《PLC控制技术及应用》课件-第六章 定时器、计数器的使用

第六章定时器、计数器的使用6.1

定时器、计数器组合应用实例PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200利用定时器和计数器实现以下功能：小灯闪烁5次后停止。输入输出输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件作用I0.0SBl起动按钮Q0.0L0小灯I0.1SB2停止按钮任务要求

程序编写第六章定时器、计数器的使用6.2

定时器使用实例PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200按下启动按钮，1号灯开始运行，10S后2号灯自动起动，再过10S后3号灯自动起动。停止的顺序与起动的顺序刚好相反，即按了停止按钮后，3号先停止，10S后2号停止，再过10S后1号停止。输入输出

输入继电器输入元件作用输出继电器输出元件作用I0.0SBl起动按钮Q0.0L0第一盏小灯I0.1SB2

停止按钮Q0.1L1第二盏小灯Q0.2L2第三盏小灯任务要求

程序编写

第六章定时器、计数器的使用6.3

计数器结构工作原理PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200目录

6.3计数器结构工作原理计数器基本指令学习1加计数器CTU2减计数器CTD3加减计数器CTUD4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。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。如果需要速度更高的计数器，可以使用CPU内置的高速计数器。1.计数器指令学习

LAD输入管脚管脚说明数据类型CU输入位BOOLR复位BOOLPV预设值INTQ计数器的状态，CV≥PV，Q输出1BOOLCV当前计数值INT2.加计数器CTU

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)，加计数器的当前值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。当前值CV大于等于预设值PV时，Q输出为1，否则为0.当I0.3为1时，复位输入端R有输入，计数器被复位，CV值清零，输出Q变为0。2.加计数器CTU

LAD输入管脚管脚说明数据类型CD输入位BOOLLD装载输入BOOLPV预设值INTQ使用LD=1置位输出C的目标值BOOLCV当前计数值INT3.减计数器CTD

减计数器的装载输入LD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。3.减计数器CTD

LAD输入管脚管脚说明数据类型CU加输入位BOOLCD减输入位BOOLR复位BOOLLD装载输入BOOLPV输出QU被设置的值/LD=1情况下，输出CV被设置的值INTQUCV≥PV，Q输出1BOOLQDCV≤0，Q输出1BOOLCV当前计数值INT4.加减计数器CTUD

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，当前值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。4.加减计数器CTUD

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LD不再起作用。4.加减计数器CTUD第六章定时器、计数器的使用6.4

计数器使用实例PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200有电机传送带KM1起停，I0.0接传送带的启动按钮，I0.1接传送带的停止按钮，产品检测信号PH接到I0.2上，传送带电机接输出Q0.0，Q0.1输出机械手动作。当传送带开始运行，工件通过产品检测器PH检测到信号，每检测5个产品，机械手动作一次，机械手动作后，延时2s机械手电磁铁切断，重新开始下一次计数。

