三菱 PLC 测量外部电路占空比，核心是利用高速计数器（HSC） 或输入中断 + 内部定时器实现，两种方法适配不同机型（FX3U/FX5U/Q 系列）和测量精度需求，高速计数器法适配高频信号（kHz 级）、精度高，中断 + 定时器法适配低频信号（Hz~ 百 Hz 级）、无需高速模块，实操性强。
以下分通用中断 + 定时器法（所有三菱 PLC 通用）、高速计数器法（FX3U/FX5U/Q 系列主流方案） 讲解，包含原理、编程步骤、程序示例、参数整定，均为工业现场可直接落地的方案，覆盖NPN/PNP 输入信号，测量频率从几 Hz 到几十 kHz，占空比精度 ±1%~±0.1%。
核心前提说明
信号要求：外部被测信号需为开关量脉冲信号（高低电平交替，如传感器、变频器脉冲输出、电磁阀控制信号），电平需匹配 PLC 输入（DC24V，NPN/PNP 均可，FX 系列默认 NPN，可通过端子跳线切换）；
硬件适配：
中断 + 定时器法：无硬件要求，用普通输入点（如 X0~X7）即可，适配 FX1S/FX1N/FX2N/FX3U/FX5U/Q 全系列；
高速计数器法：需用 PLC高速输入点（如 FX3U/FX5U 的 X0~X5 为高速点，最高支持 100kHz），适配有高速计数功能的机型；
测量定义：占空比 =高电平持续时间 T1 / 脉冲周期 T（T1 + 低电平时间 T2）×100%，PLC 通过分别捕捉 T1 和 T，计算占空比。
一、通用方案：输入中断 + 内部定时器法（全系列适配，低频信号）
1. 核心原理
利用 PLC上升沿 / 下降沿输入中断，捕捉被测脉冲的高低电平切换瞬间，触发内部高精度定时器（三菱 PLC 通用 1ms 定时器，部分机型支持 0.1ms），分别计时高电平时间 T1和低电平时间 T2，通过公式计算占空比和脉冲频率：
占空比 D = T1 / (T1+T2) × 100%
脉冲频率 f = 1 / (T1+T2)
2. 适配场景
被测脉冲频率 **≤500Hz**（如电机测速、低速电磁阀信号、料位检测脉冲），无需高速硬件，普通输入点即可，占空比精度 **±1%**，满足大部分低频场景的测量需求。
3. 硬件接线
将外部被测脉冲信号接 PLC普通输入点（如 X0），信号地与 PLC 输入地（SG）共地，若信号电平为 AC220V，需加中间继电器隔离（继电器触点接 PLC 输入，线圈接被测信号）。
示例：NPN 型被测信号→X0，信号负极→PLC SG（DC24V-），PLC DC24V + 接信号上拉（若为开集电极信号）。
4. 编程步骤 + 梯形图示例（FX3U/FX5U，GX Works2/3）
以X0 为被测信号输入点，D0 存储高电平时间 T1（ms），D1 存储低电平时间 T2（ms），D2 存储占空比（%，放大 10 倍，如 50.5% 存 505），**D3 存储脉冲周期 T（ms）为例，用上升沿中断（I000）和下降沿中断（I001）** 实现，步骤如下：
步骤 1：中断程序定义（主程序）
启用 X0 的上升沿中断（触发编号 I000）和下降沿中断（触发编号 I001），初始化定时器和存储寄存器，禁止定时器中途复位。
步骤 2：上升沿中断程序（I000）
脉冲上升沿触发→停止低电平定时器→读取 T2 值存入 D1→复位并启动高电平定时器→开始计时高电平。
步骤 3：下降沿中断程序（I001）
脉冲下降沿触发→停止高电平定时器→读取 T1 值存入 D0→复位并启动低电平定时器→开始计时低电平→计算占空比和周期。
步骤 4：占空比计算（避免除零错误）
增加周期判零保护，若 T1+T2=0（无脉冲），则占空比为 0，防止 PLC 报除零错误。
5. 梯形图程序示例（FX3U，GX Works2）
主程序（MAIN）
plaintext
