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1、PLC控制系统编程与实现,任 务 提 出,任 务 目 标,相 关 知 识,任 务 分 析,任 务 实 施,任 务 训 练,PLC控制系统编程与实现,一.任务提出,进一步熟悉定时器和计数器的使用，并能够应用该指令设计PLC程序对人行横道交通信号灯实现自动控制。,PLC控制系统编程与实现,1.进一步熟悉定时器指令的应用。 2.掌握编程元件计数器指令的应用。 3.掌握比较指令的应用。,二. 任务目标,PLC控制系统编程与实现,1.基本知识,(1) 计数器指令,三.相关知识,递增计数器CTU 递减计数器CTD 增减计数器CTUD 共计256个，编号为C0C255。,可根据实际编程需要，对某个计数器的类
2、型进行定义。不能重复使用同一个计数器的线圈编号，即每个计数器的线圈编号只能使用1次。每个计数器有16位的当前值寄存器和一个状态位，最大计数值为32767。,S7-200 PLC的普通计数器有3种类型：,计数器设定值PV的数据类型为整数型INT，寻址范围为： VW,IW,QW,MW,SW,SMW,LW,AIW,T,C,AC,*VD,*AC,*LD及常数。 计数器用来累计输入脉冲的次数，在实际应用中用来对产品进行计数或完成复杂的逻辑控制任务。 计数器的使用和定时器基本类似，编程时各输入端都应有位控制信号，计数器累计它的脉冲输入端信号上升沿的个数。依据设定值及计数器类型决定动作时刻，以便完成计数控制
3、任务。,三.相关知识,三.相关知识, 增计数器CTU(Count Up) 在梯形图中，增计数器以功能框的形式编程，指令名称为CTU，它有3个输入端：CU、R和PV。 当复位输入端（R）电路断开，加计数脉冲输入端（CU）电路由断开变为接通（即CU信号的上升沿），计数器计数1次，当前值增加1个单位，PV为设定值输入端，当前值达到设定值时，计数器动作，计数器位ON，当前值可继续计数到32767后停止计数。 当复位输入端（R）为ON或对计数器执行复位指令，计数器自动复位，即计数器位为OFF，当前值为零。,三.相关知识,图3-1 增计数器的梯形图及语句表,三.相关知识, 增减计数器CTUD(Count
4、Up/Down) 在梯形图中，增减计数器以功能框的形式编程，指令名称为CTUD。CTUD有4个输入端：CU输入端用于递增计数，CD输入端用于递减计数。R输入端用于复位，PV为设定值输入端。CU输入的每个上升沿，计数器当前值加1；CD输入的每个上升沿，都使计数器当前值减1，当前值达到设定值时，计数器动作，其状态位为ON。若复位输入端R为ON，或使用复位指令R，都可使计数器复位，状态位变为OFF，并使当前值清零。 增减计数器当前值计数到32767（最大值）后，下一个CU输入的上升沿将使当前值跳变为最小值（-32767）；当前值达到最小值-32767后，下一个CD输入的上升沿将使当前值跳变为最大值3
5、2767。,三.相关知识,图3-2 增减计数器的梯形图、语句表及时序图,三.相关知识, 减计数器CTD(Count Down) 在梯形图中，减计数器以功能框的形式编程，指令名称为CTD。它有3个输入端：CD、LD和PV。当复位输入端（LD）电路断开如图3-3所示，减计数脉冲输入端（CD）电路由断开变为接通（即CD信号的上升沿），计数器计数1次，当前值减去1个单位，PV为设定值输入端，当前值减到0时，计数器动作，计数器位ON，计数器的当前值保持为0。当复位输入端（LD）为ON或对计数器执行复位指令，计数器自动复位，即计数器位为OFF，当前值为设定值。,三.相关知识,图3-3减计数器的梯形图、语句