输入

输出

输入继电器

输入元件作用

输出继电器

输出元件作用I0.0SBl起动按钮Q0.0KM1传送带电机I0.1SB2停止按钮Q0.1KM2机械手I0.2SB3产品检测任务要求

程序编写定时器、计数器综合应用知识延伸:边沿触发PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200什么是“边沿触发”“边沿”指的是信号从“0”跳变到“1”（上升沿）或从“1”跳变到“0”（下降沿）的瞬间。在“计数触发定时”中，我们关注的是上升沿触发：​当计数器的当前值（CV）达到预设值（PV）时，其输出（Q端）会从“0”突然变成“1”（上升沿），这个瞬间就会触发定时器启动。​类比：就像“水装满杯子的那一刻（上升沿），自动触发报警器响（定时器启动）”，而不是水一直满着才报警。为什么需要“边沿触发”核心作用是“避免定时器重复启动”，确保定时逻辑准确​工业场景中：计数器计数到目标值后，Q端会一直保持“1”（只要没复位）。如果直接用Q端触发定时器，定时器会被持续“激活”，导致定时结束后立即重新启动（相当于定时逻辑错乱）。​解决办法：用“边沿检测指令（P_TRIG）”捕捉Q端的上升沿，只在“刚达到目标值”的瞬间触发一次定时器，避免持续信号的干扰。“边沿触发”的电路逻辑（编程本质）在S7-1200中，实现“计数触发定时”的边沿触发，只需一个简单的“检测+触发”逻辑：​计数器（CTU）的Q端连接到边沿检测指令（P_TRIG）的输入，检测Q端从“0”到“1”的跳变。​当计数器未到目标值时：Q=0，P_TRIG输出“0”，定时器不启动。​当计数器刚到目标值时：Q从0变1（上升沿），P_TRIG瞬间输出“1”（仅1个扫描周期），触发定时器（TON）启动。​定时器启动后，即使Q端保持“1”，P_TRIG也不会再输出“1”，避免定时器重复启动。逻辑公式：定时器是否启动=计数器Q端的上升沿信号（仅触发一次）实操中的关键细节1.边沿信号的“短暂性”：​上升沿触发的信号非常短（仅1个扫描周期，通常几毫秒），但足够触发定时器启动（定时器一旦启动，会按预设时间运行，不受触发信号长度影响）。​类比：就像“按一下门铃（短暂信号），门铃会响5秒（定时运行）”，不需要一直按着门铃。​2.边沿触发与直接触发的区别：​直接触发（用Q端直接接定时器IN）：计数器Q=1期间，定时器会反复启动（定时5秒→结束→立即再启动5秒）。​边沿触发（用P_TRIG后接定时器IN）：计数器刚到目标值时，定时器只启动一次（5秒后结束，不再重复）。定时器、计数器综合应用知识延伸:条件使能PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200什么是“条件使能”“使能”可以理解为“允许工作”的开关，“条件使能”就是“只有满足特定条件时，这个开关才打开”。​在“定时触发计数”中：定时器的输出（Q端）就是这个“开关”，定时未结束时开关断开（Q=0），计数器不工作；定时结束后开关闭合（Q=1），计数器才开始接收计数信号。​类比：就像“微波炉加热完成后（定时结束），才允许你打开门取食物（计数开始）”，没加热完时门是锁着的（计数不允许）。为什么需要“条件使能”核心作用是“过滤无效信号”，避免计数混乱。​工业场景中：设备刚启动时，传感器可能因振动、未稳定等原因发出错误信号（如流水线刚启动时，传送带抖动导致传感器误检测）。这时如果立即计数，会把无效信号也算进去，导致结果不准。​解决办法：用定时器设置“稳定等待时间”（如10秒），等设备稳定后（定时结束），再通过“使能”允许计数器工作，确保计数的都是有效信号。“条件使能”的电路逻辑（编程本质）在S7-1200中，实现“定时触发计数”的条件使能，只需一个简单的“串联逻辑”：​1.计数器（CTU）的CU端（计数信号输入），不直接接传感器信号，而是先串联定时器（TON）的Q端。​2.当定时器未到预设时间（如10秒）：Q=0，串联电路断开，传感器信号无法传到CU端，计数器不计数。​3.当定时器达到预设时间：Q=1，串联电路接通，传感器信号能传到CU端，计数器开始正常计数。​逻辑公式：计数器能否计数=传感器信号×定时器Q端信号（Q=1时才允许，Q=0时禁止）实操中的关键细节1.使能信号的“0”和“1”含义：​使能信号为“1”（Q=1）：允许计数（开关开）。​使能信号为“0”（Q=0）：禁止计数（开关关），此时无论传感器信号如何变化，计数器当前值（CV）都不变。​2.使能与复位的区别：​使能是“禁止工作”，计数器的CV保持不变（如计到5时使能断开，CV停在5）。​复位是“强制清零”，无论是否使能，CV都会变成0。​类比：使能断开像“暂停游戏”（进度保留），复位像“重启游戏”（进度清零）。定时器结构工作原理知识延伸：S7-1200与其他系列PLC定时器对比PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200对比对象与核心维度

