2.3 位邏輯、定時(shí)器與計(jì)數(shù)器

2.3.1 位邏輯指令

PLC最初的設(shè)計(jì)是為了替代繼電器而出現(xiàn)，因此類(lèi)似于繼電器控制電路的位邏輯指令是最基本的、最常見(jiàn)的，圖2-25所示為S7-200 PLC最常見(jiàn)的5種位邏輯。

1.常開(kāi)與常閉觸點(diǎn)

在S7-200 PLC控制程序中，使用I/O地址來(lái)訪問(wèn)實(shí)際連接到CPU輸入/輸出端子的實(shí)際器件。也就是說(shuō)，對(duì)于常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)，以S7-200 PLC實(shí)際獲得的信號(hào)為準(zhǔn)，而不是以繼電器的常開(kāi)或常閉符號(hào)為準(zhǔn)，這個(gè)必須引起足夠的重視。

2.置位與復(fù)位

置位（S）和復(fù)位（R）指令設(shè)置（打開(kāi)）或復(fù)原指定的點(diǎn)數(shù)（N），從指定的地址（位）開(kāi)始，用戶(hù)可以置位和復(fù)位1～255個(gè)點(diǎn)，如圖2-26所示為RS指令。

圖2-27所示為RS指令的主程序范例。

根據(jù)上述程序，可以進(jìn)行波形描述，波形如圖2-28所示。

2.3.2 定時(shí)器

S7-200 PLC指令集提供三種不同類(lèi)型的定時(shí)器：接通延時(shí)定時(shí)器（TON），用于單間隔計(jì)時(shí)；保留性接通延時(shí)定時(shí)器（TONR），用于累計(jì)一定數(shù)量的定時(shí)間隔；斷開(kāi)延時(shí)定時(shí)器（TOF），用于延長(zhǎng)時(shí)間以超過(guò)關(guān)閉（或假條件），例如電動(dòng)機(jī)關(guān)閉后使電動(dòng)機(jī)冷卻。

圖2-27 RS指令的主程序范例

定時(shí)器操作邏輯見(jiàn)表2-6。

圖2-28 RS程序的波形

表2-6 定時(shí)器操作邏輯

1.定時(shí)器的分辨率

定時(shí)器的分辨率由表2-7所列的定時(shí)器號(hào)碼決定，每一個(gè)當(dāng)前值都是時(shí)間基準(zhǔn)的倍數(shù)。例如，10ms定時(shí)器中的數(shù)值50表示500ms。

表2-7 定時(shí)器的分辨率

圖2-29 TON定時(shí)器

2.接通時(shí)間延時(shí)

如圖2-29所示，接通延時(shí)定時(shí)器（TON）指令在啟用輸入為“打開(kāi)”時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)前值（Txxx）大于或等于預(yù)設(shè)時(shí)間（PT）時(shí)，定時(shí)器位為“打開(kāi)”。啟用輸入為“關(guān)閉”時(shí)，接通延時(shí)定時(shí)器當(dāng)前值被清除。達(dá)到預(yù)設(shè)值后，定時(shí)器仍繼續(xù)計(jì)時(shí)，達(dá)到最大值32767時(shí)，停止計(jì)時(shí)。

（1）定時(shí)器的啟動(dòng)、停止與復(fù)位 可用“復(fù)原”（R）指令復(fù)原任何定時(shí)器。“復(fù)原”指令執(zhí)行下列操作：

定時(shí)器位=關(guān)閉，定時(shí)器當(dāng)前值=0圖2-30所示范例中，在（10）100ms或1s之后，100ms定時(shí)器T37超時(shí)；I0.0打開(kāi)=T37被啟用，I0.0關(guān)閉=禁止和復(fù)原T37。其時(shí)序圖如圖2-31所示。

圖2-30 定時(shí)器范例程序

圖2-31 定時(shí)器時(shí)序圖一

（2）定時(shí)器的啟動(dòng)、停止與復(fù)位 可用“復(fù)原”（R）指令復(fù)原任何定時(shí)器。“復(fù)原”指令執(zhí)行下列操作：

