任务三 用计数器实现长定时控制
【任务目标】
1.学习S7-200系列PLC的计数器指令。
2.掌握使用计数器指令进行编程的基本方法。
3.掌握任意周期脉冲形成电路的编程技巧。
4.学会通过改变定时器或计数器预置值进行用户程序快速调试的方法。
【任务分析】
PLC提供的定时器定时时间较短，如果需要长时间定时，通常采用定时器和计数器配合的方式，把需要定时的时间分成若干时间块来实现。
计数器长定时控制通过CPU224型PLC来实现控制，其硬件安装布局如图2-10所示。转换开关SA与PLC的输入端子I0.0相连，闭合时定时开始。按钮SB与输入端子I0.1相连，按下则定时时间清零。控制要求：合上SA，630min后点亮与Q0.0相连的输出指示灯HL。TX为端子板。
图2-10 计数器长定时控制硬件安装布局图
【相关知识】
一、计数器指令格式
计数器利用输入脉冲上升沿累计脉冲个数，S7-200系列PLC有递增计数（CTU）、增/减计数（CTUD）、递减计数（CTD）3类计数指令。计数器的基本结构与定时器基本相同，主要由预置值寄存器、当前值寄存器、状态位等组成。
计数器的梯形图指令符号为指令盒形式，指令格式见表2-19。
表2-19 计数器指令格式
梯形图指令符号中，CU为增1计数脉冲输入端；CD为减1计数脉冲输入端；R为复位脉冲输入端；LD为减计数器的复位脉冲输入端。计数器编程范固为C0～C255，PV预置值最大范围32767，PV数据类型为INT（整数）。
二、计数器工作原理分析
下面从原理、应用等方面，分别叙述增计数指令（CTU）、增/减计数指令（CTUD）、减计数指令（CTD）3种类型计数指令的应用方法。
1.增计数指令（CTU）
增计数指令在CU端输入脉冲上升沿，计数器的当前值增1计数。当前值大于或等于预置值（PV）时，计数器状态位C-bit置1。当前值累加的最大值为32767。复位输入（R）有效时，计数器状态位复位（置0），当前计数值清零。增计数指令的应用可以参考表2-20中示例程序理解。
2.增/减计数指令（CTUD）
增/减计数器有两个脉冲输入端，其中CU端用于递增计数，CD端用于递减计数，执行增/减计数指令时，CU/CD端的计数脉冲上升沿增1/减1计数。当前值大于或等于计数器预置值（PV）时，计数器状态位置位。复位输入（R）有效或执行复位指令时，计数器状态位复位，当前值清零。达到计数器最大值32767后，下一个CU输入上升沿将使计数值变为最小值（-32768）。同样，达到最小值（-32768）后，下一个CD输入上升沿将使计数值变为最大值（32767）。
增/减计数指令应用程序示例见表2-20。
表2-20 增/减计数指令应用示例
3.减计数指令（CTD）
复位输入（LD）有效时，计数器把预置值（PV）装入当前值存储器，计数器状态位复位（置0）。CD端每一个输入脉冲上升沿到来时，减计数器的当前值从预置值开始递减计数，当前值等于0时，计数器状态位置位（置1），停止计数。
减计数指令应用示例见表2-21。
表2-21 减计数指令应用示例
程序运行分析：减计数器在计数脉冲I0.0的上升沿减1计数，当前值从预置值开始减至0时，计数器输出状态位C-bit置1，Q0.0通电（置1）。在复位脉冲I0.1的上升沿，计数器状态位置0（复位），当前值等于预置值，为下次计数工作做好准备。
【操作指导】
1.画出接线图，安装电路
根据任务要求，采用S7-200 CPU224 AC/DC/RLY型PLC，计数器长定时控制电路I/O接线如图2-11所示。
图2-11 计数器长定时控制电路I/O接线图
在教师指导下，按图2-11计数器长定时控制电路I/O接线图完成电路的硬件接线。在满足一般电气安装基本要求外，还应注意以下几点。
（1）输入按钮、开关及输出指示灯按硬件布局图安装在按钮安装支架上，并通过连接电缆与主板接线端子相连。连接电缆应采用尼龙绕线管进行保护。
（2）为保证接线安全可靠，所有电器元件接线端子上，只允许安装最多两根导线，电气接点上导线较多时，可采用串联的方法进行连接。
（3）系统工作电源通过单相电源插头线接至TX后再接入小型断路器QS进线端。
2.自检
检查布线，检查是否掉线、错线，是否漏编、错编，接线是否牢固等。
3.编辑控制程序
在装有STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP6编程软件的个人电脑上编辑PLC控制程序，编译后保存为“*.mwp”文件备用。计数器长定时控制电路梯形图程序见图2-12（a），指令表程序见图2-12（b）。
图2-12 计数器长定时控制电路程序
输入输出继电器地址分配如表2-22所示。
表2-22 输入输出继电器的地址分配表
其他编程元件地址分配如表2-23所示。
表2-23 其他编程元件的地址分配
简要说明：计数器长定时控制电路采用PLC内部编程元件定时器T37和计数器C10、C11、C12配合实现。
在图2-12所示计数器长定时控制梯形图程序中，网络1是一个典型的任意周期脉冲形成电路。每当计时时间达到设定值时，T37的动断触点（T37-bit）将断开一个PLC扫描周期，从而使T37复位。T37的动合触点则输出一个宽度为PLC扫描周期的针状脉冲，作为计数器C10及C12的输入计数脉冲。
网络2构成周期为1h的脉冲形成电路。C10的动合触点每小时输出一个宽度为PLC扫描周期的针状脉冲，该脉冲使C10复位并作为计数器C11的输入计数脉冲。
网络3为10h（600min）定时控制电路。
网络4为600min+30min定时控制电路。
网络5为输出控制电路，即630min定时时间到，输出线圈Q0.0得电，输出指示灯亮。
4.程序下载
① 在PLC断电状态下，用USB/PPI电缆连接电脑与S7-200 CPU224 AC/DC/RLY型PLC。
② 合上控制电源开关QS，将运行模式选择开关拨到STOP位置，通过软件将编制好的控制程序下载到PLC。
注意：一定要在断开QS的情况下插拔适配电缆，否则极易损坏PLC通信接口。
5.运行抢答器控制程序
① 将运行模式选择开关拨到TERM位置，使PLC进入暂态方式。
② 为快速调试程序，在编程电脑与PLC联机状态下，调整T37时间预设值PV=5。
③ 通过电脑使PLC进入RUN状态，合上转换开关SA，观察彩灯电否在315s后点亮。
④ 通过电脑将T37时间预设值重新调整为PV=600。试运行程序。
【课后思考】
1.在图2-12所示计数器长定时控制程序中，如果需要将定时开灯改为定时关灯，程序应作怎样修改？
2.单个定时器最长定时时间是多少？如果仅用定时器完成630min定时控制，需要多少个定时器？如何编程？