1.6 定時(shí)器及計(jì)數(shù)器指令

1.6.1 定時(shí)器指令

1.脈沖定時(shí)器

在梯形圖中輸入脈沖定時(shí)器指令時(shí)，打開右邊的指令窗口，將“定時(shí)器操作”文件夾中的定時(shí)器指令拖放到梯形圖中的適當(dāng)位置。在出現(xiàn)的“調(diào)用選項(xiàng)”對(duì)話框中，可以修改將要生成的背景數(shù)據(jù)塊的名稱，或采用默認(rèn)的名稱，單擊“確定”按鈕，自動(dòng)生成數(shù)據(jù)塊。

脈沖定時(shí)器類似于數(shù)字電路中上升沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路，其應(yīng)用如圖1-31a所示，圖1-31b為其工作時(shí)序圖。在圖1-31a中，“%DB1”表示定時(shí)器的背景數(shù)據(jù)塊（此處只顯示了絕對(duì)地址，因此背景數(shù)據(jù)塊地址顯示為“%DB1”，也可設(shè)置顯示符號(hào)地址），TP表示脈沖定時(shí)器。

脈沖定時(shí)器的工作原理如下。

1）起動(dòng)：當(dāng)輸入端IN從“0”變?yōu)椤?”時(shí)，定時(shí)器起動(dòng)，此時(shí)輸出端Q也置為“1”，開始輸出脈沖。到達(dá)PT（Preset Time）預(yù)置的時(shí)間時(shí)，輸出端Q變?yōu)椤?”狀態(tài)（見圖1-31b波形A、B、E）。輸入端IN輸入的脈沖寬度可以小于輸出端Q的脈沖寬度。在脈沖輸出期間，即使輸入端IN輸入發(fā)生了變化又出現(xiàn)上升沿（見波形B），也不影響脈沖的輸出。到達(dá)預(yù)設(shè)值后，如果輸入端IN輸入為“1”，則定時(shí)器停止定時(shí)且保持當(dāng)前定時(shí)值。若輸入端IN輸入為“0”，則定時(shí)器定時(shí)時(shí)間清零。

2）輸出：在定時(shí)器定時(shí)過程中，輸出端Q為“1”，定時(shí)器停止定時(shí)，不論是保持當(dāng)前值還是清零當(dāng)前值其輸出皆為“0”狀態(tài)。

3）復(fù)位：當(dāng)圖1-31a中的I0.1為“1”時(shí)，定時(shí)器復(fù)位線圈（RT）通電，定時(shí)器被復(fù)位。如果此時(shí)正在定時(shí)，且輸入端IN輸入為“0”狀態(tài)，將使已耗時(shí)間值清零，輸出端Q輸出也變?yōu)椤?”（見波形C）。如果此時(shí)正在定時(shí)，且輸入端IN輸入為“1”狀態(tài)，將使已耗時(shí)間值清零，輸出端Q輸出保持為“1”狀態(tài)（見波形D）。復(fù)位信號(hào)I0.1變?yōu)椤?”狀態(tài)時(shí)，如果輸入端IN輸入為“1”狀態(tài)，將重新開始定時(shí)（見波形E）。

圖1-31a中的ET（Elapsed Time）為已耗時(shí)間值，即定時(shí)開始后經(jīng)過的時(shí)間，它的數(shù)據(jù)類型為32位的Time，采用T#標(biāo)識(shí)符，單位為ms，最大定時(shí)時(shí)間長達(dá)T#24D_20H_31M_23S_647MS（D、H、M、S、MS分別為日、小時(shí)、分、秒和毫秒），可以不給輸出ET指定地址。

定時(shí)器指令可以放在程序段的中間或結(jié)束處。IEC定時(shí)器沒有編號(hào)，在使用對(duì)定時(shí)器復(fù)位的RT（Reset Time）指令時(shí)，可以用背景數(shù)據(jù)塊的編號(hào)或符號(hào)名來指定需要復(fù)位的定時(shí)器。如果沒有必要，不用對(duì)定時(shí)器使用RT指令。