6、表及时序图,三.相关知识,计数器计数次数的串级组合 PLC的单个计数器的计数次数是一定的，或者说是有限的。在S7-200 PLC中，单个计数器的最大计数范围是32767，当所需计数的次数超过这个最大值时，可通过计数器串级组合的方式来扩大计数器的计数范围。 例如:某产品的生产个数达到50万个时，将有一个输出动作，假定I0.0为计数开关，I0.1为清零开关，Q0.0为50万个时的输出位，梯形图程序如图3-4所示，50万个数用一个计数器是实现不了的，这里使用了两个，C1的设定值为25000，C2的设定值为20，当达到C2设定值时，对I0.0的计数次数已达到25000*20=500000次。,三.相关
7、知识,图3-4 2个计数器串级组合的梯形图,三.相关知识, 辅助继电器（M） 每个辅助继电器对应着数据存储区的一个基本单元，它可以由所有的编程元件的触点（当然包括它自己的触点）来驱动。它的状态同样可以无限制使用。借助于辅助继电器的编程，可使输入输出之间建立复杂的逻辑关系和联锁关系，以满足不同的控制要求。在S7-200 PLC中，有时也称辅助继电器为位存储区的内部标志位（Marker），所以辅助继电器一般以位为单位使用，采用“字节.位”的编址方式，每1位相当1个中间继电器，S7-200 PLC的CPU22X系列的辅助继电器的数量为256个（32B，256位）。辅助继电器也可以字节、字、双字为单位
8、，作存储数据用。建议用户存储数据时使用变量寄存器（V）。,三.相关知识,特殊继电器（SM） 特殊继电器用来存储系统的状态变量及有关的控制参数和信息。它是用户程序与系统程序之间的界面，用户可以通过特殊寄存器来沟通PLC与被控对象之间的信息，PLC通过特殊继电器为用户提供一些特殊的控制功能和系统信息，用户也可以将对操作的特殊要求通过特殊继电器通知PLC。 例如可以读取程序运行过程中的设备状态和运算结果信息，利用这些信息实现一定的控制动作。用户也可以通过对某些特殊继电器的直接设置，使设备实现某种功能。,三.相关知识,S7-200的CPU22X系列PLC的特殊继电器为SM0.0SM299.7。,2.
9、拓展知识 高速计数器指令 普通计数器是按照顺序扫描的方式进行工作，在每个扫描周期中，对计数脉冲只能进行一次累加，计数频率一般仅有几十赫兹。然而，当输入脉冲信号的频率比PLC的扫描频率高时，如果仍然采用普通计数器进行累加，必然会失去很多输入脉冲信号。在PLC中，处理比扫描频率高的输入信号的任务是由高速计数器来完成的。,三.相关知识, 输入端的连接 S7-200 PLC CPU 226拥有6个高速计数器HSC0HSC5，用以响应快速的脉冲输入信号，可以设置多达12种不同的操作模式。用户程序中一旦采用了高速计数器功能，首先要定好高速计数器的号数，也就是在6个当中选取，然后就要定模式，因号数与模式相对
10、于PLC的输入点都是固定的，见表3-24。接下来就要编程了，除软件（编程）方面要有相应的初始化设置外，PLC的输入端也一定要与产生高速脉冲信号的设备，按照已定的号数与模式把导线接好。,三.相关知识,在实际工程中，高速计数器大多连接增量型旋转编码器，用于检测位移量和速度等。 旋转编码器一般与被控电动机同轴，每旋转一周可发出一定数量的计数脉冲和一个复位脉冲，作为高速计数器的输入，这种方式的输入信号是不受扫描周期控制的，随来随去，只要用户程序中能利用上送进来的脉冲数就可以了，这就是高速计数器的特点。,三.相关知识, 输入端的连接,表3-2 高速计数器的输入点,三.相关知识,表3-2中所用到的输入点，
11、如果不能使用高速计数器，可作为一般的数字量输入点，有些高速计数器的输入点相互间，或它们与边沿中断（I0.0I0.3）的输入点有重叠，同一输入点不能同时用于两种不同的功能，但是高速计数器当前模式未使用的输入点可以用于其他功能。例如HSC0工作在模式1时只使用I0.0及I0.2，那么I0.1就可供他用了。在PLC的实际应用中，每个输入点的作用是惟一的，不能对某一个输入点分配多个用途，因此要合理分配每一个输入点的用途。,高速计数器的工作模式 工作模式大致分为下面4大类： 无外部方向输入信号（内部方向控制）的单相加/减计数器（模式02）： 可以用高速计数器的控制字节的第3位来控制是加还是减。该位是1时
