计数器和比较指令

时间：2022-10-21 百科知识版权反馈

【摘要】：TON指令用于单一间隔的定时。当定时器动作后，必须用复位指令R使定时器复位。计数器用来累计输入脉冲的次数。S7-200计数器指令有三种类型：递增计数器指令CTU、增减计数器指令CTUD和递减计数器指令CTD，共计256个，可以根据实际情况和编程需要，对某个计数器的类型进行定义，编号为C0～C255。

4.3.2　定时器、计数器和比较指令

1）定时器指令

S7-200的CPU22X系列的PLC系统提供三种类型的定时器：通电延时定时器TON、有记忆通电延时定时器TONR和断电延时定时器TOF，总共提供256个定时器T0～T255，其中TONR为64个，其余192个可定义为TON或TOF。定时精度（时间增量/时间单位/分辨率）可分为三个等级：1ms、10ms、100ms。定时器的定时精度及编号见表4-10。

表4-10　CPU22X系列定时器的定时精度及编号

定时器的定时时间为T＝PT×S。式中，T为定时器的定时时间；PT是定时器的设定值，数据类型为整数型；S是定时器的精度。

定时器指令需要三个操作数：编号、设定值和使能输入端。

（1）接通延时定时器指令TON（On Delay Timer）。

TON指令用于单一间隔的定时。在梯形图中，TON指令是以功能框的形式编程，它有两个输入端：IN为启动定时器输入端，PT为定时器的设定值输入端。上电周期或首次扫描，定时器状态位OFF，当前值为0。当定时器的输入端IN接通时，定时器状态位为OFF，定时器当前值从0开始工作计时，定时器当前值等于或大于设定值时，定时器状态位ON，常闭触点断开，常开触点闭合，当前值继续计数到32 767。无论何时，只要IN为OFF，TON的当前值被复位到0。

在语句表中，接通延时定时器的指令格式为：TON TXXX（定时器编号），PT。

例：　　　TON　T33，100

图4-15　TON指令的梯形图和语句表

TON指令的梯形图和语句表如图4-15所示。当定时器T33的使能输入端I0.0为ON时，T33开始工作计时，定时器T33的当前寄存器从0开始增加。当T33的当前值达到设定值PT（图例为1s）时，T33的定时器状态位（bit）为ON，T33的常开触点闭合，使得Q0.3为ON。此时T33的当前值继续累加到最大值。在程序中也可以用复位指令R使定时器复位。

（2）有记忆接通延时定时器指令TONR（Retentive On Delay Timer）。

TONR指令用于多个时间间隔的累计定时。上电周期或首次扫描，定时器状态位OFF，当前值保持。使能输入接通时，定时器状态位为OFF，当前值从0开始计数时间。使能输入断开，定时器状态位和当前值保持最后状态。使能输入再次接通时，当前值从上次的保持值继续计数，当累计当前值达到预设值时，定时器状态位为ON，当前值连续计数到32 767。在梯形图中，TONR指令是以功能框的形式编程，指令名称为TONR，它有两个输入端：IN为启动定时器输入端，PT为定时器的设定值输入端。当定时器的输入端IN为ON时，定时器开始工作计时；当定时器的当前值大于等于设定值时，定时器被置位，其常开触点接通，常闭触点断开，定时器继续计时，一直计时到最大值32 767。如果在定时器的当前值小于设定值时，IN变成OFF，TONR的值保持不变，当IN为ON时，TONR在当前值基础上继续计时，直至当前值大于等于设定值。

在语句表中，保持型接通延时定时器的指令格式为：TONR TXXX（定时器编号），PT。

图4-16　TONR指令的梯形图和语句表

例：　　TONR T0，1000

TONR指令的梯形图和语句表如图4-16所示。

当定时器T0的使能输入端I0.0为ON时，T0开始工作计时，定时器T0的当前寄存器从0开始增加。当I0.0为OFF时，T0的当前值保持。当I0.0再次为ON时，T0在当前值基础上继续计时，直至T0当前值大于等于设定值PT（图例为1s）时，T0的定时器状态位（bit）为ON，T0的常开触点闭合，使得Q0.3为ON。此时T0的当前值继续累加到最大值或T0复位。当定时器动作后，必须用复位指令R使定时器复位。即使I0.0为OFF时，T0也不会复位。

