定时器 计数器简单电路编程及梯形图的经验设计法

设： 输入信号：I0.0为故障信号；I0.1为消铃按钮；I0.2为试灯、 试铃按钮 输出信号：Q0.0为报警灯；Q0.1为报警电铃
设计小车自动往返运动的梯形图
正次品分拣机编程实训
控制要求
（1）用启动和停止按钮控制电动机M运行和停止。在电动机运行时，
被检测的产品（包括正次品）在皮带上运行。
（2）产品（包括正、次品）在皮带上运行时，S1（检测器）检测到
SB1 I0.0 M启动按钮 SB2 I0.1 M 停止按钮（常闭） S1 I0.2 检测站1 S2 I0.3 检测站2
输出 M Q0.0 电动机（传送带驱动） Y Q0.1 次品剔除
4 .2根据继电器电路图设计梯形图
将继电器电路图转换为功能相同的PLC的外部接线图和梯形 图的步骤如下： 1）了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据 继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理，这样才能做 到在设计和调试控制系统时心中有数。 2）确定PLC的输入信号和输出负载，以及与他们对应的梯形 图中的输入位和输出位的地址，画出PLC的外部接线图。 3）确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应的梯 形图中的为存储器（M）和定时器（T）的地址。这两步建立 了继电器电路图中的原件和梯形图中编程原件的地址之间的 关系。 4）根据上述对应关系画出梯形图。
T37-T63，T101-T255
2）1ms、10ms、100ms定时器的刷新方式不同。
1ms定时器每隔1ms刷新一次与扫描周期和程序处理无关即采用 中断刷新方式。因此当扫描周期较长时，在一个周期内可能被 多次刷新，其当前值在一个扫描周期内不一定保持一致。
10ms 定时器则由系统在每个扫描周期开始自动刷新。由于每个 扫描周期内只刷新一次，故而每次程序处理期间，其当前值为 常数。
（2） 加/减计数指令（CTUD）。当R=0时，计数脉冲有效；当CU端 （CD端）有上升沿输入时，计数器当前值加1（减1）。当计数器当 前值大于或等于设定值时，C-bit置1，即其常开触点闭合。当R=1时， 计数器复位，即当前值清零，C-bit也清零。加减计数器计数范围：– 32768~32767。
I0.0
最大值32767
PT T37当前值
LD I0.0 TON T37， 100 LD T37 = Q0.0
Q0.0 （T37状态位）
（2）记忆型通电延时定时器（TONR）指令工作原理
I0.0 PT
T3当前值
Q0.0 （T3状态位）
I0.1
LD I0.0 TONR T3，100 LD I0.1 R T3，1 LD T3 = Q0.0
的次品，经过5s传送，到达次品剔除位置时，起动电磁铁Y驱动剔除
装置，剔除次品（电磁铁通电1s），检测器S2检测到的次品，经过
3s传送，起动Y，剔除次品；正品继续向前输送。正次品分拣操作流
程如图4-51所示。
S1 S2
Y
正品
M
次品
M
Y S1 S2 SB1 SB2
4. PLC I/O端口分配及参考程序 输入
4.4.1 计数器指令介绍
计数器利用输入脉冲上升沿累计脉冲个数。 结构主要由一个16位的预置值寄存器、一个16位的当
前值寄存器和一位状态位组成。 当前值寄存器用以累计脉冲个数，计数器当前值大于
或等于预置值时，状态位置1。
S7-200系列PLC有三类计数器：CTU-加计数器， CTUD-加/减计数器，CTD-减计数。
QW, MW, SMW, AC, AIW, K （4）CTU/CTUD/CD 指令使用要点：STL形 式中 CU，CD，R，LD的顺序不能错；CU， CD，R，LD信号可为复杂逻辑关系
2. 计数器工作原理分析
（1）加计数器指令（CTU）。当R=0时，计数脉冲有效； 当CU端有 上升沿输入时，计数器当前值加1。当计数器当前值大于或等于设定 值（PV）时，该计数器的状态位C-bit置1，即其常开触点闭合。计数 器仍计数，但不影响计数器的状态位。直至计数达到最大值 （32767）。当R=1时，计数器复位，即当前值清零，状态位C-bit也 清零。加计数器计数范围：0~32767。
注意
梯形图和继电器电路虽然表面上看起来差不多，但是有本质 的区别。继电器电路是全部由硬件组成的电路，而梯形图是 一种软件，是PLC图形化的程序。根据继电器电路图设计 PLC的外部接线图和梯形图时应注意以下问题： 1.应遵守梯形图语言中的语法规定 2.设置中间单元 3.尽量减少PLC的输入信号和输出信号 4.受理外部联锁电路 5.梯形图的优化设计 6.外部负载的额定电压
100ms定时器则在该定时器指令执行时刷新。下一条执行的指令， 即可使用刷新后的结果，非常符合正常的思路，使用方便可靠。 但应当注意，如果该定时器的指令不是每个周期都执行，定时 器就不能及时刷新，可能导致出错。