12、为 加，是0时为减； 有外部方向输入信号的单相加/减计数器（模式3 5）：方向输入信号是1 时为加计数，是0时为减计数； 有加计数时钟脉冲和减计数时钟脉冲输入的双相计数器（模式6 8），也 就是双相增/减计数器，双脉冲输入； A/B相正交计数器（模式911）：它的两路计数脉冲的相位差，正转时A相 在前，反转时B相在前。利用这一特点可以实现在正转时加计数，反转时减 计数。,三.相关知识,高速计数器指令 定义高速计数器指令HDEF,图3-5 HDEF梯形图符号,每个高速计数器在使用前，都要用HDEF指令来定义工作模式，并且只能定义1次。可以使用只ON一个扫描周期的指令或SM0.1调用包含HDEF指
13、令的子程序来定义高速计数器，也就是说只激活或者叫做初始化一下即可。在梯形图中，HDEF以功能框的形式编程，它有2个数据输入端：HSC为要使用的高速计数器编号，数据类型为字节型，数据范围为0 5的常数，分别对应HC0HC5；MODE为高速计数器的工作模式，数据类型为字节型，数据范围为0 11的常数，分别对应12种工作模式。当允许输入EN有效时，为指定的高速计数器HSC定义工作模式MODE。,三.相关知识, 执行高速计数器指令,功能:根据与高速计数器相关的特殊继电器确定的控制方式和工作状态，使高速计数器的设置生效，按照指定的工作模式执行计数操作。 在梯形图中，HSC以功能框的形式编程，它有一个数据
14、输入端N：N为高速计数器的编号，数据类型为字节型，数据范围为0 5的常数，分别对应HC0 HC5。当允许输入EN有效时，启动N所对应的HC0 HC5之一。,三.相关知识,图3-6 HSC梯形图符号,高速计数器的控制字节 在使用高速计数器时，用HDEF指令定工作模式，用HSC指令定开启哪个高速计数器，然后还要对高速计数器的动态参数进行编程。各高速计数器均有一个特殊继电器的控制字节SMB，通过对控制字节指定位的编程，确定高速计数器的工作方式，各位的意义见表3-3。执行HSC指令时，CPU检查控制字节及有关的当前值与设定值。执行HDEF指令之前必须将控制位设置成需要的状态，否则高速计数器将选用模式的
15、默认设置。一旦执行了HDEF指令，设置的控制位就不能再改变，除非CPU进入停止模式。,三.相关知识,高速计数器的数值寻址 每个高速计数器都有一个初始值和一个设定值，它们都是32位有符号整数。初始值是高速计数器计数的起始值；设定值是高速计数器运行的目标值，当实际计数值等于设定值时会发生一个内部中断事件。必须先设置控制字节（见表3-3）以允许装入新的初始值和设定值，并且把初始值和设定值存入特殊存储器中，然后执行HSC指令使新的初始值和设定值有效。高速计数器各种数值存放处见表3-4所示。当前值也是一个32位的有符号整数，例如，表中的HSC0的当前值，在程序中可从HC0中直接读出。,三.相关知识,表3
16、-3 高速计数器的控制字节,三.相关知识,表3-4 高速计数器的数值寻址,三.相关知识,这是一条公路与人行横道之间的信号灯顺序控制，没有人横穿公路时，公路绿灯与人行道红灯始终都是亮的，当有人需要过路时按路边设有的按钮（两侧均设）SB1或SB2，15s后公路绿灯灭黄灯亮再过10s黄灯灭红灯亮，然后过5s人行道红灯灭绿灯亮，绿灯亮10s后又闪烁4s。5s后红灯又亮了再过5s公路红灯灭绿灯亮，在这个过程中按路边的按钮是不起作用的，只有当整个过程结束后也就是公路绿灯与人行道红灯同时亮时再按按钮才起作用。,四.任务分析,1、根据控制要求，首先确定I/O个数，进行I/O地址分配，输入/输出地址分配见表3-3。交通信号灯的时序图如图3-7所示，画出PLC外部接线图如图3-8所示。,五.任务实施,表3-5 输入/输出地址分配,图3-7 交通信号灯的时序图,五.任务实施,图3-8 交通信号灯PLC控制接线图,五.任务实施,2、设计程序 根据控制电路的要求，在计算机中
