任務三　用計數器實現長定時控制

【任務目標】

1.學習S7-200系列PLC的計數器指令。

2.掌握使用計數器指令進行編程的基本方法。

3.掌握任意周期脈沖形成電路的編程技巧。

4.學會通過改變定時器或計數器預置值進行用戶程序快速調試的方法。

【任務分析】

PLC提供的定時器定時時間較短，如果需要長時間定時，通常采用定時器和計數器配合的方式，把需要定時的時間分成若干時間塊來實現。

計數器長定時控制通過CPU224型PLC來實現控制，其硬件安裝布局如圖2-10所示。轉換開關SA與PLC的輸入端子I0.0相連，閉合時定時開始。按鈕SB與輸入端子I0.1相連，按下則定時時間清零。控制要求：合上SA，630min后點亮與Q0.0相連的輸出指示燈HL。TX為端子板。

【相關知識】

一、計數器指令格式

計數器利用輸入脈沖上升沿累計脈沖個數，S7-200系列PLC有遞增計數（CTU）、增/減計數（CTUD）、遞減計數（CTD）3類計數指令。計數器的基本結構與定時器基本相同，主要由預置值寄存器、當前值寄存器、狀態位等組成。

計數器的梯形圖指令符號為指令盒形式，指令格式見表2-19。

梯形圖指令符號中，CU為增1計數脈沖輸入端；CD為減1計數脈沖輸入端；R為復位脈沖輸入端；LD為減計數器的復位脈沖輸入端。計數器編程范固為C0～C255，PV預置值最大范圍32767，PV數據類型為INT（整數）。

二、計數器工作原理分析

下面從原理、應用等方面，分別敘述增計數指令（CTU）、增/減計數指令（CTUD）、減計數指令（CTD）3種類型計數指令的應用方法。

1.增計數指令（CTU）

增計數指令在CU端輸入脈沖上升沿，計數器的當前值增1計數。當前值大于或等于預置值（PV）時，計數器狀態位C-bit置1。當前值累加的最大值為32767。復位輸入（R）有效時，計數器狀態位復位（置0），當前計數值清零。增計數指令的應用可以參考表2-20中示例程序理解。

2.增/減計數指令（CTUD）

增/減計數器有兩個脈沖輸入端，其中CU端用于遞增計數，CD端用于遞減計數，執行增/減計數指令時，CU/CD端的計數脈沖上升沿增1/減1計數。當前值大于或等于計數器預置值（PV）時，計數器狀態位置位。復位輸入（R）有效或執行復位指令時，計數器狀態位復位，當前值清零。達到計數器最大值32767后，下一個CU輸入上升沿將使計數值變為最小值（-32768）。同樣，達到最小值（-32768）后，下一個CD輸入上升沿將使計數值變為最大值（32767）。

增/減計數指令應用程序示例見表2-20。

3.減計數指令（CTD）

復位輸入（LD）有效時，計數器把預置值（PV）裝入當前值存儲器，計數器狀態位復位（置0）。CD端每一個輸入脈沖上升沿到來時，減計數器的當前值從預置值開始遞減計數，當前值等于0時，計數器狀態位置位（置1），停止計數。

減計數指令應用示例見表2-21。

程序運行分析：減計數器在計數脈沖I0.0的上升沿減1計數，當前值從預置值開始減至0時，計數器輸出狀態位C-bit置1，Q0.0通電（置1）。在復位脈沖I0.1的上升沿，計數器狀態位置0（復位），當前值等于預置值，為下次計數工作做好準備。

【操作指導】

1.畫出接線圖，安裝電路

根據任務要求，采用S7-200 CPU224 AC/DC/RLY型PLC，計數器長定時控制電路I/O接線如圖2-11所示。

在教師指導下，按圖2-11計數器長定時控制電路I/O接線圖完成電路的硬件接線。在滿足一般電氣安裝基本要求外，還應注意以下幾點。

（1）輸入按鈕、開關及輸出指示燈按硬件布局圖安裝在按鈕安裝支架上，并通過連接電纜與主板接線端子相連。連接電纜應采用尼龍繞線管進行保護。

（2）為保證接線安全可靠，所有電器元件接線端子上，只允許安裝最多兩根導線，電氣接點上導線較多時，可采用串聯的方法進行連接。

（3）系統工作電源通過單相電源插頭線接至TX后再接入小型斷路器QS進線端。

2.自檢

檢查布線，檢查是否掉線、錯線，是否漏編、錯編，接線是否牢固等。

3.編輯控制程序

在裝有STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP6編程軟件的個人電腦上編輯PLC控制程序，編譯后保存為“*.mwp”文件備用。計數器長定時控制電路梯形圖程序見圖2-12（a），指令表程序見圖2-12（b）。

輸入輸出繼電器地址分配如表2-22所示。

其他編程元件地址分配如表2-23所示。

簡要說明：計數器長定時控制電路采用PLC內部編程元件定時器T37和計數器C10、C11、C12配合實現。

在圖2-12所示計數器長定時控制梯形圖程序中，網絡1是一個典型的任意周期脈沖形成電路。每當計時時間達到設定值時，T37的動斷觸點（T37-bit）將斷開一個PLC掃描周期，從而使T37復位。T37的動合觸點則輸出一個寬度為PLC掃描周期的針狀脈沖，作為計數器C10及C12的輸入計數脈沖。

網絡2構成周期為1h的脈沖形成電路。C10的動合觸點每小時輸出一個寬度為PLC掃描周期的針狀脈沖，該脈沖使C10復位并作為計數器C11的輸入計數脈沖。

網絡3為10h（600min）定時控制電路。

網絡4為600min+30min定時控制電路。

網絡5為輸出控制電路，即630min定時時間到，輸出線圈Q0.0得電，輸出指示燈亮。

4.程序下載

① 在PLC斷電狀態下，用USB/PPI電纜連接電腦與S7-200 CPU224 AC/DC/RLY型PLC。

② 合上控制電源開關QS，將運行模式選擇開關撥到STOP位置，通過軟件將編制好的控制程序下載到PLC。

注意：一定要在斷開QS的情況下插拔適配電纜，否則極易損壞PLC通信接口。

5.運行搶答器控制程序

① 將運行模式選擇開關撥到TERM位置，使PLC進入暫態方式。

② 為快速調試程序，在編程電腦與PLC聯機狀態下，調整T37時間預設值PV=5。

③ 通過電腦使PLC進入RUN狀態，合上轉換開關SA，觀察彩燈電否在315s后點亮。

④ 通過電腦將T37時間預設值重新調整為PV=600。試運行程序。

【課后思考】

1.在圖2-12所示計數器長定時控制程序中，如果需要將定時開燈改為定時關燈，程序應作怎樣修改？

2.單個定時器最長定時時間是多少？如果僅用定時器完成630min定時控制，需要多少個定時器？如何編程？