【例1-1】 按下起動(dòng)按鈕I0.0，電動(dòng)機(jī)立即直接起動(dòng)并運(yùn)行，工作3h后自動(dòng)停止。在運(yùn)行過程中若發(fā)生故障（如過載I0.2接通），或按下停止按鈕I0.1，電動(dòng)機(jī)立即停止運(yùn)行，如圖1-32所示。

2.接通延時(shí)定時(shí)器

接通延時(shí)定時(shí)器如圖1-33a所示，圖1-33b為其工作時(shí)序圖。在圖1-33a中，“%DB2”表示定時(shí)器的背景數(shù)據(jù)塊，TON表示接通延時(shí)定時(shí)器。

接通延時(shí)定時(shí)器的工作原理如下。

1）起動(dòng)：接通延時(shí)定時(shí)器的使能輸入端IN的輸入電路由“0”變?yōu)椤?”時(shí)開始定時(shí)。定時(shí)時(shí)間大于等于預(yù)置時(shí)間PT指定的設(shè)定值時(shí)，定時(shí)器停止計(jì)時(shí)且保持為預(yù)設(shè)值，即已耗時(shí)間值ET保持不變（見圖1-33b的波形A），只要輸入端IN為“1”，定時(shí)器就一直起作用。

2）輸出：當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，且輸入端IN為“1”，此時(shí)輸出端Q變?yōu)椤?”狀態(tài)。

3）復(fù)位：輸入端IN的電路斷開時(shí)，定時(shí)器被復(fù)位，已耗時(shí)間值被清零，輸出端Q變?yōu)椤?”狀態(tài)。CPU第一次掃描時(shí)，定時(shí)器輸出端Q被清零。如果輸入端IN在未達(dá)到PT設(shè)定的時(shí)間變?yōu)椤?”（見波形B），輸出端Q保持“0”狀態(tài)不變。圖1-33a中的I0.1為“1”狀態(tài)時(shí)，定時(shí)器復(fù)位線圈RT通過（見波形C），定時(shí)器被復(fù)位，已耗時(shí)間值被清零，輸出端Q變?yōu)椤?”狀態(tài)。I0.1變?yōu)椤?”狀態(tài)，如果輸入端IN為“1”狀態(tài)，將開始重新定時(shí)（見波形D）。

【例1-2】 使用接通延遲定時(shí)器實(shí)現(xiàn)【例1-1】中電動(dòng)機(jī)的起停控制，如圖1-34所示。

視頻“接通延時(shí)定時(shí)器指令”可通過掃描二維碼1-7播放。

3.關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器

關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器如圖1-35a所示，圖1-35b為其工作時(shí)序圖。在圖1-35a中，TOF表示關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器。

關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器的工作原理如下。

1）起動(dòng)：關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器的輸入端IN由“0”變?yōu)椤?”時(shí)，定時(shí)器尚未定時(shí)且當(dāng)前定時(shí)值清零。當(dāng)輸入端IN由“1”變?yōu)椤?”時(shí)，定時(shí)器起動(dòng)開始定時(shí)，已耗時(shí)間值從0逐漸增大。當(dāng)定時(shí)器時(shí)間到達(dá)預(yù)設(shè)值時(shí)，定時(shí)器停止計(jì)時(shí)并保持當(dāng)前值（見圖1-35b波形A）。

2）輸出：當(dāng)輸入端IN從“0”變?yōu)椤?”時(shí)，輸出端Q變?yōu)椤?”狀態(tài)，如果輸入端IN又變?yōu)椤?”，則輸出繼續(xù)保持“1”，直到到達(dá)預(yù)設(shè)的時(shí)間。如果已耗時(shí)間未達(dá)到PT設(shè)定的值時(shí)，輸入端IN又變?yōu)椤?”狀態(tài)，輸出端Q將保持“1”狀態(tài)（見圖1-35b波形B）。