对比系列：S7-1200vsS7-300/400vsS7-1500​核心对比维度​1.地址管理方式​2.时基精度与类型​3.编程实现方式​4.资源占用与扩展能力​5.特殊功能（如冗余同步、高精度定时）地址管理方式对比地址管理方式优势注意事项S7-1200自动分配地址，无需手动设置（系统根据指令调用自动分配背景数据块地址）简化编程流程，减少地址冲突风险S7-300/400需手动分配定时器地址（如S7-300的TON指令需指定定时器编号，如T0）地址范围有限（如S7-300定时器编号最大为T255），需避免重复使用S7-1500支持自动分配与手动指定两种模式（兼容S7-1200的便捷性与S7-300的灵活性）时基精度与类型对比编程实现方式对比编程语言支持：​S7-1200：LAD/FBD/SCL全兼容，指令调用统一（如SCL中用“TON”函数直接调用）​S7-300/400：LAD/FBD为主，SCL支持有限（需手动声明定时器数据类型）​S7-1500：与S7-1200兼容，新增“定时器背景数据块复用”功能（减少冗余数据）资源占用与扩展能力资源占用S7-1200：单一定时器占用1个背景数据块（约32字节），无数量上限（仅受PLC内存限制）​。S7-300/400：定时器数量固定（如S7-300最多256个），占用系统寄存器资源。扩展能力S7-1200：支持通过分布式I/O扩展，但定时器功能依赖主CPU​S7-1500：可通过工艺对象（TO）扩展高精度定时器，支持多轴同步定时特殊功能对比（冗余与高精度）冗余系统同步S7-1200：无原生冗余支持，定时器状态需通过用户程序手动同步​S7-1500：支持冗余系统中定时器状态自动同步特殊定时功能​S7-1500：IRT（等时实时）定时器，可与PROFINET时钟同步，适用于运动控制场景​S7-300/400：需通过外部模块（如FM350计数器模块）实现高精度定时选型建议与总结选型依据：​小型设备（如单机控制）：优先S7-1200（便捷性与成本平衡）​。大型复杂系统（如生产线冗余控制）：S7-1500（高精度与可靠性）​。legacy系统升级：S7-300/400向S7-1500迁移时需注意定时器地址兼容性​。核心结论：S7-1200在中小场景中优势显著，S7-1500为高端需求提供性能升级，S7-300/400需关注历史项目兼容性。定时器结构工作原理知识拓展：定时器拓展PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200定时器简介定时器简介节拍生成机制累加器与时间中断TOF与TP内存布局三状态机与布尔方程扫描周期对精度的影响毫秒级定时器链设计时间中断与定时器协同课程总结与进阶路线定时器使用实例知识延伸：定时器使用场景及设置PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200定时器功能定时器的种类定时器的参数设置定时器的编程环境定时器的编程实例定时器的编程实例定时器的编程实例定时器的优化与维护定时器的优化与维护定时器使用实例知识延伸：定时器使用拓展PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200定时器简介定时器的编程定时器应用实例定时器应用实例定时器的优化定时器的注意事项总结计数器结构工作原理知识延伸：同步计数器与异步计数器PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200分类依据

同步计数器：所有触发器共用同一时钟。​异步计数器：触发器时钟逐级传递（前级输出驱动后级时钟）。“齐步走”的计数逻辑——同步计数器1.定义：所有触发器由统一时钟信号（CP）驱动，状态同时更新。2.触发逻辑：计数脉冲直接驱动所有触发器，状态转换无延迟累积。3.性能特点：速度快（无异步延迟）、结构稍复杂（需设计统一驱动逻辑）、抗干扰性强。4.典型应用场景：高频计数（如频率计、高速定时器）。5.典型芯片：74LS161（4位同步二进制计数器）同步计数器的级联扩展（以74LS161为例）1.扩展原理：利用芯片的进位输出（RCO）与使能端（ENT、ENP）配合，实现多片级联，扩大计数范围。2.8位同步计数器电路设计：​