定時(shí)器位=關(guān)閉，定時(shí)器當(dāng)前值=0。

圖2-32所示為定時(shí)器的另外一個(gè)范例程序。

其時(shí)序圖如圖2-33所示。

3.指示燈程序編制（TON應(yīng)用案例）

1）按圖2-34進(jìn)行接線，確保接線無(wú)誤。

2）根據(jù)要求編制不同的程序，并下載運(yùn)行測(cè)試是否正確。

圖2-32 定時(shí)器的另外一個(gè)范例程序

圖2-33 定時(shí)器時(shí)序圖二

①選擇開(kāi)關(guān)“ON”后延時(shí)5s，指示燈才亮；選擇開(kāi)關(guān)“OFF”后，指示燈就滅。

TON應(yīng)用案例一如圖2-35所示。

②選擇開(kāi)關(guān)“ON”后，指示燈就亮；選擇開(kāi)關(guān)“OFF”后，指示燈延時(shí)5s才滅。

參考程序（略），只需要將T101的TON功能改為T(mén)OF即可。

③選擇開(kāi)關(guān)“ON”后延時(shí)5s，指示燈才亮；選擇開(kāi)關(guān)“OFF”后，指示燈也延時(shí)5s才滅。

TON應(yīng)用案例二如圖2-36所示。

圖2-34 指示燈程序的硬件接線

圖2-35 TON應(yīng)用案例一

圖2-36 TON應(yīng)用案例二

4.TOF和TONR指令

斷開(kāi)延時(shí)定時(shí)器（TOF）用于在輸入關(guān)閉后，延遲固定的一段時(shí)間再關(guān)閉輸出。啟用輸入打開(kāi)時(shí)，定時(shí)器位立即打開(kāi)，當(dāng)前值被設(shè)為0。輸入關(guān)閉時(shí)，定時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)，直到消逝的時(shí)間達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間。達(dá)到預(yù)設(shè)值后，定時(shí)器位關(guān)閉，當(dāng)前值停止計(jì)時(shí)。如果輸入關(guān)閉的時(shí)間短于預(yù)設(shè)數(shù)值，則定時(shí)器位仍保持在打開(kāi)狀態(tài)。TOF指令必須遇到從“打開(kāi)”至“關(guān)閉”的轉(zhuǎn)換才開(kāi)始計(jì)時(shí)。如果TOF定時(shí)器位于SCR區(qū)域內(nèi)部，而且SCR區(qū)域處于非現(xiàn)用狀態(tài)，則當(dāng)前值被設(shè)為0，計(jì)時(shí)器位被關(guān)閉，而且當(dāng)前值不計(jì)時(shí)。

掉電保護(hù)性接通延時(shí)定時(shí)器（TONR）指令在啟用輸入為“打開(kāi)”時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)前值（Txxx）大于或等于預(yù)設(shè)時(shí)間（PT）時(shí)，計(jì)時(shí)位為“打開(kāi)”。當(dāng)輸入為“關(guān)閉”時(shí)，保持保留性延遲定時(shí)器當(dāng)前值。可使用保留性接通延時(shí)定時(shí)器為多個(gè)輸入“打開(kāi)”階段累計(jì)時(shí)間。使用“復(fù)原”指令（R）清除保留性延遲定時(shí)器的當(dāng)前值。達(dá)到預(yù)設(shè)值后，定時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)，達(dá)到最大值32767時(shí)，停止計(jì)時(shí)。

2.3.3 計(jì)數(shù)器

S7-200 PLC共提供了256個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器可以作為以下3個(gè)類(lèi)型使用：

◆CTU：增計(jì)數(shù)器；

◆CTD：減計(jì)數(shù)器；

◆CTUD：增/減計(jì)數(shù)器。

1.CTU增計(jì)數(shù)器

CTU增計(jì)數(shù)器如圖2-37所示。每次向上計(jì)數(shù)輸入CU從關(guān)閉向打開(kāi)轉(zhuǎn)換時(shí)，向上計(jì)數(shù)（CTU）指令從當(dāng)前值向上計(jì)數(shù)。當(dāng)前值（Cxxx）大于或等于預(yù)設(shè)值（PV）時(shí)，計(jì)數(shù)器位（Cxxx）打開(kāi)。復(fù)原（R）輸入打開(kāi)或執(zhí)行“復(fù)原”指令時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)原。達(dá)到最大值（32767）時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。