3）復(fù)位：當(dāng)I0.1為“1”時(shí)，定時(shí)器復(fù)位線圈RT通電。如果輸入端IN為“0”狀態(tài)，則定時(shí)器被復(fù)位，已耗時(shí)間值被清零，輸出端Q變?yōu)椤?”狀態(tài)（見圖1-35b波形C）。如果復(fù)位時(shí)輸入端IN為“1”狀態(tài)，則復(fù)位信號(hào)不起作用（見圖1-35b波形D）。

【例1-3】 通過關(guān)斷延遲定時(shí)器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)停止后其冷卻風(fēng)扇延時(shí)2min后停止，如圖1-36所示。

4.保持型接通延時(shí)定時(shí)器

保持型接通延時(shí)定時(shí)器（又稱時(shí)間累加器）如圖1-37a所示，圖1-37b為其工作時(shí)序圖。在圖1-37a中，TONR表示保持型接通延時(shí)定時(shí)器。

其工作原理如下。

1）起動(dòng)：當(dāng)定時(shí)器的輸入端IN從“0”到“1”時(shí)，定時(shí)器起動(dòng)，開始定時(shí)（見圖1-37b波形A和B），當(dāng)輸入端IN變?yōu)椤?”時(shí)，定時(shí)器停止工作并保持當(dāng)前計(jì)時(shí)值（累計(jì)值）。當(dāng)定時(shí)器的輸入端IN又從“0”變?yōu)椤?”時(shí)，定時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)，當(dāng)前值繼續(xù)增加。如此重復(fù)，直到定時(shí)器當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，定時(shí)器停止計(jì)時(shí)。

2）輸出：當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間到達(dá)預(yù)設(shè)值時(shí)，輸出端Q變?yōu)椤?”狀態(tài)（見圖1-37b波形D）。

3）復(fù)位：當(dāng)復(fù)位輸入I0.1為“1”時(shí)（見圖1-37b波形C），TONR被復(fù)位，它的累計(jì)時(shí)間值變?yōu)榱悖瑫r(shí)輸出端Q變?yōu)椤?”狀態(tài)。

1.6.2 計(jì)數(shù)器指令

S7-1200 PLC提供3種計(jì)數(shù)器：加計(jì)數(shù)器、減計(jì)數(shù)器和加減計(jì)數(shù)器。它們屬于軟件計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)速率受到其所在OB（組織塊）的執(zhí)行速率的限制。如果需要速度更高的計(jì)數(shù)器，可以使用內(nèi)置的高速計(jì)數(shù)器。

與定時(shí)器類似，使用S7-1200的計(jì)數(shù)器時(shí)，每個(gè)計(jì)數(shù)器需要使用一個(gè)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)塊中的結(jié)構(gòu)來保存計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)。在程序編輯器中放置計(jì)數(shù)器即可分配該數(shù)據(jù)塊，可以采用默認(rèn)設(shè)置，也可以手動(dòng)自行設(shè)置。

使用計(jì)數(shù)器需要設(shè)置計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)類型，計(jì)數(shù)值的數(shù)據(jù)范圍取決于所選的數(shù)據(jù)類型。如果計(jì)數(shù)值是無符號(hào)整型數(shù)，則可以減計(jì)數(shù)到零或加計(jì)數(shù)到范圍限值。如果計(jì)數(shù)值是有符號(hào)整數(shù)，則可以減計(jì)數(shù)到負(fù)整數(shù)限值或加計(jì)數(shù)到正整數(shù)限值。支持的數(shù)據(jù)類型包括有符號(hào)短整數(shù)SInt、整數(shù)Int、雙整數(shù)DInt、無符號(hào)短整數(shù)USInt、無符號(hào)整數(shù)UInt、無符號(hào)雙整數(shù)UDInt。

1.加計(jì)數(shù)器

加計(jì)數(shù)器如圖1-38a所示，圖1-38b為其工作時(shí)序圖。在圖1-38a中，CTU表示加計(jì)數(shù)器，圖中計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)類型是整數(shù)，預(yù)設(shè)值PV（Preset Value）為3，其工作原理如下。

