S7-1200 计数器
S7-1200的计数器为IEC计数器,用户程序中可以使用的计数器数量仅受CPU的存储器容量限制。
这里所说的是软件计数器,最大计数速率受所在OB的执行速率限制。指令所在OB的执行频率必须足够高,以检测输入脉冲的所有变化,如果需要更快的计数操作,请参考高速计数器(HSC)。
注:S7-1200的IEC计数没有计数器号(即没有C0、C1这种带计数器号的计数器)。
S7-1200的计数器包含3种计数器,指令位置参见图1:
1.计数器(CTU)
2.减计数器(CTD)
3.加减计数器(CTUD)
图1 指令位置
对于每种计数器,计数值可以是任何整数数据类型,并且需要使用每种整数对应的数据类型的DB结构(见表1)或背景数据块来存储计数器数据。计数器引脚参考表2,计数器使用及时序图参考表3(本文均以INT计数器为例)。
表1 计数器类型及范围
整数类型 | 计数器类型 | 计数器类型(TIA博途V14开始) | 计数范围 | ||
SINT | IEC_SCOUNTER | CTU_SINT | CTD_SINT | CTUD_SINT | -128~127 |
INT | IEC_COUNTER | CTU_INT | CTD_INT | CTUD_INT | -32768~32767 |
DINT | IEC_DCOUNTER | CTU_DINT | CTD_DINT | CTUD_DINT | -2147483648~2147483647 |
USINT | IEC_USCOUNTER | CTU_USINT | CTD_USINT | CTUD_USINT | 0~255 |
UINT | IEC_UCOUNTER | CTU_UINT | CTD_UINT | CTUD_UINT | 0~65535 |
UDINT | IEC_UDCOUNTER | CTU_UDINT | CTD_UDINT | CTUD_UDINT | 0~4294967295 |
表2 计数器引脚汇总
输入的变量 | |||
名称 | 说明 | 数据类型 | 备注 |
CU | 加计数输入脉冲 | BOOL | 仅出现在CTU、CTUD |
CD | 减计数输入脉冲 | BOOL | 仅出现在CTD、CTUD |
R | CV清0 | BOOL | 仅出现在CTU、CTUD |
LD | CV设置为PV | BOOL | 仅出现在CTD、CTUD |
PV | 预设值 | 整数 | 仅出现在CTU、CTUD |
输出的变量 | |||
名称 | 说明 | 数据类型 | 备注 |
Q | 输出位 | BOOL | 仅出现在CTU、CTD |
QD | 输出位 | BOOL | 仅出现在CTUD |
QU | 输出位 | BOOL | 仅出现在CTUD |
CV | 计数值 | 整数 |
表3计数器使用及时序图
指令 | 说明 | 时序图 |
加计数 LAD: SCL:CTU |
当CU从“0”变为“1”,CV增加1; 当CV=PV时,Q输出“1”,此后当CU从“0”变为“1”,Q保持输出“1”,CV继续增加1直到达到计数器指定的整数类型的最大值。; 在任意时刻,只要R为“1”时,Q输出“0”,CV立即停止计数并回到0; |
减计数 LAD: SCL:CTD |
当CD从“0”变为“1”,CV减少1; 当CV=0时,Q输出“1”,此后当CU从“0”变为“1”,Q保持输出“1”,CV继续减少1直到达到计数器指定的整数类型的最小值; 只要LD为“1”时,Q输出“0”,CV立即停止计数并回到PV值; |
加减计数 LAD: SCL:CTUD |
当CU从“0”变为“1”,CV增加1; 当CD从“0”变为“1”,CV减少1; 当CV>=PV时,QU输出“1”;当CV CV的上下限取决于计数器指定的整数类型的最大值与最小值; 只要R为“1”时,QD输出“1”,CV立即停止计数并回到0; 只要LD为“1”时,QU输出“1”,CV立即停止计数并回到PV值。 |
