PLC定时器与计数器的应用

模块概述 在电子世界中 一个普遍的观点是事件几乎都是瞬时发生的 而在自动化控制工程中 经常需要延迟事件以便机器部件完成它们的运动 解决这个问题的最好办法是使用定时器 任何时候 编程人员需要计数动作或者累积次数时 都会用到计数器 定时器 计数器指令是PLC最基本的功能指令 在控制系统中应用非常普遍 S7 200PLC分别提供了256个不同类型的定时器和计数器 为编程带来了很大的便利 本模块主要学习定时器 计数器指令的功能及应用技巧 训练应用定时器 计数器指令完成典型控制任务的基本方法 以及定时器和计数器指令联合应用注意的问题和技巧 模块三定时器 计数器指令应用 主要内容 任务一电动机间歇运行控制任务二十字路口交通灯控制任务三组合吊灯亮度控制 学习目标 1 读懂控制系统时序图 2 理解定时器 计数器指令的功能及使用要领 3 领会定时器和计数器指令联合应用技巧 4 能够应用定时器 计数器指令完成典型控制任务 知识学习 1 分类 S7 200系列PLC的定时器按触点转换时刻可分为 延时接通定时器 TON 输入端通电后 定时器延时接通 延时断开定时器 TOF 输入端通电时输出端接通 输入端断开时定时器延时断开 保持型延时接通定时器 TONR 输入端通电时定时器计时 断开时计时停止 计时值累计 复位端接通时计时值复位为0 定时器对时间间隔计数 时间间隔又称为时基或分辨率 S7 200CPU提供三种定时器分辨率 1ms定时器 10ms定时器和100ms定时器 最长定时值和分辨率的关系是 最长定时值 时基 分辨率 最大定时计数值 一 定时器 1 分类 一 定时器 具体的定时器编号与定时精度对照表 2 功能 一 定时器 每个定时器均有一个16位的当前值寄存器和一个1bit的状态位 当前值寄存器用于存储定时器累计的时基增量值 1 32767 而状态位用于表示定时器的状态 若当前值寄存器累计的时基增量值大于等于设定值时 定时器的状态位被置1 该定时器的触点转换 定时器的当前值 设定值均为16位有符号整数 INT 允许的最大值为32767 除了常数外 还可以用VW IW等作它们的设定值 3 程序举例 一 定时器 1 TON 延时接通定时器 3 程序举例 一 定时器 2 TOF 延时断开定时器 3 程序举例 一 定时器 3 TONR 保持型延时接通定时器 1 分类 二 计数器指令 S7 200系列PLC的计数器按工作方式可分为 加计数器 CTU 减计数器 CTD 加 减计数器 CTUD 2 功能 二 计数器指令 计数器的结构与定时器基本相同 每个计数器有一个16位的当前值寄存器用于存储计数器累计的脉冲数 1 32767 另有一个状态位表示计数器的状态 若当前值寄存器累计的脉冲数大于等于设定值时 计数器的状态位被置1 该计数器的触点转换 同定时器一样 计数器的当前值 设定值均为16位有符号整数 INT 允许的最大值为32767 除了常数外 还可以用VW IW等作它们的设定值 3 程序举例 二 计数器指令 1 加计数器 CTU 3 程序举例 二 计数器指令 2 减计数器 CTD 3 程序举例 二 计数器指令 3 加 减计数器 CTUD MOVB 传送字节指令 MOVB指令将输入字节传送到输出字节 在传送过程中不改变字节的大小 字节传送电路与MOVB指令的用法如图所示 三 数据传送指令 在实际应用中 MOVB指令常用作继电器的清零 三 数据传送指令 电动机间歇运行的继电器控制电路和用时序图表示的电动机工作过程如图所示 此电路可应用于机床自动间歇润滑控制等 一 控制要求 任务一电动机间歇运行控制 STEP1 任务分析 二 任务实施 任务一电动机间歇运行控制 可以看出 合上控制开关SA后 电动机5秒后开始运转 10秒后停止运行 电动机就这样停止5秒 运转10秒 周而复始地间歇运行下去 只有断开控制开关SA后 电动机才会停止运转 电动机的运行时间和停止时间都可以由定时器的设定值控制 下面就应用定时器指令完成电动机间歇运行的控制 STEP2 任务准备 二 任务实施 任务一电动机间歇运行控制 此电路中包含了一个输入设备 控制开关SA 1个输出负载 接触器KM I O设置如表所示 STEP2 任务准备 二 任务实施 任务一电动机间歇运行控制 PLC输入输出接线如图 STEP3 程序编制 二 任务实施 任务一电动机间歇运行控制 PLC梯形图程序 STEP3 程序编制 二 任务实施 任务一电动机间歇运行控制 工作过程如下 合上控制开关SA后 输入继电器I0 0动合触点闭合 定时器T37线圈得电开始计时 经过设定时间5秒后 T37动合触点闭合 定时器T38线圈得电开始计时 同时输出继电器Q0 0线圈得电 接触器KM得电吸合 电机运转 经过T38的设定时间10秒后 T38动断触点断开T37线圈 T37动合触点断开 进而使T38 Q0 0线圈失电 电动机停止运转 此时T38动断触点又接通T37线圈 计时到T37的设定时间5秒后 T37动合触点再次接通T38 Q0 0线圈 KM得电吸合 电动机重新启动运转 运行10秒后又停止运行 电动机就这样停止5秒 运转10秒 周而复始地间歇运行下去 