4-5 PLC控制高精度时钟 11.9

课程名称：《数控机床电气控制》主讲人：刘保朝陕西工业职业技术学院学习情境四：PLC基本指令编程及应用项目4-5PLC控制高精度时钟（课时：6学时）学习导航项目布置PLC控制高精度时钟项目知识准备计数器指令及其编程方法任务描述任务实施PLC控制高精度时钟的内容和要求设计PLC控制高精度时钟启动程序并调试运行项目4-5PLC控制高精度时钟学习导航【能力目标】【知识目标】1.掌握计数器指令的功能、分类、指令格式和接口参数，理解计数器指令数值数据类型；2.掌握不同类型计数器指令的工作原理、编程方法；3.掌握PLC的时钟存储器用法。1.能够准确认识各类计数器指令的功能、指令格式能正确选用；2.能够根据工作场景利用各类计数器指令编写程序；3.能够正确运用CPU的信号模块的时钟存储器；4.能综合利用定时器指令、计数器指令设计高精度时钟PLC控制程序。生产中，有不少场合需要运用时钟信号，控制的工作进度。设备按照时钟信号自动、可靠、高效运行，需要高精度时钟时钟信号提高保障。一、项目引入项目4-1PLC控制的抢答器设计与仿真现有1个组合开关、4个熔断器、2个交流接触器、1个三相热继电器、3个按钮、4个行程开关，电路导线若干，请完成以下任务。二、项目任务描述任务：完成PLC控制高精度时钟程序设计、分析与调试三、问题思考思考与讨论：1.怎样实现高精度时钟的秒计时，这是计时的基础？2.当计时有偏差时，怎样实现时钟的分钟、小时的时间调整？3.哪些情况需要对计数器复位，方便计时？S7-1200有三种IEC计数器：加计数器（CTU）、减计数器（CTD）和加减计数器（CTUD）.它们属于软件计数器，其最大计数频率受OB1的扫描周期的限制。如果需要频率更高的计数器，可以使用CPU内置的高速计数器。计数器指令是函数块，调用它时，需要生成保存计数器数据的背景数据块。PV为预置计数值，CV为实际计数值，它们可以使用的数据类型。各变量均可以使用I（仅用1输入变量）、Q、M、D和L存储区。各类计数器的复位输入R为1状态时,计数器被复位，输出Q变为0状态，CV被清零。计数器的端口CU和CD分别是加计数输入和减计数输入，在CU或CD由0变为1时，实际计数值CV加1或减1。复位输入R为1时，计数器被复位，CV被清0，计数器的输入Q变为0。一、知识储备1.加计数指令2）计数器的输入输出参数点击方框中CTU下面的3个问号，再点击问号右边出现的按钮，用下拉式列表设置PV和CV的数据类型。PV为预置计数值，CV为实际计数值，它们可以使用的数据类型。各变量均可以使用I（仅用1输入变量）、Q、M、D和L存储区。1）加计数器指令格式CTU：参数CU的值从0变为1时，CTU使计数值加1。如果参数CV(当前计数值)的值大于或等于参数PV(预设计数值)的值，则计数器输出参数Q=1。如果复位参数R的值从0变为1，则当前计数值复位为0。PV=33）CTU计数器的计数原理当I0.2从“0”变为“1”时，“CV”操作数的当前计数器值加1。每检测到上升沿，计数器值都会递增，直至达到该数据类型的上限。PV参数的值作为确定Q输出的限制。只要计数器当前值“CV”大于或等于操作数“PV”的值，输出“Q”的信号状态就为“1”。在其它任何情况下，输出“Q”的信号状态均为“0”。当输入I0.3的信号状态变为“1”时，输出CV的值被复位为“0”。只要输入I0.3的信号状态仍为“1”，输入I0.2的信号状态就不会影响该指令案例1：CTU计数器的应用当接在R输入端的复位输入I0.3为0状态，接在CU输入端的加法计数器输入I0.2由断开变为接通时（即在CU信号的上升沿)，实际计数值CV加1，直到CV达到指定的数据类型的上限值。此后CU输入的状态变化不再起作用，CV的值不再增加。实际计数值CV大于等于预置计数值PV时，输出Q为1状态，反之为0状态。第一次执行指令时，CV被清零。加计数器加计数器波形图案例2：CTU计数器的应用1.减计数器指令CTUD：加计数(CU,CountUp)或减计数(CD,CountDown)输入的值从0跳变为1时，CTUD会使计数值加1或减1。如果参数CV（当前计数值）的值大于或等于参数PV（预设值）的值，则计数器输出参数QU=1。如果参数CV的值小于或等于零，则计数器输出参数QD=1。如果参数LOAD的值从0变为1，则参数PV（预设值）的值将作为新的CV（当前计数值）装载到计数器。如果复位参数R的值从0变为1，则当前计数值复位为0。减计数指令，如果输入CD（I0.2）

