算完成后，程序会更新LastTime为当前时间，并将SensorTriggered标记为真。

传感器未触发时的处理：当Sensor信号未被触发时，SensorTriggered状态会被重置为假，等待下一次触发。

1.4 关键逻辑

该程序的核心在于根据时间差计算物体的速度。时间差TimeElapsed是通过当前时间和上次时间的差值来获得的，然后根据运行长度RunLength计算出速度。程序在每次传感器信号触发时更新计算结果，并且避免重复触发造成的错误。

2 应用场景

该程序适用于需要精确计算速度的工业场合，特别是在以下几种情况下具有广泛应用：

自动化生产线：在生产线上，传送带或其他运输设备的速度需要实时监控，以保证生产过程的效率与精度。通过该程序，设备可以根据传感器的信号来计算速度，进而调整运行参数。

旋转机械设备：对于需要计算旋转速度的机械设备，如风扇、电机、鼓风机等，该程序能够根据传感器信号实时计算设备的转速，帮助优化设备运行。

物体运动监测：在物体运动或交通系统中，该程序可用于监测物体或车辆的速度。例如，在自动化仓储系统中，可以监控物品在仓库中的移动速度，从而提高管理效率。

3 拓展思考

传感器类型的多样性：目前的程序假设使用一个简单的传感器信号。如果将来采用更复杂的传感器，如编码器传感器、激光测距传感器等，这些传感器的信号处理方式可能会有所不同，因此程序可能需要进行适应性修改。

数据采集与传输：在一些高精度的应用场景中，可能需要将速度数据采集并传输到上位系统（如 SCADA 或 DCS 系统），以便于远程监控和分析。程序可以扩展为支持数据的网络传输和存储。

速度校准与补偿：实际应用中，传感器可能会受到环境因素（如温度、湿度、电磁干扰等）的影响，导致数据偏差。因此，程序可以加入校准机制，实时对传感器数据进行补偿，提高速度计算的准确性。

总结

本文介绍了通过感应传感器信号计算物体的运动速度。通过分析程序的输入、输出、流程以及应用场景，我们可以看到该程序在工业自动化和控制中的重要作用。它不仅能用于实时监控物体的速度，还能够帮助优化生产过程和提高设备运行效率。随着传感器技术和数据采集手段的发展，程序的功能和应用场景也可以得到进一步拓展，为更多领域提供服务。

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