本文是付費(fèi)專欄《S7-200 SMART的PWM功能應(yīng)用》的第一節(jié)，可免費(fèi)閱讀。

在本節(jié)中，我們將學(xué)習(xí)如下一些內(nèi)容：

1、什么是PWM？

2、PWM與PTO的不同；

3、PWM的應(yīng)用場(chǎng)合；

1、什么是PWM？

PWM的英文全稱是"Pulse Width Modulation"，中文翻譯為"脈沖寬度調(diào)制"。PWM的波形是一種周期固定的、寬度可調(diào)的方波。注意，這里有兩個(gè)要點(diǎn)：

1）PWM方波的周期是固定的。無論我們使用單片機(jī)、樹莓派或者PLC，在讓其產(chǎn)生PWM波形之前，都首先要設(shè)置波形的周期。比如可以是100ms，也可以是50us等等。一旦該時(shí)間值確定，其波形的周期就確定了，不會(huì)在波形的產(chǎn)生過程中發(fā)生更改，除非你停止PWM功能再次更改周期值；

2）PWM方波的寬度是可以調(diào)節(jié)的。這里的寬度，是指方波中高電平持續(xù)的時(shí)間，顯然，這個(gè)時(shí)間的范圍是0~方波的周期，也就是周期時(shí)間的0~100%。這種改變方波脈沖寬度的技術(shù)，就是脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)。

比如下面這張圖：T是波形的周期，它是固定值；在一個(gè)周期中，脈沖的寬度是不同的，有三種：25%、50%和75%，這就是通過PWM技術(shù)產(chǎn)生不同脈沖寬度的波形。

2、PWM與PTO的不同

我們?cè)诓竭M(jìn)電機(jī)控制的課程中曾介紹過另外一種脈沖，即PTO脈沖串。PTO與PWM的區(qū)別在于，PTO的脈沖寬度是固定在50%，也就是說它的脈沖寬度是不能調(diào)節(jié)的。進(jìn)一步思考，還有這樣一個(gè)問題。我們知道，雖然PWM的波形周期在發(fā)生后是固定的，但是在波形產(chǎn)生前我們可以設(shè)置其周期，比如設(shè)置成100ms或者1000us等等。那么PTO的波形周期可以設(shè)置嗎？答案是不能。S7-200 SMART的PTO輸出頻率為100KHz，也就是周期為10us，這個(gè)在出廠時(shí)就固定了，用戶無法更改。當(dāng)然，也不是所有的CPU都能輸出PTO脈沖串或者PWM脈沖，這個(gè)我們?cè)谙乱还?jié)《S7-200 SMART的PWM資源及向?qū)褂谩分薪榻B。

3、PWM的應(yīng)用場(chǎng)合

我們來介紹下一些典型的PWM應(yīng)用。

3.1、使用PWM信號(hào)控制溫度。

在工業(yè)上，PID的溫控信號(hào)可以使用PWM脈沖。比如，要使用PID控制反應(yīng)罐的溫度，就可以使用PLC輸出PWM脈沖信號(hào)，將輸出信號(hào)連接到固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器連接到加熱器上。這里要使用固態(tài)繼電器的原因是PWM脈沖的頻率很高，普通電磁繼電器的機(jī)械觸點(diǎn)不能適應(yīng)如此高的通斷變化。當(dāng)然，要實(shí)現(xiàn)溫度控制，還要有溫度傳感器，整個(gè)系統(tǒng)硬件示意圖如下：

3.2、使用PWM信號(hào)控制比例閥的開度

工業(yè)上一些比例閥的開度與其輸入的電流信號(hào)大小成正比。這種情況下，可以使用PWM脈沖將數(shù)字量輸出轉(zhuǎn)換成類似模擬量的電壓信號(hào)，結(jié)合通路的電阻，就能控制電路中電流的大小，從而實(shí)現(xiàn)比例閥的開度調(diào)節(jié)。當(dāng)然，這種情況下，如果可以使用4~20mA的電流輸出模塊將更加方便。

3.3、使用PWM信號(hào)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速

直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其電樞電壓成正比，通過PWM調(diào)節(jié)輸出的電壓值，可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這個(gè)實(shí)例我們將在本課程的第五節(jié)《使用PWM向?qū)?shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速》給大家詳細(xì)演示。

3.4、使用PWM信號(hào)控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)向

舵機(jī)在機(jī)器人/飛行器中使用的很多，其轉(zhuǎn)向信號(hào)很多是使用PWM信號(hào)控制的，不同的脈寬可以使其轉(zhuǎn)向不同的角度。這種場(chǎng)合的PWM發(fā)生器可以是單片機(jī)或者樹莓派等其它嵌入式設(shè)備，一些AGV小車的轉(zhuǎn)向也使用了PLC的PWM功能。

好了，關(guān)于PWM功能及應(yīng)用就先介紹到這里，下一節(jié)課我們介紹S7-200 SMART的PWM資源。點(diǎn)擊【閱讀原文】查看本課程的介紹。