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      PLC 中計數(shù)器的教學應用研究

      2013-11-30 04:05:36
      職業(yè)教育研究 2013年6期
      關鍵詞:計數(shù)器設定值示例

      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).

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