PLC 中計數(shù)器的教學應用研究

常 芳 王 洪

（湖南瀟湘技師學院 湖南 永州425000）

PLC 中計數(shù)器是用來累計輸入脈沖次數(shù)的，在實際應用中用來對產(chǎn)品進行計數(shù)或完成復雜的邏輯控制任務。 計數(shù)器的使用與定時器的使用基本相似，編程時輸入它的計數(shù)設定值，計數(shù)器累計它的脈沖輸入端信號上升沿的個數(shù)。 當達到設定值時， 計數(shù)器發(fā)生動作，以便完成計數(shù)控制任務。 對初學者而言，往往難以理解，教師在教學過程中也難以講解。 本文以三菱FX2N 系列為例，舉例闡述PLC 中計數(shù)器的教學。

三菱FX2N 系列PLC 中計數(shù)器分為內(nèi)部計數(shù)器和高速計數(shù)器兩大類， 設定值與定時器一樣，有常數(shù)K 直接設定方法和數(shù)據(jù)寄存器D 間接設定方法。根據(jù)生產(chǎn)實際應用的工藝控制要求，選用不同的計數(shù)器，通過編程以達到產(chǎn)品計數(shù)或邏輯控制。

內(nèi)部計數(shù)器

內(nèi)部計數(shù)器是在執(zhí)行掃操作時對內(nèi)部信號（X、Y、M、T 等）進行計數(shù)。內(nèi)部輸入信號的接通和斷開時間比PLC 掃描周期稍長， 輸入信號頻率比較低，通俗講就是計數(shù)信號輸入時，通斷1 次計數(shù)器計1個數(shù)。

（一）16bit 通用計數(shù)器工作原理講解

圖1 16bit 通用計數(shù)器工作原理圖

16bit 通用計數(shù)器有100 個點（C0～C99）。 在原理講述前，首先將多媒體、PLC 等相應的教學設施連接好，將圖1 所示的示例程序輸入到PLC 中，講述工作原理后運行程序并監(jiān)視， 讓學生觀察計數(shù)器C0和輸出繼電器Y000 的運行狀態(tài)。運行程序講解時， 分五步進行，第一步：始終接通X000，讓學生觀察C0 當前的運行狀態(tài) （C0 為0）；第二步：當計數(shù)器計數(shù)C0 到3 次時，斷開PLC 電源，讓學生觀察C0 的當前狀態(tài)（C0 為0）；第三步：計數(shù)器C0 達到設定值， 讓學生觀察定時器C0 和Y000 的當前狀態(tài)（C0為5，Y000 輸出）；第四步：在達到設定值的基礎上，計數(shù)信號繼續(xù)輸入，觀察定時器C0 的當前狀態(tài)（C0仍然為5，沒有變化）；第五步：接通X001， 讓學生觀察定時器C0 和Y000 的當前狀態(tài) （C0 為0，Y000沒有輸出）。

（二）16bit 失電保持計數(shù)器工作原理講解

圖2 16bit 失電保持計數(shù)器工作原理圖

失電保持計數(shù)器有100 個點（C100～C199）。同理，將圖2 所示的示例程序輸入到PLC 中，并講述工作原理。運行程序并監(jiān)視，讓學生觀察計數(shù)器C100 和輸出繼電器Y000的運行狀態(tài)。 運行該程序講解時，分四步進行， 第一步： 當計數(shù)器計數(shù)C100 到3 次時， 斷開PLC 電源，讓學生觀察C100 的當前狀態(tài)（C100為3）；第二步：在第一步的基礎上使計數(shù)器C100 達到設定值，讓學生觀察定時器C100 和Y000 的當前狀態(tài) （C100 為5，Y000 輸出）； 第三步：在達到設定值的基礎上，計數(shù)信號繼續(xù)輸入， 觀察定時器C0 的當前狀態(tài) （C100 仍然為5， 沒有變化）；第四步：接通X011，讓學生觀察定時器C100 和Y000 的當前狀態(tài)（C100 為0，Y000 沒有輸出）。

（三）32bit 雙向計數(shù)器工作原理講解

32bit 計數(shù)器有通用雙向計數(shù)器20 個 點（C200～C219），失電 保持 雙 向 計 數(shù) 器15 個 點 （C220 ～C234）。 32bit 計數(shù)器不像16bit 計數(shù)器， 計數(shù)設定值只能是正數(shù)，它可以為正也可以為負，計數(shù)也具有增、減計數(shù)的雙向計數(shù)功能，但是計數(shù)的方向取決于的特殊輔助繼電器M8200～M8234 的設定， 即對應的特殊輔助繼電器M8200 ～M8234 置ON 為減計數(shù)，置OFF 為增計數(shù)。 下面以通用雙向計數(shù)器為例，說明32bit 雙向計數(shù)器的教學。

