PLC 中计数器的教学应用研究

2013-11-30常芳王洪

职业教育研究 2013年6期

常芳王洪

（湖南潇湘技师学院湖南永州425000）

PLC 中计数器是用来累计输入脉冲次数的，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。计数器的使用与定时器的使用基本相似，编程时输入它的计数设定值，计数器累计它的脉冲输入端信号上升沿的个数。当达到设定值时，计数器发生动作，以便完成计数控制任务。对初学者而言，往往难以理解，教师在教学过程中也难以讲解。本文以三菱FX2N 系列为例，举例阐述PLC 中计数器的教学。

三菱FX2N 系列PLC 中计数器分为内部计数器和高速计数器两大类，设定值与定时器一样，有常数K 直接设定方法和数据寄存器D 间接设定方法。根据生产实际应用的工艺控制要求，选用不同的计数器，通过编程以达到产品计数或逻辑控制。

内部计数器

内部计数器是在执行扫操作时对内部信号（X、Y、M、T 等）进行计数。内部输入信号的接通和断开时间比PLC 扫描周期稍长，输入信号频率比较低，通俗讲就是计数信号输入时，通断1 次计数器计1个数。

（一）16bit 通用计数器工作原理讲解

图1 16bit 通用计数器工作原理图

16bit 通用计数器有100 个点（C0～C99）。在原理讲述前，首先将多媒体、PLC 等相应的教学设施连接好，将图1 所示的示例程序输入到PLC 中，讲述工作原理后运行程序并监视，让学生观察计数器C0和输出继电器Y000 的运行状态。运行程序讲解时，分五步进行，第一步：始终接通X000，让学生观察C0 当前的运行状态（C0 为0）；第二步：当计数器计数C0 到3 次时，断开PLC 电源，让学生观察C0 的当前状态（C0 为0）；第三步：计数器C0 达到设定值，让学生观察定时器C0 和Y000 的当前状态（C0为5，Y000 输出）；第四步：在达到设定值的基础上，计数信号继续输入，观察定时器C0 的当前状态（C0仍然为5，没有变化）；第五步：接通X001，让学生观察定时器C0 和Y000 的当前状态（C0 为0，Y000没有输出）。

（二）16bit 失电保持计数器工作原理讲解

图2 16bit 失电保持计数器工作原理图

失电保持计数器有100 个点（C100～C199）。同理，将图2 所示的示例程序输入到PLC 中，并讲述工作原理。运行程序并监视，让学生观察计数器C100 和输出继电器Y000的运行状态。运行该程序讲解时，分四步进行，第一步：当计数器计数C100 到3 次时，断开PLC 电源，让学生观察C100 的当前状态（C100为3）；第二步：在第一步的基础上使计数器C100 达到设定值，让学生观察定时器C100 和Y000 的当前状态（C100 为5，Y000 输出）；第三步：在达到设定值的基础上，计数信号继续输入，观察定时器C0 的当前状态（C100 仍然为5，没有变化）；第四步：接通X011，让学生观察定时器C100 和Y000 的当前状态（C100 为0，Y000 没有输出）。

（三）32bit 双向计数器工作原理讲解

32bit 计数器有通用双向计数器20 个点（C200～C219），失电保持双向计数器15 个点（C220 ～C234）。 32bit 计数器不像16bit 计数器，计数设定值只能是正数，它可以为正也可以为负，计数也具有增、减计数的双向计数功能，但是计数的方向取决于的特殊辅助继电器M8200～M8234 的设定，即对应的特殊辅助继电器M8200 ～M8234 置ON 为减计数，置OFF 为增计数。下面以通用双向计数器为例，说明32bit 双向计数器的教学。

由于32bit 双向计数器具有双向计数功能，设定值可正可负。因此，在讲述时要分设定值为正和为负两种情况讲述，以使学生充分理解。

设定值为正将下页图3 所示的示例程序输入到PLC 中，并讲述工作原理。运行程序并监视，让学生观察计数器C200 和输出继电器Y000 的运行状态。运行程序讲解时，分六步进行，第一步：使X012断开，计数信号X014 输入1 次，让学生观察C200 的计数值变化（此时应为增计数，C200 为1）；第二步：在当计数器计数C200 到达设定值时，观察C200 和Y000 的当前状态（C200 为5，Y000 输出）；第三步：在达到设定值的基础上，计数信号继续输入2 次，观察定时器C200与Y000 的当前状态（C200 为7，Y000 输出）；第四步：接通X012，计数信号X014 输入1 次，让学生观察C200 的计数值变化（此时应为减计数，C200 为6）；第五步：计数信号继续输入，当C200 的数值小于设定值时，观察定时器C200 与Y000 的当前状态（C200 数值小于设定值5，Y000 没有输出）；第六步：接通X013，让学生观察定时器C200 和Y000 的当前状态（C200为0，Y000 没有输出）。