低位芯片（U1）：CLK接系统时钟，ENT=ENP=1（始终使能），RCO连接高位芯片（U2）的ENT和ENP。​

高位芯片（U2）：CLK接系统时钟（与U1同步），仅当U1计数到1111时，RCO=1使U2使能，下一个时钟脉冲U2翻转。​

计数范围：00000000~11111111（0~255），实现“低位满量程触发高位计数”的同步逻辑。​3.扩展规律：n片74LS161可构成4n位同步计数器，计数容量为2⁴ⁿ-1，且所有芯片共用同一时钟，保持同步特性。“接力赛”的计数逻辑——异步计数器1.定义：触发器时钟信号逐级传递，状态更新存在先后顺序。2.触发逻辑：计数脉冲仅驱动第一级，后级需等待前级状态翻转，存在延迟累积。3.性能特点：速度慢（延迟随位数增加而增大）、结构简单（无需统一驱动逻辑）、成本低。4.典型应用场景：低频场景（如电子钟表、简单计数）。5.典型芯片：74LS90（异步十进制计数器）异步计数器的级联扩展（以74LS90为例）1.芯片特性：74LS90包含两个独立模块——1位二进制计数器（CP₀，输出Q₀）和五进制计数器（CP₁，输出Q₁Q₂Q₃），通过接线可组合为十进制（Q₀接CP₁，计数0~9）。​2.60进制计数器电路设计：​低位（分钟个位）：接成十进制（Q₀→CP₁），计数0~9，当计数到9（1001）时，Q₃=1，通过与非门输出进位信号。​高位（分钟十位）：接成六进制（利用复位法，当Q₂Q₁=11时触发复位），计数0~5，其CP₁接低位进位信号（即个位满10时触发十位计数）。​工作逻辑：个位从0→9时，十位保持不变；个位计到9后，下一个脉冲个位复位为0，同时触发十位加1；十位计到5且个位计到9时，整体复位为00（完成60进制循环）。​3.扩展特点：级联时高位时钟依赖低位输出，存在延迟，但电路简单，无需统一时钟分配。工程案例工业流水线计件系统：选用同步计数器（74LS163），支持高频脉冲（传送带每秒500个工件），确保无漏计。​电子秒表设计：选用74LS90级联，低成本实现0~59秒计数，低频场景（1Hz时钟）无需同步特性。计数器结构工作原理知识延伸：计数器使用拓展PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200计数器简介24MHz脉冲捕获链路计数器实例内存布局扫描周期对精度的影响抖动与滤波补偿利用CTUD实现高频双向计数硬件中断与计数协同在线诊断与故障排查课程总结与进阶路线计数器使用实例知识延伸：计数复位PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200复位的本质——让计数器“从头开始”计数器的“复位”（R端）本质是将当前值（CV）强制清零，同时让输出（Q）复位（从“1”变为“0”）。为什么需要复位？如果没有复位，计数器会一直累加（直到溢出），无法实现“分批计数”“循环计数”等功能。复位的两种类型：手动复位与自动复位手动复位​1.定义：通过外部人为操作（如按钮、开关）触发复位，复位信号由人控制。​2.触发信号：通常接物理按钮（如实训台的“复位键”），信号为“点动”或“保持”均可（S7-1200中R端为“1”时立即复位，“0”时不复位）。​3.适用场景：需要人为确认的场景（如老师检查完学生的10个零件后，手动复位重新计数）自动复位​1.定义：由系统内部信号（如计数器自身输出、定时器输出）自动触发复位，无需人工干预。​2.触发信号：来自其他指令的输出（如CTU的Q端、TON的Q端），当满足预设条件时自动变为“1”。​3.适用场景：循环计数（如传送带每送5个工件自动复位，重新计数）。复位信号的基本要求1.信号类型：必须是数字量信号（只有“0”和“1”两种状态），不能用模拟量（如4~20mA电流）直接复位。​2.信号时长：复位信号只需“短暂为1”即可完成复位（哪怕只有1个扫描周期），无需长期保持。​例如：按钮按下时信号为“1”，松开后为“0”，只要按下瞬间，计数器就会复位。​3.优先级：当多个复位信号同时存在（如手动复位和自动复位同时触发），计数器会优先响应——只要R端为“1”，就立即复位，与信号来源无关。复位与暂停的区别复位：清零当前值（CV=0），输出Q=0，计数重新开始。​暂停：不改变当前值（CV保持不变），只是暂时停止接收计数信号（如CU端信号被切断），恢复后继续从当前值计数。​举例：计数到5时暂停，CV保持5；复位后，CV变为0。计数器使用实例知识延伸：计数器当前值及溢出PLC控制技术及应用-SIEMENSS7-1200不同数据类型对应的范围差异

计数器的CV范围由其“数据类型”决定，S7-1200中常用的有三种，区别清晰且容易记忆：​1.INT（16位有符号整数）​范围：-32768~32767（约±3.2万）​特点：默认数据类型，占用内存小（2字节），但范围有限。​适用场景：小规模计数（如单班生产零件数，每班不超过3万）。​2.DINT（32位有符号整数）​范围：-2147483648~2147483647（约±21亿）​特点：范围比INT大得多，占用内存4字节，支持更大规模计数。​适用场景：中大规模计数（如全年产量统计，每天10万件，一年约3.6亿，需用DINT）。​3.UDINT（32位无符号整数）​范围：0~4294967295（约43亿）​特点：无负数区间，全部用于正数计数，范围比DINT更大（正数部分）。​适用场景：长期累计且无负数的场景（如设备总运行次数、产品终身产量）。不同数据类型对应的范围差异

数据类型范围（近似）内存占用典型应用INT±3.2万2字节单班零件计数DINT±21亿4字节全年产量统计UDINT0~43亿4字节设备总运行次数“溢出”的影响与处理方法当计数数值超过当前数据类型的最大范围时，就会发生“溢出”。1.溢出的表现​：对INT类型：当CV达到32767时，再加1会突然变为-32768（正数最大→负数最小）；反之，-32768减1会变为32767。​对UDINT类型：达到4294967295时，再加1会变为0（类似汽车里程表“满了归零”）。​影响：溢出会导致计数混乱（如本应计32768，却显示-32768），可能触发错误的输出（如Q端误动作）。“溢出”的影响与处理方法2.避免溢出的3种实用方法​：提前选对数据类型：按“最大计数需求×1.5”（留余量）选择范围更大的类型（如预计最多计5万，不用INT而用DINT）。​分段计数：用两个计数器配合，如“