當(dāng)接在輸入端R的復(fù)位輸入I0.1為“0”狀態(tài)，接在輸入端CU（Count Up）的加計(jì)數(shù)脈沖從“0”到“1”時(shí)（即輸入端出現(xiàn)上升沿），計(jì)數(shù)值CV（Count Value）加1，直到CV達(dá)到指定的數(shù)據(jù)類型的上限值。此后CU輸入的狀態(tài)變化不再起作用，即CV的值不再增加。

當(dāng)計(jì)數(shù)值CV大于等于預(yù)設(shè)值PV時(shí)，輸出Q變?yōu)椤?”狀態(tài)，反之為“0”狀態(tài)。第一次執(zhí)行指令時(shí)，CV被清零。

各類計(jì)數(shù)器的復(fù)位輸入端R為“1”狀態(tài)時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位，輸出Q變?yōu)椤?”狀態(tài)，CV被清零。

打開計(jì)數(shù)器的背景數(shù)據(jù)塊，可以看到其結(jié)構(gòu)如圖1-39所示，其他計(jì)數(shù)器的背景數(shù)據(jù)塊與此類似，不再贅述。

視頻“加計(jì)數(shù)器指令”可通過掃描二維碼1-8播放。

2.減計(jì)數(shù)器

減計(jì)數(shù)器如圖1-40a所示，圖1-40b為其工作時(shí)序圖。在圖1-40a中，CTD表示減計(jì)數(shù)器，圖中計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)類型是整數(shù)，預(yù)設(shè)值PV為3，其工作原理如下。

減計(jì)數(shù)器的裝載輸入LD（LOAD）為“1”狀態(tài)時(shí)，輸出端Q被復(fù)位為0，并把預(yù)設(shè)值PV裝入CV。在減計(jì)數(shù)器CD（Count Down）的上升沿，當(dāng)前計(jì)數(shù)值CV減1，直到CV達(dá)到指定的數(shù)據(jù)類型的下限值。此后CD輸入的狀態(tài)變化不再起作用，CV的值不再減小。

當(dāng)前計(jì)數(shù)值CV小于等于0時(shí)，輸出Q為“1”狀態(tài)，反之輸出Q為“0”狀態(tài)。第一次執(zhí)行指令時(shí)，CV值被清零。

3.加減計(jì)數(shù)器

加減計(jì)數(shù)器如圖1-41a所示，圖1-41b為其工作時(shí)序圖。在圖1-41中，CTUD表示加減計(jì)數(shù)器，圖中計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)類型是整數(shù)，預(yù)設(shè)值PV為3，其工作原理如下。

在加計(jì)數(shù)輸入CU的上升沿，加減計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值CV加1，直到CV達(dá)到指定的數(shù)據(jù)類型的上限值。達(dá)到上限值時(shí)，CV不再增加。

在減計(jì)數(shù)輸入CD的上升沿，加減計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值CV減1，直到CV達(dá)到指定的數(shù)據(jù)類型的下限值。達(dá)到下限值時(shí)，CV不再減小。

如果同時(shí)出現(xiàn)計(jì)數(shù)脈沖CU和CD的上升沿，CV保持不變。CV大于等于預(yù)設(shè)值PV時(shí)，輸出QU為“1”狀態(tài)，反之為“0”狀態(tài)。CV值小于等于0時(shí)，輸出QD為“1”狀態(tài)，反之為“0”狀態(tài)。

裝載輸入LD為“1”狀態(tài)，預(yù)設(shè)值PV被裝入當(dāng)前計(jì)數(shù)值CV，輸出QU變?yōu)椤?”狀態(tài)，QD被復(fù)位為“0”狀態(tài)。

復(fù)位輸入R為“1”狀態(tài)時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位，CU、CD、LD不再起作用，同時(shí)當(dāng)前計(jì)數(shù)值CV被清零，輸出QU變?yōu)椤?”狀態(tài)，QD被復(fù)位為“1”狀態(tài)。