（3）断开延时定时器指令TOF（Off-Delay Timer）。

TOF指令用于输入断开后单一间隔的定时。系统上电或首次扫描时，定时器状态位（bit）为OFF，当前值为0。使能输入接通时，定时器状态位为ON，当前值为0。当使能输入由接通到断开时，定时器开始计数，当前值达到预设值时，定时器状态位OFF，当前值等于预设值，停止计数。TOF复位后，如果使能输入再有从ON到OFF的负跳变，则可实现再次启动。在梯形图中，TOF指令是以功能框的形式编程，指令名称为TOF，它有两个输入端：IN为启动定时器输入端，PT为定时器的设定值输入端。当定时器的输入端IN为ON时，定时器状态位为ON，但是定时器当前值为“0”。只有当I0.0为OFF时，定时器才开始计时，当定时器的当前值大于等于设定值时，定时器被复位，常开触点断开，常闭触点接通，定时器停止计时。

图4-17　TOF指令的梯形图和语句表

TOF指令的梯形图和语句表如图4-17所示。

在语句表中，接通延时定时器的指令格式为：TOF TXXX（定时器编号），PT。

例：　　　TOF T2，100

当定时器T2的使能输入端I0.0为ON时，T2的状态为ON，当I0.0为OFF时，T2开始工作计时，定时器T2的当前寄存器从0开始增加，直至当前值达到设定值PT，T2的状态位（bit）为OFF，当前值等于设定值，停止累加计数。在程序中也可以用复位指令R使定时器复位。

图4-18　定时器应用示例

对于S7-200系列PLC的定时器，必须注意的是：1ms、10ms、100ms定时器的刷新方式是不同的。1ms定时器由系统每隔1ms刷新一次，与扫描周期及程序处理无关，因而当扫描周期较长时，在一个周期内可能被多次刷新，其当前值在一个周期内不一定保持一致；10ms定时器则由系统在每个扫描周期开始时自动刷新，由于是每个扫描周期只刷新一次，故在每次程序处理期间，其当前值为常数；100ms定时器则在该定时器指令执行时才被刷新。

由于定时器内部刷新机制的原因，图4-18（a）所示定时器循环计时（自复位）电路若选用1ms或10ms精度的定时器，运行时会出现错误，而图4-18（b）所示电路可保证1ms、10ms、100ms三种定时器均运行正常。只有了解了三种定时器不同的刷新方式，才能编写出可靠的程序。

另外，1ms、10ms、100ms定时器的定时精度不同，其预设值必须大于最小需要的时间间隔。使用1ms定时器要确保至少56ms的时间间隔，预设值应大于57；使用10ms定时器要确保至少140ms的时间间隔，预设值应大于15；使用100ms定时器要确保至少2 100ms的时间间隔，预设值应大于22。

2）计数器指令

计数器用来累计输入脉冲的次数。计数器也是由集成电路构成，是应用非常广泛的编程元件，经常用来对产品进行计数。

S7-200计数器指令有三种类型：递增计数器指令CTU、增减计数器指令CTUD和递减计数器指令CTD，共计256个，可以根据实际情况和编程需要，对某个计数器的类型进行定义，编号为C0～C255。指令操作数有四个方面：编号、预设值、脉冲输入和复位输入。每个计数器只能使用一次，不能重复使用同一计数器的线圈编号。每个计数器有一个16位的当前值寄存器及一个状态位，最大计数值PV的数据类型为整数型INT，寻址范围为：VW、IW、QW、NW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、＊VD、＊AC、＊LD及常数。

