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西门子S7-1200 PLC计数器详解

一、计数器类型及功能

1. CTU（向上计数器）

   • 功能：当输入信号（CU）从0变1时，当前值（CV）加1；当CV ≥ 预设值（PV）时，输出Q置1。
   • 复位条件：复位信号（R）为1时，CV清零，Q置0。
   • 应用场景：产品包装计数、电机启动次数统计。

2. CTD（向下计数器）

   • 功能：当输入信号（CD）从0变1时，当前值（CV）减1；当CV ≤ 0时，输出Q置1。
   • 复位条件：装载信号（LD）为1时，CV恢复为预设值（PV），Q置0。
   • 应用场景：物料库存减少、剩余工位计数。

3. CTUD（双向计数器）

   • 功能：支持双向计数，CU触发时CV+1，CD触发时CV-1；当CV ≥ PV时QU置1，CV ≤ 0时QD置1。
   • 复位条件：R=1时CV清零，LD=1时CV重置为PV。
   • 应用场景：仓库库存管理（入库+1，出库-1）。

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二、学习路径

1. 基础知识

   • 掌握PLC工作原理（输入→处理→输出）、数据类型（如Int、DInt）。
   • 熟悉TIA Portal软件界面：硬件组态、程序块（OB/FB/FC）、变量表。

2. 指令系统学习

   • 在TIA Portal中查看计数器指令的文档（按F1键）。
   • 理解计数器参数：
     • PV：预设值（如10次触发后动作）。
     • CV：当前值（存储在DB或M区）。
     • Q：输出状态（布尔量）。

3. 实践操作

   • 模拟仿真：使用PLCSIM模拟器测试计数器逻辑。
   • 硬件调试：连接PLC，通过HMI监控CV变化。

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三、使用方法（附例子）

例1：CTU实现产品计数

// 梯形图逻辑
Network 1:I0.0（传感器信号）--(CU)CTU C0PV=10R=I0.1（复位按钮）Q=Q0.0（满箱指示灯）

• 功能：每检测到一个产品（I0.0上升沿），C0.CV+1；当计数达10，Q0.0亮；按下I0.1复位。

例2：CTD控制物料取出

Network 1:I0.2（取出信号）--(CD)CTD C1PV=20LD=I0.3（重新装载）Q=Q0.1（库存空报警）

• 功能：每次取出物料（I0.2上升沿），C1.CV-1；当CV=0时Q0.1报警；I0.3按下时CV重置为20。

例3：CTUD管理仓库库存

Network 1:I0.4（入库）--(CU)CTUD C2I0.5（出库）--(CD)PV=100R=I0.6QU=Q0.2（库存满）QD=Q0.3（库存空）

• 功能：入库时CV+1，出库时CV-1；当CV≥100时Q0.2报警，CV≤0时Q0.3报警。

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西门子 S7 - 1200 自复位计数器的概念

在西门子 S7 - 1200 可编程逻辑控制器（PLC）中，自复位计数器是一种在达到设定计数值后能自动复位，重新开始计数的计数器。它常用于需要周期性计数的工业控制场景，比如在自动化生产线上统计产品数量，当达到规定数量后自动清空计数，为下一轮计数做准备。

实现自复位计数器的方法

方法一：使用基本计数器指令结合逻辑判断实现

西门子 S7 - 1200 提供了加计数器（CTU）、减计数器（CTD）和加减计数器（CTUD）指令，可借助这些指令配合逻辑判断来构建自复位计数器。以下以加计数器（CTU）为例进行详细说明：

步骤 1：创建计数器

在 TIA Portal 编程软件中，调用 CTU 指令。该指令有几个关键参数：

• CU：计数脉冲输入，每来一个上升沿，计数器当前值加 1。
• R：复位输入，当该输入为高电平时，计数器当前值被清零。
• PV：预设值，即计数器需要达到的计数值。
• CV：当前计数值，显示计数器当前的计数结果。
• Q：计数器输出，当当前计数值达到预设值时，该输出为高电平。

步骤 2：编写自复位逻辑

将计数器的输出（Q）连接到复位输入（R）。当计数器的当前值（CV）达到预设值（PV）时，输出（Q）变为高电平，这个高电平信号会触发复位输入（R），使计数器当前值清零，实现自动复位。

以下是使用 SCL（结构化控制语言）编写的示例代码：

// 定义计数器
CTU(CU := Count_Pulse, // 计数脉冲输入R := Reset_Signal, // 复位信号，初始为 FALSEPV := 10, // 预设值为 10Q => Counter_Output, // 计数器输出CV => Current_Count // 当前计数值
);// 自复位逻辑
IF Counter_Output THENReset_Signal := TRUE;
ELSEReset_Signal := FALSE;
END_IF;

在上述代码中，Count_Pulse 是计数脉冲信号，当该信号出现上升沿时，计数器开始计数。当计数值达到 10 时，Counter_Output 变为 TRUE，此时 Reset_Signal 也变为 TRUE，触发计数器复位。