S7-1200 计数器创建
S7-1200计数器创建有以下几种方法:
1. 指令直接拖入块中,自动生成计数器的背景数据块,该块位于“系统块>程序资源”中,参见图2。需要在指令中修改计数值类型。
图2 自动生成计数器的背景数据块
2. 指令直接拖入FB块中,生成多重背景,参见图3。多重背景的数据类型在TIA博途V14之前是IEC_COUNTER类型,从TIA博途V14开始是CTU_INT、CTD_INT、CTUD_INT等类型(取决于指令)。
图3 多重背景
3. 指令直接拖入FB、FC块中,生成参数实例,从TIA博途V14开始,参见图4。
图4 参数实例
4. 在DB块、FB的静态变量、FC和FB的INOUT变量中新建IEC_COUNTER、CTU_INT、CTD_INT、CTUD_INT类型变量,在程序中将计数器指令拖入块中时,在弹出的“调用选项”页面点击“取消”按钮,之后将该建好的变量填入指定位置。
(1) DB块中新建IEC_COUNTER等类型变量(LAD/FBD),如果是IEC_COUNTER等类型变量的数组,S7-1200从V2.0版本开始支持,参见图5、6。
图5 DB块中的定义
图6 计数器使用
(2) FB的静态变量中新建IEC_COUNTER等类型变量(LAD/FBD),如果是IEC_COUNTER等类型变量的数组,S7-1200从V2.0版本开始支持,参见图7。
图7 静态变量中定义
(3) FC和FB的INOUT变量中新建IEC_COUNTER等类型变量(LAD/FBD),如果是IEC_COUNTER等类型变量的数组,S7-1200从V2.0版本开始支持,从TIA博途V14开始支持IEC_COUNTER等类型变量的变长数组(ARRAY[#]),参见图8。
图8 INOUT中定义
(4) 以上三种方法的SCL版本,从TIA博途V14开始支持,参见图9。
图9 SCL中使用
从以上四个示例可以看出,IEC_COUNTER、CTU_INT、CTD_INT、CTUD_INT四种数据类型没有本质的区别,可以互换使用,为使得程序明确,建议只使用计数器对应名字的数据类型。
5. 在插入DB时,选择IEC_COUNTER类型的数据块,将该数据块填在指令上方。此种方法生成的数据块等同于第一种的背景数据块,位于“系统块>程序资源”中,从TIA博途V11开始,参见图10.
图10 新建IEC_COUNTER类型DB
S7-1200 计数器常见问题
1. 为什么计数器不计数?
答:可能原因如下:
(1)计数器的输入位(CU、CD)需要有电平信号的跳变,计数器才会计数。如果保持不变的信号作为输入位是不会开始计数的。
(2)计数器的背景数据块重复使用。
2. 如何编程自复位计数器并产生脉冲?
答:正确答案见图11,错误答案见图12、13。
图11 正确程序
图12 错误程序1
图13 错误程序2
正确原因:当计数值达到10,"DB77".Static_15(False)作为计数器R的输入,并没有复位,Q输出"DB77".Static_15为True,在下一周期时执行复位指令,使得计数值清零,之后Q输出"DB77".Static_15为False,实现自复位计数器并产生脉冲。
错误1原因:当计数值达到10,首先置位"数据块_2".QU,紧接着"数据块_2".QU作为计数器R的输入,使得计数值清零,同时复位"数据块_2".QU,在下一网络段"DB77".Static_15依然是False,无法实现脉冲。
错误2原因:当计数值达到10,"数据块_2".CV=10,紧接着"数据块_2".CV与"数据块_2".PV的比较结果(True)作为计数器R的输入,使得计数值清零,同时复位"数据块_2".QU,在下一网络段"DB77".Static_15依然是False,无法实现脉冲。
从例子可知,计数器的执行是先处理输入,再处理输出,在指令块执行过程中,内部变量(例如QU、CV)可能出现多次变化。