第3章定时器与计数器指令

第3章定时器与计数器指令3.1实训3：交通信号灯控制3.2定时器与计数器指令3.3相关知识：西门子PLC的硬件资源3.4实训4：全自动洗衣机的控制习题第3章定时器与计数器指令第3章定时器与计数器指令3.1实训3：交通信号灯控制3.1.1控制要求最简单的交通信号灯可用于十字交叉路口的交通管制。图3-1是交通信号灯设置示意图。现假定交叉的道路是南北向及东西向。每个方向各有红、绿、黄三色信号灯，这些灯点亮的时序图如图3-2所示。图3-2是按灯置1与置0两种状态绘制的，置1表示灯点亮。一个周期内6只信号灯亮灭的时间均已标在图中。灯在控制开关打开后是依周期不断循环的。第3章定时器与计数器指令图3-1十字路口交通灯设置示意图第3章定时器与计数器指令图3-2十字路口交通信号灯工作时序图第3章定时器与计数器指令3.1.2资源分配交通灯的控制资源分配如表3-1所示。表3-1交通灯控制资源分配表输入端子输出端子机内器件工作开关：I0.0报警灯：Q0.0南北红灯：Q0.1东西绿灯：Q0.2东西黄灯：Q0.3东西红灯：Q0.4南北绿灯：Q0.5南北黄灯：Q0.6T33：南北红灯工作25sT97：东西红灯工作30sT99：东西绿灯工作20sT100：东西绿灯闪烁3sT98：东西黄灯工作2sT34：南北绿灯工作25sT35：南北绿灯闪烁3sT36：南北黄灯工作2s第3章定时器与计数器指令3.1.3控制程序这是一个时间控制程序。分析时序图可以知道，图3-2中A、B、C、D、E、F6点是6只信号灯工作状态变化的切换点。依据梯形图中输出的条件都是用机内器件的关系表达的特点，设想可以选择一些定时器分别表示这些时间，再用这些定时器的触点表达各只信号灯的输出控制规律。控制交通信号灯的梯形图见图3-3。第3章定时器与计数器指令图3-3十字路口交通信号灯控制方案一第3章定时器与计数器指令梯形图分为两大段落，第一个段落是时间点形成段落，包括形成A、B、C、D、E、F6点的定时器及形成绿灯闪烁的振荡控制的定时器。这是整个程序的铺垫段落。第二个段落是输出控制段落，6只信号灯的工作条件均用定时器的触点表示。其中绿灯的点亮条件是两个并联支路，一个是绿灯长亮的控制，一个是绿灯闪亮的控制。图中还安排了南北、东西同时点亮的报警。第3章定时器与计数器指令3.2定时器与计数器指令定时器与计数器在使用中有许多类似的地方，所以将这两类指令一起介绍。3.2.1定时器指令定时器指令用来规定定时器的功能。表3-2为西门子S7-200系列PLC定时器指令表，3条指令规定了三种不同功能的定时器。在有些品牌的PLC中可能只有接通延时定时器而没有断开延时定时器，如三菱公司的FX2系列机就是这样。第3章定时器与计数器指令表3-2定时器指令接通延时定时器有记忆接通延时定时器断开延时定时器指令的表达式TONTxx，PTTONRTxx，PTTOFTxx，PT操作数的范围及类型Txx：(WORD)常数T0～T255IN：(BOOL)I，Q，V，M，SM，S，T，C，L，能流PT：(INT)IW，QW，VW，MW，SMW，T，C，LW，AC，AIW，*VD，*LD，*AC，常数第3章定时器与计数器指令1. S7-200PLC定时器的基本要素(1)编号、类型及分辨率。S7-200系列PLC配置了256只定时器，编号为T0～T255。定时器有1ms、10ms、100ms三种分辨率，编号和类型与分辨率有关，选用前应先查表2-4以确定合适的编号。从表2-4中可知，有记忆的定时器均是接通延时型的，无记忆的定时器可通过指令指定为接通延时或关断延时型。(2)预置值。预置值即编程时设定的延时时间的长短，也叫设定值。PLC定时器采用时基计数及与预置值比较的方式确定延时时间是否到达。时基计数值称为当前值，存储在当前值寄存器中。预置值在使用梯形图编程时，标在定时器功能框的“PT”(PresetTime)端。定时器和计数器的预置值的数据类型均为整数，除了常数外，还可以用VW、IW等作为它们的预置值。