西門子S71200計數器在產品數量檢測中的應用

何淼

（陜西國防工業職業技術學院，陜西 西安 710300）

西門子S7—1200有著很多強大的功能，配有PROFINET集成接口、靈活的擴展能力以及具有集成工藝特點，能夠提供簡易的通信和行之有效的解決方案，供多種工藝任務的需求，特別是能夠提供多種應用所需的特性各異的自動化需求。其中，計數器是S7—1200提供的一種用來累計輸入脈沖個數的編程元件，在實際應用中用于對產品進行計數或完成復雜邏輯控制任務。

1 接通延時計數器的使用

在S7—1200的PLC中，可以使用計數器指令對內部程序事件和外部過程事件進行計數。每個計數器都使用數據塊中存儲的結構來保存計數器數據。用戶在編輯器中放置計數器指令時分配相應的數據塊。

S7—1200PLC有3種計數器：加計數器CTU、減計數器CTD、加減計數器CTUD。在調用指令時，系統會自動生成保持計數器數據的背景數據塊。這些指令屬于軟件計數器，其最大計數速率受其所在的OB的執行速率限制。如果需要速率更高的計數器，可以使用CPU內置的高數計數器。選用西門子S7—1200加計數器CTU，在完成CTU用法探討后，通過分析自動線上產品數量檢測裝置的控制要求，分配其I/O，設計其梯形圖，最終完成自動生產線上產品數量檢測的PLC控制。

1.1 計數器指令

本文選用CPU為1214C DC/DC/DC的西門子S7—1200PLC，編程軟件用博途V15。在博途V15環境下添加計數器時，先在項目樹中，打開OB1，然后在指令樹中，拖拽CTU計數器指令到程序段中，系統自動打開背景數據塊選擇對話框，單擊確認按鈕，采用默認設置，系統就會給計數器自動分配背景數據塊，如圖1所示。

圖1 CTU計數器

在圖1中，%DB1“IEC_Counter_0_DB”為計數器背景數據塊，由系統自動生成；單擊“Int”可以選擇計數器的數據類型（Int、SInt、DInt、UInt、USInt、UDInt等），計數器的計數范圍取決于所選的數據類型；CU為計數器的脈沖輸入端，即啟動計數器的條件；PV為計數器的預設值；R為計數器的復位端；CV為存儲計數器當前值的地址；Q為計數器的輸出值。

1.2 計數器工作過程

S7—1200計數器使用一個存儲在數據塊中的結構來保持計數器數據。在工作區中，放置定期器指令時要求分配該數據塊，也就是說使用計數器時，要為其分配背景數據塊。下面利用時序圖2，說明接通計數器的工作過程。

圖2 計數器的時序圖

圖2是計數值為無符號整數的CTU時序圖（其中預設值PV=3），每當計數器的脈沖輸入端CU的值從0變為1時，加計數器的當前值CV=CV+1。當CV≥PV時，計數器的輸出端被置為1。這時若再加計數器脈沖，計數器的當前值仍然不斷增加，直到所選計數器數據類型的范圍限值。當復位端R的值從0變為1，計數值的當前值和輸出狀態就重置為0。

2 計數器控制產品數量檢測

2.1 控制要求

自動生產線上產品數量檢測裝置控制要求如下。啟動按鈕、停止按鈕控制電機的運動，電機拖動傳送帶運轉，以驅動傳送帶傳輸工件，光電傳感器檢測通過產品的數量，每湊夠3個產品，機械手動作1次，進行包裝，機械手動作后延時2s，把機械手電磁鐵切斷。

2.2 I/O分配

根據自動生產線上產品數量檢測裝置的控制要求可知，有啟動按鈕、停止按鈕、光電傳感器共計3個數字量輸入，有電機、機械手共計2個數字量輸出，因此本文選擇的CPU為1214C DC/DC/DC的西門子S7—1200PLC可以滿足其硬件要求，表1是產品數量檢測的I/O分配表。

表1 產品數量檢測的I/O分配表

2.3 梯形圖

在設計產品數量檢測的梯形圖時，先借助輔助繼電器M，利用“啟保停”編程方法，實現M0.0的啟動和停止；然后用M0.0啟動電機運動；用M0.0與光電傳感器I0.2作為計數器CTU的脈沖輸入端，而計數器CTU的復位端則用定時器TON的常閉觸點或M0.0接通一次的信號；再用計數器的常開觸點使機械手Q0.1得電，并且同時驅動5s開始計時TON；最后用TON的常閉觸點斷開Q0.1，使機械手停止運動。

2.4 系統調試

打開博途V15編程軟件，首先創建新項目，在“設備組態”中，選擇控制器的PLC類型、CPU型號、CPU訂貨號和PLC版本號，然后完成以太網地址的設置，再在“程序塊—Main—OB1”中，輸入圖3設計的梯形圖，最后再分別將項目樹中的“設備組態”和“OBI梯形圖”下載到PLC中。此時，只需根據產品數量檢測的I/O分配，完成其PLC的外部接線后，按下啟動按鈕I0.0閉合，M0.0線圈得電并自鎖，其常開觸點閉合，Q0.0線圈得電，傳送帶電機運轉；隨著傳送帶的運動，光電傳感器每檢到一個工件都會給計數器CTU脈沖，當脈沖數為3時，CTU輸出狀態置位為1，其常開觸點閉合，O0.1得電，機械手把貨物抓走，與此同時，定時器TON開始計時，5秒后O0.1斷開，機械手復位。當按下停止按鈕時，電機停止運轉。

圖3 梯形圖

3 結語

本文在檢測自動線上產品的數量時，采用S7—1200的CTU計數器，從CTU計數器的使用、程序設計和系統調試3個方面進行分析、設計和論證，從而證明采用CTU計數器設計的控制自動生產線產品數量檢測的PLC程序，不但滿足了控制要求。實現產品數量檢測的目的，而且系統精確度高、修改和監視也方便。