图3 32bit 双向计数器正值工作图

图4 32bit 双向计数器负值工作图

设定值为负将图3 所示的示例程序C200 的设定值修改为K-5 输入到PLC 中，运行程序并监视，让学生观察计数器C200 和输出继电器Y000 的运行状态，如图4 所示。运行该程序讲解时，分五步进行，第一步：接通X012，计数信号X014 输入5 次，观察C200 和Y000 的当前状态（C200 为-5，Y000 没有输出），然后继续计数信号输入2 次（C200 为-7，Y000 没有输出）；第二步：断开X012，输入计数信号，当计数器计数C200 到达设定值时，观察C200 和Y000的当前状态（C200 为-5，Y000 输出），然后继续输入信号2 次，观察C200 和Y000 的当前状态（C200为-3，Y000 输出）；第三步：接通X012，计数信号继续输入2 次，观察定时器C200 与Y000 的当前状态（C200 为-5，Y000 输出），然后继续输入信号1 次，观察C200 和Y000 的当前状态（C200 为-6，Y000 没有输出）；第四步：重复第二步和第三步，仔细观察C200 和Y000 的当前状态；第五步：X013，让学生观察定时器C200 和Y000的当前状态（C200 为0，Y000 没有输出）。

在讲述32bit 双向计数器时，应注意：（1）强调计数器的计数方向与特殊辅助继电器的对应关系。（2）计数器的值设定为负时，PLC第一次运行，计数方向应当先为负，即小于设定负值。

对于32bit 失电保持双向计数器的讲解与16bit 失电保持计数器方法相同。

高速计数器

FX2N 有C235～C255 共21 点高速计数器，也是32bit，对应的特殊辅助继电器为M8235～M8255。高速计数器与内部计数器相比除允许输入频率高之外，应用也更为灵活，高速计数器均有断电保持功能，通过参数设定也可变成非断电保持。适合用来作为高速计数器计数信号输入的PLC 输入端口有X0～X7。 X0～X7 不能重复使用，即某一个信号输入端已被某个高速计数器占用，它就不能再用于其他高速计数器的信号输入端，也不能作为它用。各高速计数器对应的输入端如下页表1 所示。 U 表示加计数信号输入，D 为减计数信号输入，A 表示A 相计数信号输入，B为B 相计数信号输入，R 为复位输入，S 为启动输入。 X6、X7 只能用作启动信号，而不能用作计数信号输入。

高速计数器可以通过两个示例程序来进行讲解。

（一）1 相1 计数输入高速计数器

将图5 的示例程序输入到PLC 中，运行程序并监视，让学生观察计数器C235 和输出继电器Y000 的运行状态。运行该程序讲解时，应分五步进行，第一步通断X011 若干次，观察C235 和Y000的当前状态（C235 没有变化，Y000没有输出）；第二步断开X011。通断X000 计数信号输入端若干次，观察C235 和Y000 的当前状态（C235 没有变化，Y000 没有输出）；第三步接通X011，然后通断X000 计数信号输入端20 次，观察定时器C235 与Y000 的当前状态（C235 为20，Y000 输出），说明高速计数器必须要求哪个计数器计数，必须要选择，而且计数信号输入必须按照表1 中规定的计数信号端信号输入；第四步断开PLC 电源后，再恢复电源，让学生观察定时器C235 和Y000 的当前状态（C235 为20，Y000 输出），说明高速计数器均有断电保持功能；第五步接通X012，让学生观察定时器C235 和Y000 的当前状态（C235为0，Y000 没有输出）；如果减计数只需接通X010 使对应的特殊辅助继电器M8235 通电即可。

（二）1 相2 计数输入高速计数器

将图6 所示的示例程序输入到PLC 中，运行程序并监视，让学生观察计数器C249 和输出继电器Y000 的运行状态。运行该程序讲解时，应分四步进行，第一步：接通X011，通断X000 计数信号输入端若干次，观察C249 和Y000的当前状态（C249 没有变化，Y000没有输出）；第二步：接通X011，接通X006，然后通断X000 计数信号输入端20 次，观察定时器C249与Y000 的当前状态（C249 为20，Y000 输出），说明高速计数器在表1 中有规定的置位输入端口时，也必须接通，否则无法计数；第三步：接通X012，让学生观察定时器C249 和Y000 的当前状态（C249为0，Y000 没有输出），然后重复第二步，再接通X002，让学生观察定时器C249 和Y000 的当前状态（C249 为0，Y000 没有输出），说明高速计数器在表1 中有规定的复位输入端口时，在编辑程序时不需要图6 所示中的第9 句复位程序；第四步：接通X010，接通X006，然后通断X000 计数信号输入端，观察定时器C249 的变化（C249 仍然增计数），再断开X010，通断X001 计数信号输入端，观察定时器C249 的变化（C249 减计数），说明高速计数器在下页表1 中有规定的减计数输入端口时，计数方向与对应特殊辅助继电器无关。