由于32bit 雙向計數(shù)器具有雙向計數(shù)功能，設定值可正可負。 因此， 在講述時要分設定值為正和為負兩種情況講述， 以使學生充分理解。

設定值為正 將下頁圖3 所示的示例程序輸入到PLC 中，并講述工作原理。 運行程序并監(jiān)視，讓學生觀察計數(shù)器C200 和輸出繼電器Y000 的運行狀態(tài)。 運行程序講解時，分六步進行，第一步：使X012斷開， 計數(shù)信號X014 輸入1 次，讓學生觀察C200 的計數(shù)值變化 （此時應為增計數(shù)，C200 為1）； 第二步： 在當計數(shù)器計數(shù)C200 到達設定值時，觀察C200 和Y000 的當前狀態(tài)（C200 為5，Y000 輸出）；第三步：在達到設定值的基礎上，計數(shù)信號繼續(xù)輸入2 次，觀察定時器C200與Y000 的當前狀態(tài) （C200 為7，Y000 輸出）；第四步：接通X012，計數(shù)信號X014 輸入1 次， 讓學生觀察C200 的計數(shù)值變化 （此時應為減計數(shù)，C200 為6）；第五步：計數(shù)信號繼續(xù)輸入， 當C200 的數(shù)值小于設定值時， 觀察定時器C200 與Y000 的當前狀態(tài) （C200 數(shù)值小于設定值5，Y000 沒有輸出）； 第六步：接通X013，讓學生觀察定時器C200 和Y000 的 當 前 狀 態(tài)（C200為0，Y000 沒有輸出）。

圖3 32bit 雙向計數(shù)器正值工作圖

圖4 32bit 雙向計數(shù)器負值工作圖

設定值為負 將圖3 所示的示例程序C200 的設定值修改為K-5 輸入到PLC 中，運行程序并監(jiān)視， 讓學生觀察計數(shù)器C200 和輸出繼電器Y000 的運行狀態(tài)， 如圖4 所示。 運行該程序講解時，分五步進行，第一步：接通X012，計數(shù)信號X014 輸入5 次， 觀察C200 和Y000 的 當 前 狀 態(tài) （C200 為-5，Y000 沒有輸出），然后繼續(xù)計數(shù)信號輸入2 次 （C200 為-7，Y000 沒有輸出）；第二步：斷開X012，輸入計數(shù)信號， 當計數(shù)器計數(shù)C200 到達設定值時， 觀察C200 和Y000的當前狀態(tài) （C200 為-5，Y000 輸出），然后繼續(xù)輸入信號2 次，觀察C200 和Y000 的 當 前 狀 態(tài)（C200為-3，Y000 輸出）； 第三步： 接通X012， 計數(shù)信號繼續(xù)輸入2 次，觀察定時器C200 與Y000 的當前狀態(tài)（C200 為-5，Y000 輸出），然后繼續(xù)輸入信號1 次， 觀察C200 和Y000 的 當 前 狀 態(tài) （C200 為-6，Y000 沒有輸出）；第四步：重復第二步和第三步， 仔細觀察C200 和Y000 的當前狀態(tài)； 第五步：X013，讓學生觀察定時器C200 和Y000的當前狀態(tài)（C200 為0，Y000 沒有輸出）。

在講述32bit 雙向計數(shù)器時，應注意：（1）強調(diào)計數(shù)器的計數(shù)方向與特殊輔助繼電器的對應關系。（2） 計數(shù)器的值設定為負時，PLC第一次運行， 計數(shù)方向應當先為負，即小于設定負值。

對于32bit 失電保持雙向計數(shù)器的講解與16bit 失電保持計數(shù)器方法相同。

高速計數(shù)器

FX2N 有C235～C255 共21 點高速計數(shù)器，也是32bit，對應的特殊輔助繼電器為M8235～M8255。高速計數(shù)器與內(nèi)部計數(shù)器相比除允許輸入頻率高之外，應用也更為靈活，高速計數(shù)器均有斷電保持功能，通過參數(shù)設定也可變成非斷電保持。 適合用來作為高速計數(shù)器計數(shù)信號輸入的PLC 輸入端口有X0～X7。 X0～X7 不能重復使用，即某一個信號輸入端已被某個高速計數(shù)器占用，它就不能再用于其他高速計數(shù)器的信號輸入端，也不能作為它用。 各高速計數(shù)器對應的輸入端如下頁表1 所示。 U 表示加計數(shù)信號輸入，D 為減計數(shù)信號輸入，A 表示A 相計數(shù)信號輸入，B為B 相計數(shù)信號輸入，R 為復位輸入，S 為啟動輸入。 X6、X7 只能用作啟動信號，而不能用作計數(shù)信號輸入。