CTU計(jì)數(shù)器指令的操作數(shù)類(lèi)型見(jiàn)表2-8。

表2-8 計(jì)數(shù)器指令的操作數(shù)類(lèi)型

2.CTD減計(jì)數(shù)器

CTD減計(jì)數(shù)器如圖2-38所示。每次向下計(jì)數(shù)輸入CD從關(guān)閉向打開(kāi)轉(zhuǎn)換時(shí)，向下計(jì)數(shù)（CTD）指令從當(dāng)前值向下計(jì)數(shù)。當(dāng)前值Cxxx等于0時(shí)，計(jì)數(shù)器位（Cxxx）打開(kāi)。輸入（LD）打開(kāi)時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)原計(jì)數(shù)器位（Cxxx）并用預(yù)設(shè)值（PV）載入當(dāng)前值。達(dá)到零時(shí)，向下計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器位Cxxx打開(kāi)。減計(jì)數(shù)器的范圍也是從C0～C255。

圖2-37 CTU增計(jì)數(shù)器

圖2-38 CTD減計(jì)數(shù)器

CTD減計(jì)數(shù)器指令的操作數(shù)類(lèi)型與CTU類(lèi)似，即CU與CD、R與LD類(lèi)似。

如圖2-39所示為一啤酒包裝線，原設(shè)定每三瓶要執(zhí)行一個(gè)小分裝動(dòng)作，因此編寫(xiě)主程序如圖2-40所示。

啤酒線波形圖如圖2-41所示。

3.CTUD增/減計(jì)數(shù)器

CTUD增/減計(jì)數(shù)器如圖2-42所示。每次向上計(jì)數(shù)輸入CU從關(guān)閉向打開(kāi)轉(zhuǎn)換時(shí)，向上/向下計(jì)時(shí)（CTUD）指令向上計(jì)數(shù)，每次向下計(jì)數(shù)輸入CD從關(guān)閉向打開(kāi)轉(zhuǎn)換時(shí)，向下計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值Cxxx保持當(dāng)前計(jì)數(shù)。每次執(zhí)行計(jì)數(shù)器指令時(shí)，預(yù)設(shè)值PV與當(dāng)前值進(jìn)行比較。達(dá)到最大值（32767），位于向上計(jì)數(shù)輸入位置的下一個(gè)上升沿使當(dāng)前值返轉(zhuǎn)為最小值（-32768）。在達(dá)到最小值（-32768）時(shí)，位于向下計(jì)數(shù)輸入位置的下一個(gè)上升沿使當(dāng)前計(jì)數(shù)返轉(zhuǎn)為最大值（32767）。當(dāng)當(dāng)前值Cxxx大于或等于預(yù)設(shè)值PV時(shí)，計(jì)數(shù)器位Cxxx打開(kāi)。否則，計(jì)數(shù)器位關(guān)閉。當(dāng)“復(fù)原"（R）輸入打開(kāi)或執(zhí)行“復(fù)原"指令時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)原。達(dá)到PV時(shí)，CTUD計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。

圖2-39 啤酒包裝線

圖2-40 啤酒線主程序

圖2-41 啤酒線波形圖

圖2-42 CTUD增/減計(jì)數(shù)器

如圖2-43所示是CTUD指令的一個(gè)程序例子。

圖2-43 CTUD指令的一個(gè)程序例子

對(duì)應(yīng)的波形圖如圖2-44所示。

圖2-44 對(duì)應(yīng)的波形圖

2.3.4 特殊存儲(chǔ)器標(biāo)志位SMB0

特殊內(nèi)存字節(jié)0（SM0.0～SM0.7）提供8個(gè)位，在每次掃描周期結(jié)尾處由S7-200 CPU更新。程序可以讀取這些位的狀態(tài)，然后根據(jù)位值作出決定。SMB0的具體含義見(jiàn)表2-9，它在實(shí)際編程中非常有用。

表2-9 特殊存儲(chǔ)器標(biāo)志位SMB0的具體含義

關(guān)于其他特殊寄存器SM的含義可以參考西門(mén)子S7-200編程手冊(cè)。