只有断开控制开关SA使I0 0触点断开后 电动机才会停止运转 STEP4 系统调试 二 任务实施 任务一电动机间歇运行控制 程序的初始状态监控状态 STEP4 系统调试 二 任务实施 任务一电动机间歇运行控制 合上控制开关SA后状态 STEP4 系统调试 二 任务实施 任务一电动机间歇运行控制 电动机运行时的监控状态 1 闪烁电路 三 任务拓展 任务一电动机间歇运行控制 2 定时器范围的扩展 三 任务拓展 任务一电动机间歇运行控制 设定值1h的定时器扩展电路 十字路口交通指挥灯时序图 按下起动按钮 十字路口交通指挥灯按图示规律自动循环 按下停止按钮 所有灯光熄灭 一 控制要求 任务二十字路口交通灯控制 STEP1 任务分析 二 任务实施 任务二十字路口交通灯控制 1 纵道交通灯的运行控制过程 1 按下启动按钮 纵道绿灯点亮 计时16秒 闪烁1S后熄灭 2 纵道黄灯点亮 计时1秒后纵道黄灯熄灭 3 纵道红灯点亮 计时20秒后纵道红灯熄灭 4 返回步骤 1 系统循环运行 5 按下停止按钮 双方向所有信号灯熄灭 2 横道交通灯的运行控制过程 1 按下启动按钮 横道红灯点亮 计时19秒后横道红灯熄灭 2 横道绿灯点亮 计时16秒 闪烁1S后熄灭 3 横道黄灯点亮 计时1秒后横道黄灯熄灭 4 横道红灯再次点亮 计时1秒后红灯熄灭 5 返回步骤 1 系统循环运行 STEP1 任务分析 二 任务实施 任务二十字路口交通灯控制 STEP2 任务准备 二 任务实施 任务二十字路口交通灯控制 此电路中包含了两个输入设备 启动按钮SB1 停止按钮SB2 6个输出负载 纵道绿灯HL1 纵道黄灯HL2 纵道红灯HL3 横道红灯HL4 横道绿灯HL5 横道黄灯HL6 I O设置如表所示 STEP2 任务准备 二 任务实施 任务二十字路口交通灯控制 系统输入输出接线图 STEP3 程序编制 二 任务实施 任务二十字路口交通灯控制 1 纵道交通灯的运行控制程序 STEP3 程序编制 二 任务实施 任务二十字路口交通灯控制 1 纵道交通灯的运行控制程序 STEP3 程序编制 二 任务实施 任务二十字路口交通灯控制 1 纵道交通灯的运行控制程序 STEP3 程序编制 二 任务实施 任务二十字路口交通灯控制 2 横道交通灯的运行控制程序 STEP3 程序编制 二 任务实施 任务二十字路口交通灯控制 2 横道交通灯的运行控制程序 STEP3 程序编制 二 任务实施 任务二十字路口交通灯控制 2 横道交通灯的运行控制程序 STEP3 程序编制 二 任务实施 任务二十字路口交通灯控制 2 横道交通灯的运行控制程序 3 按下停止按钮 双向交通信号灯熄灭的控制程序 STEP4 系统调试 二 任务实施 任务二十字路口交通灯控制 系统调试表格 三 任务拓展 任务二十字路口交通灯控制 设某工件加工过程分为四道工序完成 共需30秒 其时序要求如图所示 控制要求 当控制开关接通时 按时序循环运行 控制开关断开时 停止运行 而且每次接通控制开关时均从第一道工序开始 试编制满足上述控制要求的梯形图并进行系统设计和调试 一 控制要求 任务三组合吊灯亮度控制 用一个按钮控制组合吊灯三档亮度 控制功能如图所示 STEP1 任务分析 二 任务实施 任务三组合吊灯亮度控制 根据控制要求对任务进行分析 从组合吊灯三档亮度控制时序图可以看出 系统完成如下功能 控制按钮按一下 一组灯亮 按两下 两组灯亮 按三下 三组灯都亮 按四下 全灭 这是很典型的计数器应用实例 需要使用四个计数器实现 STEP2 任务准备 二 任务实施 任务三组合吊灯亮度控制 组合吊灯三档亮度控制电路中包含了一个输入设备 控制按钮SB 3个输出负载 灯HL1 灯HL2 灯HL3 其I O设置如表所示 STEP2 任务准备 二 任务实施 任务三组合吊灯亮度控制 PLC输入输出接线 STEP3 程序编制 二 任务实施 任务三组合吊灯亮度控制 组合吊灯三档亮度PLC控制梯形图 STEP3 程序编制 二 任务实施 任务三组合吊灯亮度控制 工作过程如下 合上控制按钮后 输入继电器I0 0动合触点闭合 计数器C1 C4开始计数 计数1次 计数器C1动合触点闭合 Q0 0线圈得电 第一组灯亮 计数2次 计数器C2动合触点闭合 Q0 1线圈得电 第二组灯亮 计数3次 计数器C3动合触点闭合 Q0 2线圈得电 第三组灯亮 计数4次 计数器C4动合触点闭合 计数器C1 C4复位 三组灯全灭 STEP4 系统调试 二 任务实施 任务三组合吊灯亮度控制 初始状态监控 STEP4 系统调试 二 任务实施 任务三组合吊灯亮度控制 初始状态监控 STEP4 系统调试 二 任务实施 任务三组合吊灯亮度控制 控制按钮按一下状态 STEP4 系统调试 二 任务实施 任务三组合吊灯亮度控制 控制按钮按两下状态 STEP4 系统调试 二 任务实施 任务三组合吊灯亮度控制 控制按钮按三下状态 STEP4 系统调试 二 任务实施 任务三组合吊灯亮度控制 控制按钮按三下状态 三 任务拓展 任务三组合吊灯亮度控制 水果自动装箱生产线控制示意图 三 任务拓展 任务三组合吊灯亮度控制 水果自动装箱生产线控制系统控制要求如下 1 按下启动按钮S