第3章定时器与计数器指令(3)工作条件。工作条件也叫使能输入。从梯形图的角度看，定时器功能框中“IN”端连接的是定时器的工作条件。对于接通延时定时器来说，有能流流到“IN”端时开始计时；对于关断延时定时器来说，能流从有变到无时开始计时。对于无记忆的定时器来说，工作条件失去，如延时接通定时器能流从有变到无时，无论定时器计时是否达到预置值，定时器均复位，前边的计时值清零。对于有记忆的定时器来说，可累计分断的计时时间，这种定时器的复位就得靠复位指令了(接在复位端)。第3章定时器与计数器指令(4)工作对象。工作对象指定时时间到时，利用定时器的触点控制的元器件或工作过程。S7-200系列PLC定时器的工作过程可以描述如下：每个定时器均有一个16bit当前值寄存器及一个1bit的状态位T-bit(反映其触点状态)。接通延时定时器和有记忆的接通延时定时器在“IN”端接通，定时器的当前值大于等于PT端的预置值时，该定时器位被置位。当达到预设时间后，接通延时定时器和有记忆接通延时定时器继续计时，一直计到最大值32767，若工作条件未失去，则保持最大值32767。此外，使用定时器的当前值可扩大控制范围，编程思路清晰，逻辑简单，灵活方便，如例3-1。第3章定时器与计数器指令断开延时定时器在使能输入“IN”接通时，定时器位立即接通，并把当前值设为0。当“IN”端断开时启动计时。当达到预设时间值PT时，定时器位断开，并且停止当前值计数。当输入断开的时间短于预置值时，定时器位保持接通。第3章定时器与计数器指令下面给出了各类定时器使用的示例程序。【例3-1】表3-3为接通延时定时器指令应用实例。表中定时器T37当I0.0接通时开始计时，计时到预置值1s时状态bit置1，其动合触点接通，驱动Q0.0输出；其后当前值仍增加，但不影响状态bit。当I0.0分断时，T37复位，当前值清0，状态bit也清0，即回复原始状态。若I0.0接通时间未到预置值就断开，则T37跟随复位，Q0.0不会输出。第3章定时器与计数器指令表3-3接通延时定时器指令程序实例梯形图注释指令表//100ms定时器T37在I0.0接通1s后到时，I0.0断开，复位T37//定时器T37控制Q0.0Network1LDI0.0TONT37,+10Network2LDT37=Q0.0第3章定时器与计数器指令【例3-2】表3-4为断开延时定时器程序实例，从梯形图上看与表3-3没有什么区别，但其工作时序是不同的。表3-4断开延时定时器程序实例梯形图注释指令表//100ms定时器T33在I0.0关断1s后到时，I0.0接通T33复位//定时器T33用其输出位控制Q0.0Network1LDI0.0TOFT33,+100Network2LDT33=Q0.0第3章定时器与计数器指令【例3-3】表3-5为有记忆的接通延时定时器TONR(RetentiveOn-DelayTimer)实例。表3-5有记忆的接通延时定时器实例梯形图注释指令表//10msTONR定时器T1延时1sNetwork1LDI0.0TONRT1,+100//T1位控制Q0.0，1s后T1接通，Q0.0得电//TONR定时器必须用复位指令才能复位。当I0.1接通时，复位T1Network2LDT1=Q0.0Network3LDI0.1RT1.1第3章定时器与计数器指令第3章定时器与计数器指令2.分辨率对定时器的影响1ms分辨率的定时器的位和当前值的更新与扫描周期不同步。扫描周期大于1ms时，定时器的位和当前值在一个扫描周期内被多次刷新。10ms分辨率的定时器的位和当前值在每个扫描周期开始时被刷新。定时器的位和当前值在整个扫描周期过程中不变。在每个扫描周期开始时将一个扫描周期累计的时间间隔加到定时器当前值上。100ms分辨率的定时器的位和当前值在执行该定时器指令时被刷新。为了使定时器正确地定时，要确保一个扫描周期中只执行一次100ms定时器指令。第3章定时器与计数器指令3.