// 初始化：D0-D3清零，禁用定时器自动复位 RST D0 ; 高电平时间T1清零 RST D1 ; 低电平时间T2清零 RST D2 ; 占空比清零 RST D3 ; 周期清零 MOV K0 T0 ; 高电平定时器（1ms）初始化 MOV K0 T1 ; 低电平定时器（1ms）初始化 // 启用X0上升沿中断（I000）、下降沿中断（I001） EI ; 开总中断 IRET I000 ; 上升沿中断入口（X0） IRET I001 ; 下降沿中断入口（X0） ATCH I000 X0 ; X0上升沿触发中断I000 ATCH I001 X0 ; X0下降沿触发中断I001
上升沿中断程序（I000）
plaintext
// 上升沿：停止T1（低电平），读T2，启动T0（高电平） STOP T1 ; 停止低电平定时器 MOV T1 D1 ; 将T1计时值存入D2（低电平时间T2） RST T1 ; 复位低电平定时器 STR T0 ; 启动高电平定时器（开始计T1）
下降沿中断程序（I001）
plaintext
// 下降沿：停止T0（高电平），读T1，启动T1（低电平），计算占空比 STOP T0 ; 停止高电平定时器 MOV T0 D0 ; 将T0计时值存入D0（高电平时间T1） RST T0 ; 复位高电平定时器 STR T1 ; 启动低电平定时器（开始计T2） // 计算周期T = T1+T2，存入D3 ADD D0 D1 D3 ; D3=D0+D1 // 占空比计算：D2 = (D0/D3)*1000 （放大10倍，避免小数），判零保护 CMP D3 K0 M0 ; 比较D3是否为0 AND M0 ; 若D3≠0（有脉冲），执行计算 MUL D0 K1000 D4 ; D4=D0*1000 DIV D4 D3 D2 ; D2=D4/D3 （如T1=50ms，T=100ms，D2=500→50.0%） RST M0 ; 复位比较继电器
数据转换（可选，主程序）
若需要浮点型占空比（如 50.5% 直接存浮点数），可通过FLT指令将整数转为浮点数计算：
plaintext
FLT D0 E0 ; T1转为浮点数E0 FLT D3 E1 ; T转为浮点数E1 DIV E0 E1 E2 ; E2=E0/E1 MUL E2 K100 E3 ; E3=占空比（%，浮点型，如50.5）
6. 注意事项
定时器精度：用1ms 定时器（T0~T199），避免用 10ms/100ms 定时器，否则精度大幅下降；
中断优先级：禁止在中断程序中加入复杂逻辑，仅做定时器启停和数据读取，中断程序步数控制在20 步以内，避免阻塞主程序；
信号防抖：若被测信号有抖动（如机械触点），需在 PLC 输入点加RC 防抖电路（1kΩ 电阻 + 0.1μF 电容），或在程序中加防抖延时（如上升沿后延时 2ms 再计时）；
电平匹配：若被测信号为 PNP 型，需将 PLC 输入跳线切换为 PNP（FX 系列输入端子旁有 NPN/PNP 跳线），否则无法捕捉信号。
二、主流方案：高速计数器法（FX3U/FX5U/Q 系列，高频信号）
1. 核心原理
利用 PLC高速计数器（HSC） 对高频脉冲进行计数，配合高速定时器（如 FX5U 的 0.1ms 定时器） 或PLC 内置高速时钟，捕捉固定计数个数的时间，分别计算高电平和低电平的计数时间，最终得到占空比；进阶方案：部分高端机型（如 FX5U/Q 系列）支持高速脉冲捕捉功能，可直接捕捉高电平 / 低电平的精确时间，无需计数，精度更高。
2. 适配场景
被测脉冲频率 **≥100Hz 且≤100kHz**（如变频器脉冲输出、伺服编码器信号、高频传感器信号），占空比精度 **±0.1%**，是工业现场高频信号测量的主流方案。
3. 硬件要求
机型：FX3U/FX3UC/FX5U/FX5UC/Q 系列（带高速计数功能）；
高速输入点：用 PLC 专用高速点（FX3U/FX5U 的 X0~X5，最高支持 100kHz）；
无需额外模块：内置高速计数器，无需加高速计数模块（如 FX2N-1HC）。
4. 经典实现：双高速计数器法（FX5U，测量高频脉冲）
原理