（1）递增计数器指令CTU（Couter Up）

首次扫描CTU时，定时器状态位为OFF，当前值为0。脉冲输入的每个上升沿，计数器计数1次，当前值增加1个单位，当前值达到预设值时，计数器位ON，当前值继续计数到32 767停止计数。复位输入有效或执行复位指令，计数器自动复位，即计数器位OFF，当前值为0。在梯形图中，递增计数器以功能框的形式编程，指令名称CTU，它有CU、R和PV共三个输入端。PV为设定值输入，CU为计数脉冲的启动输入端，CU为ON时，在脉冲输入的每个上升沿，计数器计数1次，当前值寄存器增加1个单位，如果当前值达到预设值PV时，计数器状态位为ON，计数器动作，当前值继续递增计数，最大可达到32 767。CU由ON变为OFF时，计数器的当前值停止计数，并保持当前值不变；当CU又变为ON时，计数器在当前值基础上继续递增计数。R为复位输入有效或执行复位指令，当R端为ON时，计数器复位，即计数器状态位为OFF，当前值为0。也可以通过复位指令R使CTU计数器复位。

在语句表中，递增计数器的指令格式：CTU CXXX，PV

例：　　　CTU C20，3

递增计数器的梯形图、语句表和时序图如图4-19所示。

（2）递减计数器指令CTD（Couter Down）

首次扫描CTD时，定时器状态位为OFF，其当前值为设定值。在梯形图中，递减计数器以功能框的形式编程，指令名称CTD，它有CD、LD和PV共三个输入端。PV为设定值输入，CD为计数脉冲的启动输入端，CD为ON时，在脉冲输入的每个上升沿，计数器计数1次，当前值寄存器减1个单位，如果当前值减到预0时，计数器状态位为ON，计数器动作。计数器当前的值为0。R为复位输入有效或执行复位指令，当R端为ON，计数器复位，即计数器状态位为OFF，当前值为设定值。也可以通过复位指令R使CTD计数器复位。

在语句表中，递减计数器的指令格式：CTD CXXX，PV

例：　　　CTD C40，4

图4-19　递增计数器的梯形图、语句表和时序图

递减计数器的梯形图、语句表和时序图如图4-20所示。

图4-20　递减计数器的梯形图、语句表和时序图

（3）增减计数器指令CTUD（Couter Up/Down）

首次扫描CTUD时，其状态位为OFF，其当前值为0。在梯形图中，递增计数器以功能框的形式编程，指令名称CTUD，它有2个脉冲输入端CU和CD，1个设定值输入端PV和1个复位输入端R。CU为递增计数脉冲的输入端，在CU的脉冲输入的每个上升沿，计数器计数1次，当前值寄存器增加1个单位，CD为递减计数脉冲的输入端，在CD的脉冲输入的每个上升沿，计数器计数1次，当前值寄存器递减1个单位。如果当前值达到预设值PV时，计数器状态位为ON，计数器CTUD动作。R为复位输入有效或执行复位指令，当R端为ON，计数器CTUD复位，即计数器CTUD状态位为OFF，当前值为0。也可以通过复位指令R使CTUD计数器复位。

增减计数器的计数范围为-32 768～32 767。当CTUD计数到最大值32 767后，如CU端又有计数脉冲输入，在这个计数脉冲的上升沿，使当前值寄存器跳变到最小值-32 768；反之，在当前值为最小值-32 768后，如CD端又有计数脉冲输入，在这个计数脉冲的上升沿，使当前值寄存器跳变到最大值32 767。

在语句表中，增减计数器的指令格式：CTUD CXXX，PV

例：　　　CTUD C30，5

增减计数器的梯形图、语句表和时序图如图4-21所示。

图4-21　增减计数器的梯形图、语句表和时序图

3）比较指令

比较指令是将两个操作数IN1和IN2按指定的条件作比较，条件成立时触点就闭合。比较运算符有：等于（＝）、大于等于（≥）、小于等于（≤）、大于（＞）、小于（＜）、不等于（＜＞）。在梯形图中，比较指令是以常开触点的形式编程的，在常开触点的中间注明比较参数和比较运算符。当比较的结果为真时，该动触点就闭合。在功能块图中，比较的结果是以功能框的形式编程的。当比较的结果为真时，输出接通。在语句表中，比较指令是与基本逻辑指令LD、A和O进行组合后编程的。当比较的结果为真时，PLC将栈顶置1。

比较指令的类型有：字节（BYTE）比较、整数（INT）比较、双字整数（DINT）比较和实数（REAL）比较。操作数IN1和IN2的寻址范围见表4-11。

表4-11　比较指令的操作数IN1和IN2的寻址范围