PLC 中計數器的教學應用研究

常 芳 王 洪

（湖南瀟湘技師學院 湖南 永州425000）

PLC 中計數器是用來累計輸入脈沖次數的，在實際應用中用來對產品進行計數或完成復雜的邏輯控制任務。 計數器的使用與定時器的使用基本相似，編程時輸入它的計數設定值，計數器累計它的脈沖輸入端信號上升沿的個數。 當達到設定值時， 計數器發生動作，以便完成計數控制任務。 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 中計數器的教學。

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

內部計數器

內部計數器是在執行掃操作時對內部信號（X、Y、M、T 等）進行計數。內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，通俗講就是計數信號輸入時，通斷1 次計數器計1個數。

（一）16bit 通用計數器工作原理講解

圖1 16bit 通用計數器工作原理圖

16bit 通用計數器有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視， 讓學生觀察計數器C0和輸出繼電器Y000 的運行狀態。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 （C0 為0）；第二步：當計數器計數C0 到3 次時，斷開PLC 電源，讓學生觀察C0 的當前狀態（C0 為0）；第三步：計數器C0 達到設定值， 讓學生觀察定時器C0 和Y000 的當前狀態（C0為5，Y000 輸出）；第四步：在達到設定值的基礎上，計數信號繼續輸入，觀察定時器C0 的當前狀態（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 （C0 為0，Y000沒有輸出）。

（二）16bit 失電保持計數器工作原理講解

圖2 16bit 失電保持計數器工作原理圖

失電保持計數器有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。運行程序并監視，讓學生觀察計數器C100 和輸出繼電器Y000的運行狀態。 運行該程序講解時，分四步進行， 第一步： 當計數器計數C100 到3 次時， 斷開PLC 電源，讓學生觀察C100 的當前狀態（C100為3）；第二步：在第一步的基礎上使計數器C100 達到設定值，讓學生觀察定時器C100 和Y000 的當前狀態 （C100 為5，Y000 輸出）； 第三步：在達到設定值的基礎上，計數信號繼續輸入， 觀察定時器C0 的當前狀態 （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（C100 為0，Y000 沒有輸出）。

（三）32bit 雙向計數器工作原理講解

32bit 計數器有通用雙向計數器20 個 點（C200～C219），失電 保持 雙 向 計 數 器15 個 點 （C220 ～C234）。 32bit 計數器不像16bit 計數器， 計數設定值只能是正數，它可以為正也可以為負，計數也具有增、減計數的雙向計數功能，但是計數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，置OFF 為增計數。 下面以通用雙向計數器為例，說明32bit 雙向計數器的教學。

由于32bit 雙向計數器具有雙向計數功能，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。 運行程序并監視，讓學生觀察計數器C200 和輸出繼電器Y000 的運行狀態。 運行程序講解時，分六步進行，第一步：使X012斷開， 計數信號X014 輸入1 次，讓學生觀察C200 的計數值變化 （此時應為增計數，C200 為1）； 第二步： 在當計數器計數C200 到達設定值時，觀察C200 和Y000 的當前狀態（C200 為5，Y000 輸出）；第三步：在達到設定值的基礎上，計數信號繼續輸入2 次，觀察定時器C200與Y000 的當前狀態 （C200 為7，Y000 輸出）；第四步：接通X012，計數信號X014 輸入1 次， 讓學生觀察C200 的計數值變化 （此時應為減計數，C200 為6）；第五步：計數信號繼續輸入， 當C200 的數值小于設定值時， 觀察定時器C200 與Y000 的當前狀態 （C200 數值小于設定值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（C200為0，Y000 沒有輸出）。

圖3 32bit 雙向計數器正值工作圖

圖4 32bit 雙向計數器負值工作圖

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，運行程序并監視， 讓學生觀察計數器C200 和輸出繼電器Y000 的運行狀態， 如圖4 所示。 運行該程序講解時，分五步進行，第一步：接通X012，計數信號X014 輸入5 次， 觀察C200 和Y000 的 當 前 狀 態 （C200 為-5，Y000 沒有輸出），然后繼續計數信號輸入2 次 （C200 為-7，Y000 沒有輸出）；第二步：斷開X012，輸入計數信號， 當計數器計數C200 到達設定值時， 觀察C200 和Y000的當前狀態 （C200 為-5，Y000 輸出），然后繼續輸入信號2 次，觀察C200 和Y000 的 當 前 狀 態（C200為-3，Y000 輸出）； 第三步： 接通X012， 計數信號繼續輸入2 次，觀察定時器C200 與Y000 的當前狀態（C200 為-5，Y000 輸出），然后繼續輸入信號1 次， 觀察C200 和Y000 的 當 前 狀 態 （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； 第五步：X013，讓學生觀察定時器C200 和Y000的當前狀態（C200 為0，Y000 沒有輸出）。

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

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

高速計數器

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

高速計數器可以通過兩個示例程序來進行講解。

（一）1 相1 計數輸入高速計數器

將圖5 的示例程序輸入到PLC 中，運行程序并監視，讓學生觀察計數器C235 和輸出繼電器Y000 的運行狀態。 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（C235 沒有變化，Y000沒有輸出）；第二步斷開X011。 通斷X000 計數信號輸入端若干次，觀察C235 和Y000 的當前狀態（C235 沒 有 變 化，Y000 沒 有 輸出）；第三步接通X011，然后通斷X000 計數信號輸入端20 次，觀察定時器C235 與Y000 的當前狀態（C235 為20，Y000 輸出）， 說明高速計數器必須要求哪個計數器計數，必須要選擇，而且計數信號輸入必須按照表1 中規定的計數信號端信號輸入；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（C235 為20，Y000 輸出）， 說明高速計數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（C235為0，Y000 沒有輸出）；如果減計數只需接通X010 使對應的特殊輔助繼電器M8235 通電即可。

（二）1 相2 計數輸入高速計數器

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

圖6 高速計數器1 相2 輸入圖

表1 高速計數器簡表

通過以上示例程序對比講解，高速計數與普通計數相比要注意以下幾點：（1）高速計數輸入是指定的；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；（3）高速計數的數據一般都是32bit 的；（4）對應的所有高速計數頻率相加不能大于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].職業教育研究，2007（5）.