PWM功能及应用介绍

显示全部楼层 · 2024-8-30 16:24:05

本文是付费专栏《S7-200 SMART的PWM功能应用》的第一节，可免费阅读。

在本节中，我们将学习如下一些内容：

1、什么是PWM？

2、PWM与PTO的不同；

3、PWM的应用场合；

1、什么是PWM？

PWM的英文全称是"Pulse Width Modulation"，中文翻译为"脉冲宽度调制"。PWM的波形是一种周期固定的、宽度可调的方波。注意，这里有两个要点：

1）PWM方波的周期是固定的。无论我们使用单片机、树莓派或者PLC，在让其产生PWM波形之前，都首先要设置波形的周期。比如可以是100ms，也可以是50us等等。一旦该时间值确定，其波形的周期就确定了，不会在波形的产生过程中发生更改，除非你停止PWM功能再次更改周期值；

2）PWM方波的宽度是可以调节的。这里的宽度，是指方波中高电平持续的时间，显然，这个时间的范围是0~方波的周期，也就是周期时间的0~100%。这种改变方波脉冲宽度的技术，就是脉冲宽度调制（PWM）技术。

比如下面这张图：T是波形的周期，它是固定值；在一个周期中，脉冲的宽度是不同的，有三种：25%、50%和75%，这就是通过PWM技术产生不同脉冲宽度的波形。

2、PWM与PTO的不同

我们在步进电机控制的课程中曾介绍过另外一种脉冲，即PTO脉冲串。PTO与PWM的区别在于，PTO的脉冲宽度是固定在50%，也就是说它的脉冲宽度是不能调节的。进一步思考，还有这样一个问题。我们知道，虽然PWM的波形周期在发生后是固定的，但是在波形产生前我们可以设置其周期，比如设置成100ms或者1000us等等。那么PTO的波形周期可以设置吗？答案是不能。S7-200 SMART的PTO输出频率为100KHz，也就是周期为10us，这个在出厂时就固定了，用户无法更改。当然，也不是所有的CPU都能输出PTO脉冲串或者PWM脉冲，这个我们在下一节《S7-200 SMART的PWM资源及向导使用》中介绍。
3、PWM的应用场合

我们来介绍下一些典型的PWM应用。

3.1、使用PWM信号控制温度。

在工业上，PID的温控信号可以使用PWM脉冲。比如，要使用PID控制反应罐的温度，就可以使用PLC输出PWM脉冲信号，将输出信号连接到固态继电器，固态继电器连接到加热器上。这里要使用固态继电器的原因是PWM脉冲的频率很高，普通电磁继电器的机械触点不能适应如此高的通断变化。当然，要实现温度控制，还要有温度传感器，整个系统硬件示意图如下：

3.2、使用PWM信号控制比例阀的开度

工业上一些比例阀的开度与其输入的电流信号大小成正比。这种情况下，可以使用PWM脉冲将数字量输出转换成类似模拟量的电压信号，结合通路的电阻，就能控制电路中电流的大小，从而实现比例阀的开度调节。当然，这种情况下，如果可以使用4~20mA的电流输出模块将更加方便。

3.3、使用PWM信号控制电机的转速

直流电机的转速与其电枢电压成正比，通过PWM调节输出的电压值，可以控制电机的转速。这个实例我们将在本课程的第五节《使用PWM向导实现电机的调速》给大家详细演示。

3.4、使用PWM信号控制舵机的转向

舵机在机器人/飞行器中使用的很多，其转向信号很多是使用PWM信号控制的，不同的脉宽可以使其转向不同的角度。这种场合的PWM发生器可以是单片机或者树莓派等其它嵌入式设备，一些AGV小车的转向也使用了PLC的PWM功能。

好了，关于PWM功能及应用就先介绍到这里，下一节课我们介绍S7-200 SMART的PWM资源。点击【阅读原文】查看本课程的介绍。

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