3. 定时器指令工作原理
（1）通电延时定时器（TON）指令工作原理。程序及时序 分析如图4-45所示。
S7-200系列PLC计数器最大的计数范围是32767，若须更大的计 数范围，则须进行扩展。如下图所示计数器扩展电路。
I0.1
100
C1
C 2(Q 0.0)
100
100
2000
（5）自动声光报警操作程序
报警是电气自动控制中不可缺少的重要环节。当故障发生时， 报警指示灯闪烁，报警电铃或蜂鸣器鸣响。操作人员指导故障发 生后，按消铃按钮，把电铃关掉，报警指示灯从闪烁变为长亮。 故障消失后，报警灯熄灭。另外还应设置试灯、试铃按钮，用于 平时检测报警指示灯和电铃的好坏。
PT操作数有：IW，QW， MW，SMW，T，C，VW， SW，AC，常数
2. 时基 按时基脉冲分，则有1ms、10ms、100ms 三种定时器。不同的时基标 准，定时精度、定时范围和定时器刷新的方式不同。 （1）定时精度和定时范围。 定时器的工作原理是：使能输入有效后，当前值PT对PLC内部的时基 脉冲增1计数，当计数值大于或等于定时器的预置值后，状态位置1。 其中，最小计时单位为时基脉冲的宽度，又为定时精度； 从定时器输入有效，到状态位输出有效，经过的时间为定时时间， 即：定时时间=预置值×时基。 当前值寄存器为16bit，最大计数值为32767，由此可推算不同分辨率 的定时器的设定时间范围。CPU 22X系列PLC的256个定时器分属TON （TOF）和TONR工作方式，以及3种时基标准，如表4-4所示。 可见时基越大，定时时间越长，但精度越差。
【例4-5】减计数指令应用示例。
LD I0.1 LD I1.0 CTD C4，3 LD C4 = Q0.0
I0.0 I1.0
C4当前值 C4
数字量控制系统梯形图程序设计方法 4 .1梯形图的经验设计法
经验设计法:在典型电路的基础上，根据对 控制系统要求，不断地修改和完善梯形图。 设计所用的时间、设计的质量与设计者的经 验有很大的关系，它可以用于较简单的梯形 图(如手动程序)的设计。
1. 计数器指令格式
STL CTU Cxxx，PV
LAD
CTD Cxxx，PV
CTUD Cxxx，PV
指令使用说明
（1）梯形图指令符号中：CU为加计数脉冲 输入端；CD为减计数脉冲输入端；R为加计 数复位端；LD为减计数复位端；PV为预置值 （2）Cxxx 为计数器的编号，范围为：
C0~C255 （3）PV预置值最大范围：32767； PV的数据 类型：INT；PV操作数为： VW, T, C, IW,
定时器指令
4.3.1 定时器指令介绍 S7-200系列PLC的定时器是对内部时钟累计时间增量计时
的。每个定时器均有一个16位的当前值寄存器用以存放当 前值（16位符号整数）；一个16位的预置值寄存器用以存 放时间的设定值；还有一位状态位，反应其触点的状态。 S7-200系列PLC定时器按工作方式分三大类定时器。其指 令格式如表4-3所示。
LAD
STL
说明
TON T××，PT TONR T××，PT TOF T××，PT
TON—通电延时定时器 TONR—记忆型通电延时定时 器
TOF—断电延时型定时器 IN是使能输入端，指令盒上 方输入定时器的编号（T×× ），范围为T0-T255；PT是预 置值输入端，最大预置值为 32767；PT的数据类型：INT ；
【例4-4】加减计数器指令应用示例
LD I0.1 LD I0.2 LD I0.3 CTUD C50，4 LD C50 = Q0.0
I0.1பைடு நூலகம்
I0.2
I0.3 5
4 3 2 1 C50当前值
Q0.0 C50状态位
5
4
4
3
（3）减计数指令（CTD）。当复位LD有效时，LD=1，计数器把设 定值（PV）装入当前值存储器，计数器状态位复位（置0）。当 LD=0，即计数脉冲有效时，开始计数，CD端每来一个输入脉冲上 升沿，减计数的当前值从设定值开始递减计数，当前值等于0时， 计数器状态位置位（置1），停止计数。
（3）断电延时型定时器（TOF）指令工作原理
I0.0
LD I0.0 TOF T37，
PT T37当前值
+30 LD T37 = Q0.0
Q0.0 （T37状态位）
3s
小结： 1）以上介绍的3种定时器具有不同的功能。接通延时定时器（TON） 用于单一间隔的定时；有记忆接通延时定时器（TONR）用于累计 时间间隔的定时；断开延时定时器（TOF）用于故障事件发生后的 时间延时。2）TOF和TON 共享同一组定时器，不能重复使用。即 不能把一个定时器同时用作TOF和TON。例如，不能既有TON T32， 又有TOF T32
工作方式 TONR
TON/TOF
表4-4 定时器的类型
时基（ms） 最大定时范围（s）
定时器号
1
32.767