方法二：使用功能块（FB）封装实现

为了提高代码的复用性和可维护性，可以将自复位计数器的逻辑封装成一个功能块（FB）。以下是一个简单的功能块示例：

FUNCTION_BLOCK SelfResetCounter
{ S7_Optimized_Access := 'TRUE' }
VERSION : 0.1VAR_INPUT Count_Pulse : BOOL; // 计数脉冲输入Preset_Value : INT; // 预设值END_VARVAR_OUTPUT Counter_Output : BOOL; // 计数器输出Current_Count : INT; // 当前计数值END_VARVAR Counter : CTU; // 加计数器Reset_Signal : BOOL; // 复位信号END_VAR// 计数器操作Counter(CU := Count_Pulse,R := Reset_Signal,PV := Preset_Value,Q => Counter_Output,CV => Current_Count);// 自复位逻辑IF Counter_Output THENReset_Signal := TRUE;ELSEReset_Signal := FALSE;END_IF;
END_FUNCTION_BLOCK

在主程序中调用该功能块：

SelfResetCounter_Instance(Count_Pulse := Input_Pulse,Preset_Value := 10,Counter_Output => Output_Signal,Current_Count => Current_Value
);

这样，每次输入脉冲 Input_Pulse 出现上升沿时，计数器就会计数，当计数值达到预设值 10 时，计数器自动复位。

振荡电路

在西门子 S7 - 1200 中，可利用定时器和计数器实现振荡电路功能，以下为你介绍具体方法及示例程序。

利用定时器实现振荡电路

1. 原理：通过设置两个定时器，让它们交替定时触发，从而产生周期性的脉冲信号，模拟振荡效果。
2. 示例程序：
   • 定义变量：

VARTimer1 : TON; // 定时器1Timer2 : TON; // 定时器2OscillateSignal : BOOL := FALSE; // 振荡输出信号
END_VAR

- **程序逻辑**：

// 定时器1定时
Timer1(IN := NOT Timer2.Q, PT := T#500ms); 
// 定时器2定时，当定时器1定时时间到，触发定时器2
Timer2(IN := Timer1.Q, PT := T#500ms); // 当定时器2定时时间到，改变振荡信号状态
IF Timer2.Q THENOscillateSignal := NOT OscillateSignal;
END_IF;

在这个例子中，Timer1 先开始定时，定时时间为 500 毫秒。当 Timer1 定时时间到，触发 Timer2 开始定时，同样定时 500 毫秒。当 Timer2 定时时间到，将 OscillateSignal 信号取反，从而产生一个周期为 1 秒的振荡信号。

利用计数器和定时器配合实现振荡电路

1. 原理：利用计数器对定时器产生的脉冲进行计数，当计数值达到一定设定值时，改变输出状态，进而实现振荡效果。
2. 示例程序：
   • 定义变量：

VARPulseTimer : TON; // 产生脉冲的定时器Counter : CTU; // 计数器OscillateFlag : BOOL := FALSE; // 振荡标志位OscillateSignal : BOOL := FALSE; // 振荡输出信号
END_VAR

- **程序逻辑**：

// 脉冲定时器定时，产生脉冲信号
PulseTimer(IN := TRUE, PT := T#100ms); // 计数器对脉冲定时器的输出脉冲进行计数
Counter(CU := PulseTimer.Q, PV := 5); // 当计数器达到设定值，改变振荡标志位状态
IF Counter.Q THENOscillateFlag := NOT OscillateFlag;Counter.R := TRUE; // 复位计数器
END_IF;// 根据振荡标志位状态，产生振荡输出信号
IF OscillateFlag THENOscillateSignal := TRUE;
ELSEOscillateSignal := FALSE;
END_IF;

在该示例中，PulseTimer 每隔 100 毫秒产生一个脉冲信号，Counter 对这些脉冲进行计数。当计数值达到 5 时（即 500 毫秒），OscillateFlag 标志位取反，进而控制 OscillateSignal 的状态，产生振荡效果，振荡周期为 1 秒。

四、笔记重点总结

1. 核心参数

   • PV：预设值决定触发条件。
   • CV：实时监控当前计数值（可在变量表中查看）。
   • Q：输出状态通常用于触发动作（如报警、停机）。

2. 复位与装载

   • CTU/CTUD用R复位，CTD用LD装载预设值。
   • 注意：避免在多个网络中使用同一计数器，否则可能冲突。

3. 常见问题

   • 计数器不动作：检查输入信号是否为上升沿，复位信号是否常闭。
   • 数值异常：确保PV未超范围（S7-1200计数器范围为0~32767）。
   • 扫描周期影响：短脉冲可能被漏检，建议使用脉冲捕捉功能。

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五、进阶技巧

1. 结合比较指令：
   • 例如：当C0.CV=5时触发动作，可使用C0.CV ==5驱动输出。
2. 数据块存储：
   • 将CV存储在DB中，便于HMI实时显示。
3. 防抖设计：
   • 在传感器输入前添加定时器滤波，避免误触发。

通过案例实操和参数调试，能够快速掌握S7-1200计数器的应用。