时间间隔定时器在图3-4中，Q0.0的上升沿执行触发时间间隔指令BITIM，读取内置的1ms双字计数器的当前值，并将该值储存在VD0中。计数时间间隔指令CITIM计算当前时间与IN输入端的VD0中的时间(即Q0.0变为ON的时间)之差，并将该时间差存储在OUT端指定的VD4中。双字ms计数器最大定时时间间隔为232ms或49.7天。CITIM指令将自动处理计算时间间隔期间发生的1ms定时器的翻转(即定时器的值由最大变为0)。第3章定时器与计数器指令图3-4时间间隔定时器第3章定时器与计数器指令3.2.2计数器指令这里介绍普通计数器指令，高速计数器另有专用指令(见8.2.1节)。计数器的使用和定时器类似，但也有区别，现仍以S7-200系列机说明。S7-200系列机计数器的使用要素如下：(1)编号。256只计数器的编号为C0～C255。S7-200系列PLC有增计数器、减计数器及增/减计数器等三类计数器，但类型与编号没有关系，任一编号都可以设定为任一种计数器，但某一编号只能使用一次。(2)预置值。预置值为编程时设定的计数值，当计数的当前值等于预置值时，计数器的位触点动作。预置值编程时填在计数器功能框的“PV”端。第3章定时器与计数器指令(3)计数信号输入端。计数器对脉冲信号计数。在编程时，增计数信号由功能框的“CU”端输入，减计数信号从“CD”端输入。计数器的计数信号输入相当于定时器的工作条件，从能流的角度来看，区别在于定时器的输入信号是连续的，计数器是断续的(脉冲)，该信号可能来自机器外部，也可来自机器内部。(4)复位端。计数器的计数当前值是自保持的，复位需在复位端送入复位信号。复位端在功能框上的标示为“R”。S7-200系列PLC计数器的指令如表3-6所示。第3章定时器与计数器指令表3-6计数器指令加计数器指令减计数器指令增/减计数器指令指令的表达形式CTUCxx，PVCTDCxx，PVCTUDCxx，PV操作数的范围及类型Cxx：(WORD)常数C0～C255IN：R(BOOL)I，Q，V，M，SM，S，T，C，L，能流PV：(INT)IW，QW，VW，MW，SMW，T，C，SW，LW，AC，AIW，*VD，*LD，*AC，常数第3章定时器与计数器指令增计数指令(CTU)在每一个(CU)输入状态从低到高时增计数。当计数器当前值不小于预置值PV时，计数器位C置位。当复位端(R)接通或执行复位指令后，计数器复位。当达到最大值(32767)后，计数器停止计数，并且可以保持。减计数指令(CTD)在每一个(CD)输入状态从低到高时减计数。当C的当前值等于0时，计数器位C置位。当装载输入端(LD)接通时，计数器位被复位，并将计数器的当前值设为预置值PV。当计数到0时，停止计数，计数器位C接通。第3章定时器与计数器指令增/减计数指令(CTUD)在每一个增计数输入(CU)从低到高时增计数，在每一个减计数输入(CD)从低到高时减计数。当当前值大于或等于预置值时，计数器位C接通；否则，计数器位C关断。当复位输入端(R)接通或执行复位指令时，计数器复位。当达到预置值PV时，CTUD计数器停止计数。【例3-4】表3-7为减计数器指令的应用实例。第3章定时器与计数器指令表3-7减计数器指令实例梯形图注释指令表//当I0.1断开时，减计数器C1可减计数。I0.0的上升沿使C1的当前值递减。T0.1接通时装载预置值3Network1LDI0.0LDI0.1CTDC1，+3//当计数器的当前值等于0时，C1接通，Q0.0得电Network2LDC1=Q0.0第3章定时器与计数器指令【例3-5】表3-8为增/减计数器指令的应用实例。增/减计数器的计数范围为-32768～32768，当达到最大值32768时，再来一个加计数脉冲，则当前值转为-32768。同样达到最小值-32768时，再来一个减计数脉冲，则当前值转为最大值32768。第3章定时器与计数器指令表3-8增/减计数器指令实例梯形图注释指令表//I0.0增