的信号状态从“0”变为“1”（信号上升沿），CV的当前计数器值减1。每检测到一个信号上升沿，计数器值就会递减1，直到达到指定数据类型表示数值下限为止。达到下限时，输入CD（I0.2）

的信号状态将不再影响该指令。如果当前计数器“CV”

值小于或等于“0”，则Q输出的信号状态将置位为“1”。在其它任何情况下，输出Q的信号状态均为“0”。输入LD（I0.3）

的信号状态变为“1”时，将参数PV的值赋予CV。只要输入LD的信号状态仍为“1”，输入CD（I0.2）的信号状态就不会影响该指令减计数器指令的工作过程减计数器及其时序图当输入端I0.0出现上升沿时，参数CD的值从0变为1时，CTD的计数值减1。如果参数CV(当前计数值)的值等于或小于0，则计数器输出参数Q=1。如果参数LOAD的值从0变为1，则参数PV(预设值)的值将作为新的CV(当前计数值)装载到计数器。案例：减计数器及其时序图3.减计数器减计数器的装载输入LOAD为1状态时，输出Q被复位为0，并把预置计数值PV的值装入CV，在减计数输入CD的上升沿，实际计数值CV减1，直到CV达到指定的数据类型的下限值。此后CD输入状态变化不再起作用，CV的值不再减小。实际计数值CV小于0时，输出Q为1状态，反之Q为0状态。第一次执行指令时，CV被清零。减计数器波形图减计数器点击方框中CTU下面的3个问号，再点击问号右边出现的按钮，用下拉式列表设置PV和CV的数据类型。计数器的计数容量，与计数器的计数类型有关，计数器支持6种数据类型：Int（整型）、Sint（短整型）、Dint（长整型）、USInt（无符号短整型）、Uint（无符号整型）、UDInt（无符号长整型）。如果计数器的背景数据块选择DB块当中的计数器类型变量，这些变量的类型有六种，对应6种计数器数据六类型，见下表：如果计数器选择背景数据块为计数器的背景数据块，当计数器的计数类型改变后，背景数据块内的变量也随之改变，但PV和CV变量类型要与定时器类型一致。当输入“I0.0(CU)”出现信号上升沿时，计数器当前值加1并存储在输出“CV”中

输入“I0.1(CD)”出现信号上升沿时，计数器当前值减1并存储在输出“CV”中。如果在一个程序周期内，输入CU和CD都出现信号上升沿，则输出CV的当前计数器值保持不变。2.加减计数器指令可以使用背景数据块当中的变量输出计数器的状态。在CV≥PV时QU=1，CV=0时QD=1，这一点在加减计数器当中都是一样的。输入CU出现信号上升沿时，计数器值将递增，直至其达到上限值。