高速計數(shù)器可以通過兩個示例程序來進行講解。

（一）1 相1 計數(shù)輸入高速計數(shù)器

將圖5 的示例程序輸入到PLC 中，運行程序并監(jiān)視，讓學生觀察計數(shù)器C235 和輸出繼電器Y000 的運行狀態(tài)。 運行該程序講解時，應分五步進行，第一步通斷X011 若干次， 觀察C235 和Y000的當前狀態(tài)（C235 沒有變化，Y000沒有輸出）；第二步斷開X011。 通斷X000 計數(shù)信號輸入端若干次，觀察C235 和Y000 的當前狀態(tài)（C235 沒 有 變 化，Y000 沒 有 輸出）；第三步接通X011，然后通斷X000 計數(shù)信號輸入端20 次，觀察定時器C235 與Y000 的當前狀態(tài)（C235 為20，Y000 輸出）， 說明高速計數(shù)器必須要求哪個計數(shù)器計數(shù)，必須要選擇，而且計數(shù)信號輸入必須按照表1 中規(guī)定的計數(shù)信號端信號輸入；第四步斷開PLC 電源后，再恢復電源，讓學生觀察定時器C235 和Y000 的當前狀態(tài)（C235 為20，Y000 輸出）， 說明高速計數(shù)器均有斷電保持功能；第五步接通X012， 讓學生觀察定時器C235 和Y000 的 當 前 狀 態(tài)（C235為0，Y000 沒有輸出）；如果減計數(shù)只需接通X010 使對應的特殊輔助繼電器M8235 通電即可。

（二）1 相2 計數(shù)輸入高速計數(shù)器

將圖6 所示的示例程序輸入到PLC 中，運行程序并監(jiān)視，讓學生觀察計數(shù)器C249 和輸出繼電器Y000 的運行狀態(tài)。 運行該程序講解時，應分四步進行，第一步：接通X011， 通斷X000 計數(shù)信號輸入端若干次，觀察C249 和Y000的當前狀態(tài)（C249 沒有變化，Y000沒有輸出）；第二步：接通X011，接通X006，然后通斷X000 計數(shù)信號輸入端20 次， 觀察定時器C249與Y000 的當前狀態(tài)（C249 為20，Y000 輸出），說明高速計數(shù)器在表1 中有規(guī)定的置位輸入端口時，也必須接通， 否則無法計數(shù)； 第三步：接通X012，讓學生觀察定時器C249 和Y000 的 當 前 狀 態(tài)（C249為0，Y000 沒有輸出）， 然后重復第二步，再接通X002，讓學生觀察定時器C249 和Y000 的當前狀態(tài)（C249 為0，Y000 沒 有 輸 出），說明高速計數(shù)器在表1 中有規(guī)定的復位輸入端口時， 在編輯程序時不需要圖6 所示中的第9 句復位程序； 第四步： 接通X010， 接通X006，然后通斷X000 計數(shù)信號輸入端， 觀察定時器C249 的變化（C249 仍 然 增 計 數(shù)）， 再 斷 開X010， 通斷X001 計數(shù)信號輸入端， 觀察定時器C249 的變化（C249 減計數(shù)）， 說明高速計數(shù)器在下頁表1 中有規(guī)定的減計數(shù)輸入端口時， 計數(shù)方向與對應特殊輔助繼電器無關。

圖6 高速計數(shù)器1 相2 輸入圖

表1 高速計數(shù)器簡表

通過以上示例程序對比講解，高速計數(shù)與普通計數(shù)相比要注意以下幾點：（1）高速計數(shù)輸入是指定的；不是所有輸入點都可以；（2）輸入頻率比較低的還是不要用高速計數(shù)；（3）高速計數(shù)的數(shù)據(jù)一般都是32bit 的；（4）對應的所有高速計數(shù)頻率相加不能大于PLC 所允許的最大值。

在整個教學過程中，建議注意以下兩點來保證整個教學效果：（1）注重多媒體等教學設施的充分運用。 （2）注重講解和練習的穿插進行，使得學生在課堂上的知識得到充分理解。

[1]三菱（Mitsubish）.三菱微型可編程序控制器編程手冊[S].2009.

[2]王國海.可編程序控制器及其應用[M].北京：中國勞動與社會保障出版社，2007.

[3]余日東.PLC 課程教學改革的探索與實踐[J].職業(yè)教育研究，2007（5）.