用 2 个高速计数器，HSC0（X0）计高电平脉冲数，HSC1（X1）计低电平脉冲数，在固定时间 T内，分别读取 HSC0 和 HSC1 的计数值 N1、N2，占空比 D = N1/(N1+N2)×100%；优势：无需捕捉边沿，直接计数，抗干扰性强，适合高频信号。
硬件接线
被测脉冲信号接X0（高速输入），作为 HSC0 的计数输入；
通过程序分频将被测信号取反，接 HSC1（X1），计低电平脉冲数；
若为差分信号（如编码器 A/B 相），可直接接高速差分输入点（如 FX5U 的 X0/X1 为差分高速点）。
5. 编程步骤（FX5U，GX Works3，结构化编程）
步骤 1：高速计数器参数配置
在 GX Works3 中，通过参数设置→高速计数器，启用 HSC0 和 HSC1，设置为增计数，计数模式为普通计数，输入信号为DC24V 高速输入。
步骤 2：信号取反（低电平计数）
通过 PLC 程序将 X0 的被测信号取反，输出到虚拟软元件（如 Y0），再将 Y0 接 X1（HSC1），实现低电平计数（若硬件支持，可直接用高速点的取反功能）。
步骤 3：固定时间计数
用 PLC0.1ms 高速定时器（如 FX5U 的 STMR）设定固定计数时间 T（如 100ms），在 T 内分别读取 HSC0（N1）和 HSC1（N2）的计数值。
步骤 4：占空比计算
占空比 D = N1/(N1+N2)×100%，加入判零保护和数据滤波（多次测量取平均值，提升精度）。
三、两种方法对比 + 选型建议
表格
| 对比维度 | 输入中断 + 定时器法 | 高速计数器法 |
|---|---|---|
| 适配机型 | 三菱全系列（FX1S~FX5U/Q） | FX3U/FX5U/Q 系列（带高速计数） |
| 输入点要求 | 普通输入点（X0~X7） | 专用高速输入点（X0~X5） |
| 测量频率 | ≤500Hz | 100Hz~100kHz |
| 占空比精度 | ±1% | ±0.1% |
| 硬件成本 | 无额外成本 | 无（内置高速计数器） |
| 编程复杂度 | 简单（通用指令） | 中等（高速指令 / 参数配置） |
| 抗干扰性 | 一般（需防抖） | 强（高速输入带硬件滤波） |
选型核心原则
若为低频脉冲（≤500Hz），如普通传感器、电磁阀信号，选中断 + 定时器法，无需配置高速参数，编程简单；
若为高频脉冲（≥1kHz），如变频器脉冲输出、编码器、高频测速信号，选高速计数器法，精度高、抗干扰性强；
若为FX5U/Q 高端机型，优先用脉冲捕捉指令（PLSCPT），步骤最简、精度最高。
四、工业现场实操优化要点
1. 抗干扰优化（最关键，避免测量误差）
被测信号用双绞屏蔽线，屏蔽层单端接地（PLC 侧 SG）；
高速输入点远离变频器 / 伺服动力线（间距≥30cm），避免平行走线；
高频信号加终端电阻（如 RS485 信号 120Ω，单端脉冲信号 3.3kΩ 上拉）；
机械触点信号加RC 防抖电路（1kΩ+0.1μF），程序中加2ms 防抖延时。
2. 精度优化
用更高精度的定时器（如 FX5U 的 0.1ms 定时器，替代 1ms 定时器）；
加入数据滤波：多次测量取平均值（如 10~20 次），消除偶然误差；
增大测量周期：低频信号测量周期≥1s，高频信号≥100ms，减少计数误差。
3. 异常保护
加入除零保护：若脉冲周期 T=0（无信号），强制占空比为 0，防止 PLC 报除零错误；
加入超量程保护：若测量值超出正常范围（如占空比＞100% 或＜0%），触发报警（如 Y0 输出）；
加入信号丢失报警：若连续 3 个周期无脉冲，置位报警寄存器（如 M100），提醒现场检查。
五、常见问题排查
无法捕捉信号：检查电平匹配（NPN/PNP 跳线）、信号地共地、输入点是否损坏；
占空比测量误差大：加防抖电路 / 程序滤波、更换更高精度定时器、增大测量周期；
高频信号计数丢失：确认用高速输入点、降低信号传输距离（≤10 米）、加屏蔽抗干扰；
PLC 报中断错误：中断程序步数过多（控制在 20 步内）、禁止中断程序中调用子程序、开总中断（EI 指令）。