输入CD出现信号上升沿时，计数器值将递减，直至其达到下限。只要当前计数器值“CV”大于或等于“_PV”输入的值，“Out”输出的信号状态就为“1”。在其它任何情况下，输出“Out”的信号状态均为“0”。只要计数器当前值“CV”小于或等于0，“QD”“输出的信号状态就为“1”。在其它任何情况下，输出“QD”的信号状态均为“0”。加减计数器原理输入LD的信号状态变为“1”时，将PV的值赋予计数器变量CV（当前值存储器）。只要输入LD的信号状态仍为“1”，输入CU和CD的信号状态就不会影响该指令。当输入R的信号状态变为“1”时，将计数器CV（当前值存储器）值置位为“0”。只要输入R的信号状态仍为“1”，输入CU、CD和LD信号状态的改变就不会影响“加减计数”指令。在加计数输入CU的上升沿，实际计数值CV加l，直到CV达到指定的数据类型的上限值。达到上限值时，CV的值不再增加。在减计数输入CD的上升沿，实际计数值CV减1，直到CV达到指定的数据类型的下限值。达到下限值时，CV的值不再减小。如果同时出现计数脉冲CU和CD的上升沿，CV保持不变。CV大于等于预置计数值PV时，输出QU为l，反之为0。CV小于等于时，输出QD为1，反之为0。装载输入LOAD为l状态时，预置值PV被装入实际计数值CV，输出QU变为l状态，QD被复位为0状态。复位输入R为1状态时，计数器被复位。实际计数值CV被清零，输出QU变为0状态，QD变为1状态。R为1状态时，CU、CD和LOAD不再起作用。加减计数器加减计数器的波形图案例1：CTUD计数器的应用选中设备视图中的CPU，然后选中巡视窗口中“属性”选项卡下的“常规”选项卡，选中“系统和时钟存储器”，点击右边窗口的复选框“允许使用系统存储器字节”，采用默认的MB1作系统存储器字节，也可以修改系统存储器字节的地址，如右图。一般采用它们的默认地址MB1和MB0，应避免同一地址同时两用。CPU的信号模块的系统和时钟存储器参数设置选中设备视图中的CPU，然后选中巡视窗口中“属性”选项卡下的“常规”选项卡，选中“系统和时钟存储器”，点击右边窗口的复选框“允许使用系统存储器字节”，采用默认的MB1作系统存储器字节，也可以修改系统存储器字节的地址，如右图。一般采用它们的默认地址MB1和MB0，应避免同一地址同时两用。CPU的信号模块的系统和时钟存储器参数设置将MB1设置为系统存储器字节后，该字节的M1.0～M1.3的含义：M1.0（首次循环扫描）：仅在进入RUN模式的首次扫描时为1，以后为0；M1.1（诊断图形已更改）：CPU登录了诊断事件时，在一个扫描周期内为1；M1.2（始终为1）：总是为1状态，其常开触点总是闭合；M1.3（始终为0）：总是为0状态，其常闭触点总是闭合；选中右边窗口的复选框“允许使用时钟存储器字节”，设置用默认的MB0作时钟存储器字节，也可以修改时钟存储器字节的地址，如图。时钟脉冲是占空比为0.5的方波信号，时钟存储器字节每一位对应的时钟脉冲的周期或频率如下表。时钟存储器字节每一位对应的时钟脉冲的周期或频率。当指定了系统存储器和时钟存储器字节后，这两个字节不能再用作其他用途。高精度时钟程序秒脉冲特殊标志位存储器M0.5作为秒发生器，用作计数器C51的计数脉冲信号，输入信号I0.1、I0.2用于建立期望的时钟设置，即调整分针、时针高精度时钟程序ＰＬＣ控制混合物料搅拌系统1、项目引入混合物料搅拌系统用于混合物料精确配比和自动搅拌，不但能实现物料配方，还能充分均匀搅拌，有效降低工人的劳动强度，提高生产的自动化程度。混合物料搅拌系统由搅拌容器、1个搅拌器、2个控制按钮、2个进料泵电磁水阀、1个放料电磁阀、3个液位传感器和管道网路等组成。混合物料搅拌系统工作过程分析：在起动搅拌器之前，容器是空的，各阀门关闭（YV1、YV2、YV3为OFF），液位传感器SL1、SL2、SL3为OFF，搅拌电动机M为OFF。按下系统启动按钮SB1，搅拌器开始工作。先打开A阀门，注入液体A。当液面经过传感器SL1时，并继续注入液体A，直至液面达到SL2时，SL2为ON，关闭A阀门。延时2秒后打开B阀门，开始注入液体B。当液面达到SL3时（SL3为ON），关闭B阀门。延时2秒后起动搅拌电动机M。搅拌电动机M正转10秒，停止3秒；再反转10秒，停止3秒。以上过程重复5次，物料搅拌均匀后，停止搅拌。然后打开阀门YV3，开始放出混合液体。当液面低于传感器SL1时（SL1为OFF），经延时15s，容器中的液体排空，关闭阀门YV3，自动开始下一个操作循环。混合物料配制4次后结束工作。若在工作中按下停止按钮SB2，搅拌器在当前次混合操作处理完毕后，才停止操作，且不进行后续未完成的物料配制工作。2、控制要求输入信号输出信号起动按钮SB1I0.0电磁阀YV1注入A液体Q0.1停止按钮SB2（常开）I0.1电磁阀YV2注入B液体Q0.2液面传感器SL3I0.2电磁阀YV3排放C液体Q0.3液面传感器SL2I0.3KM1正转接触器Q0.4液面传感器SL1I0.4KM2反转接触器Q0.53、I/O口分配混合物料搅拌系统设置有启动和停止按钮SB1、SB2，采用上、中、下液面传感器SL3、SL2、SL1。注入液体A、B采用电磁阀YV1、YV2，排放混合液体C采用电磁阀YV3。搅拌电动机M正反转控制采用接触器KM1、KM2。确定混合物料搅拌系统的输入输出元件，并分配I/O地址如下表所示。4、混合物料搅拌系统电气原理图混合物料搅拌系统搅拌电动机M正反转主电路如左图所示,控制电路如右图所示，PLC选择S7-1200,CPU型号为1214DC/DC/RLY。5、启用系统存储器字节6、设计混合物料搅拌系统程序一、控制要求1.全自动洗衣机的控制过程按下起动按钮，洗衣机开始进水，水满时（即水位到达高水位，高水位开关由OFF变为ON），停止进水；洗衣机开始正转洗涤，正转洗涤30秒后暂停，3秒后开始反转洗涤；这样循环洗涤30次，当正、反洗涤达到30次后，开始排水，水位信号下降到低水位时（低水位开关由ON变为OFF），开始脱水并继续排水，60S后脱水结束，即完成一次从进水到脱水的大循环过程。大循环完成3次后，进行洗涤结束报警。报警10S后结束全部过程，自动停机。2.电动机的控制要求洗衣机的洗涤和脱水采用同一台双速电动机拖动，其转速不同。洗涤时用低速，脱水时用高速。/O地址分配根据控制要求列出所用的输入/输出点，并为其分配了相应的地址，其中I/O分配表如下表所示。输入输

出起动信号SB1I0.0正转继电器KM1Q0.0停止信号SB2I0.1反转继电器KM2Q0.1排水按钮SB3I0.2洗涤继电器KM3Q0.2高水位开关SQ1I0.3脱水继电器KM4Q0.3低水位开关SQ2I0.4进水电磁阀YA1Q0.4过载保护FRI0.5排水电磁阀YA2Q0.5

报警蜂鸣器HAQ0.6

1.编程思想本任务的编程应根据时间的原则，按全自动洗衣机控制流程图的控制过程进行编程。采用计数器来记录洗涤循环次数。3.程序执行过程按下起动按钮SB2，输入信号I0.0有效为ON，输出信号Q0.4位ON，电磁阀YA1通电，洗衣机开始进水，水满时（即水位到达高水位，高水位开关由OFF变为ON，此时输入信号I0.3有效），进水电磁阀Q0.4断开，停止进水；同时输出信号正转运行Q0.0和洗涤信号Q0.2有效，洗衣机开始正转洗涤，正转定时器开始工作，正转30S后，正转运行Q0.0和洗涤信号Q0.2断开，洗衣机处于暂停状态，正转暂停定时器开始工作，3S后反转运行Q0.1和洗涤信号Q0.2有效，洗衣机开始反转洗涤；反转定时器开始工作，反转洗涤30S后，反转运行信号Q0.1和洗涤信号Q0.2断开，洗衣机暂停工作，反转暂停定时器开始工作，3S后又开始正转洗涤；同时计数器1加1，如此循环30次。3.程序执行过程当正、反洗涤达到30次后，计数器1控制输出信号Q0.5位0N，排水电磁阀YA2通电，洗衣机开始排水，水位信号下降到低水位时（低水位开关输入信号I0.4由ON变为OFF），输出信号正转运行Q0.0和脱水信号Q0.3为ON，洗衣机开始正转以高速旋转，开始脱水并继续排水；同时脱水定时器开始工作，定时60S后，输出信号正转运行Q0.0、脱水信号Q0.3和排水电磁阀Q0.5复位，脱水结束，同时计数器2加1，即完成一次从进水到脱水的大循环过程。大循环完成3次后，输出信号Q0.6为ON，控制蜂鸣器HA通电，进行洗涤结束报警，3S后报警结束，洗衣机整个洗涤过程结束。计数器S7-1200有3种计数器：加计数器(CTU)、减计数器(CTD)和加减计数器(CTUD)。它们属于软件计数器，其最大计数速率受到它所在的OB的执行速率的限制。如果需要速率更高的计数器，可以使用CPU内置的高速计数器。调用计数器指令时，需要生成保存计数器数据的背景数据块。CU和CD分别是加计数输入和减计数输入，在CU或CD由0变为1是，实际计数值CV加1或减1。复位输入R为1时，计数器被复位，CV被清0，计数器的输入Q变为0。加计数器及其时序图CTU：参数CU的值从0变为1时，CTU使计数值加1。如果参数CV(当前计数值)的值大于或等于参数PV(预设计数值)的值，则计数器输出参数Q=1。如果复位参数R的值从0变为1，则当前计数值复位为0。计数器的背景数据块结构计数器指令——加减计数器CTUD：加计数(CU,CountUp)或减计数(CD,CountDown)输入的值从0跳变为1时，CTUD会使计数值加1或减1。如果参数CV（当前计数值）的值大于或等于参数PV（预设值）的值，则计数器输出参数QU=1。如果参数CV的值小于或等于零，则计数器输出参数QD=1。如果参数LOAD的值从0变为1，则参数PV（预设值）的值将作为新的CV（当前计数值）装载到计数器。如果复位参数R的值从0变为1，则当前计数值复位为0。加减计数器及其时序图PV=4风机监控程序某设备有三台风机，当设备处于运行状态时，如果风机至少有两台以上转动，则指示灯常亮；如果仅有一台风机转动，则指示灯以0.5Hz的频率闪烁；如果没有任何风机转动，则指示灯不亮。输入位I0.0，I0.1，I0.2分别为风机1，2，3输入端。通过传送带电机KM1带动传送带传送物品，通过产品检测器PH检测产品通过的数量，传送带每传送24个产品机械手KM2动作1次，进行包装，机械手动作后，延时2秒，机械手的电磁铁切断。通过传送带起动按钮、传送带停机按钮控制传送带的运动。产品通过检测器P