西门子S71200计数器在产品数量检测中的应用

何淼

（陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安 710300）

西门子S7—1200有着很多强大的功能，配有PROFINET集成接口、灵活的扩展能力以及具有集成工艺特点，能够提供简易的通信和行之有效的解决方案，供多种工艺任务的需求，特别是能够提供多种应用所需的特性各异的自动化需求。其中，计数器是S7—1200提供的一种用来累计输入脉冲个数的编程元件，在实际应用中用于对产品进行计数或完成复杂逻辑控制任务。

1 接通延时计数器的使用

在S7—1200的PLC中，可以使用计数器指令对内部程序事件和外部过程事件进行计数。每个计数器都使用数据块中存储的结构来保存计数器数据。用户在编辑器中放置计数器指令时分配相应的数据块。

S7—1200PLC有3种计数器：加计数器CTU、减计数器CTD、加减计数器CTUD。在调用指令时，系统会自动生成保持计数器数据的背景数据块。这些指令属于软件计数器，其最大计数速率受其所在的OB的执行速率限制。如果需要速率更高的计数器，可以使用CPU内置的高数计数器。选用西门子S7—1200加计数器CTU，在完成CTU用法探讨后，通过分析自动线上产品数量检测装置的控制要求，分配其I/O，设计其梯形图，最终完成自动生产线上产品数量检测的PLC控制。

1.1 计数器指令

本文选用CPU为1214C DC/DC/DC的西门子S7—1200PLC，编程软件用博途V15。在博途V15环境下添加计数器时，先在项目树中，打开OB1，然后在指令树中，拖拽CTU计数器指令到程序段中，系统自动打开背景数据块选择对话框，单击确认按钮，采用默认设置，系统就会给计数器自动分配背景数据块，如图1所示。

图1 CTU计数器

在图1中，%DB1“IEC_Counter_0_DB”为计数器背景数据块，由系统自动生成；单击“Int”可以选择计数器的数据类型（Int、SInt、DInt、UInt、USInt、UDInt等），计数器的计数范围取决于所选的数据类型；CU为计数器的脉冲输入端，即启动计数器的条件；PV为计数器的预设值；R为计数器的复位端；CV为存储计数器当前值的地址；Q为计数器的输出值。

1.2 计数器工作过程

S7—1200计数器使用一个存储在数据块中的结构来保持计数器数据。在工作区中，放置定期器指令时要求分配该数据块，也就是说使用计数器时，要为其分配背景数据块。下面利用时序图2，说明接通计数器的工作过程。

图2 计数器的时序图

图2是计数值为无符号整数的CTU时序图（其中预设值PV=3），每当计数器的脉冲输入端CU的值从0变为1时，加计数器的当前值CV=CV+1。当CV≥PV时，计数器的输出端被置为1。这时若再加计数器脉冲，计数器的当前值仍然不断增加，直到所选计数器数据类型的范围限值。当复位端R的值从0变为1，计数值的当前值和输出状态就重置为0。

2 计数器控制产品数量检测

2.1 控制要求

自动生产线上产品数量检测装置控制要求如下。启动按钮、停止按钮控制电机的运动，电机拖动传送带运转，以驱动传送带传输工件，光电传感器检测通过产品的数量，每凑够3个产品，机械手动作1次，进行包装，机械手动作后延时2s，把机械手电磁铁切断。

2.2 I/O分配

根据自动生产线上产品数量检测装置的控制要求可知，有启动按钮、停止按钮、光电传感器共计3个数字量输入，有电机、机械手共计2个数字量输出，因此本文选择的CPU为1214C DC/DC/DC的西门子S7—1200PLC可以满足其硬件要求，表1是产品数量检测的I/O分配表。

表1 产品数量检测的I/O分配表

2.3 梯形图

在设计产品数量检测的梯形图时，先借助辅助继电器M，利用“启保停”编程方法，实现M0.0的启动和停止；然后用M0.0启动电机运动；用M0.0与光电传感器I0.2作为计数器CTU的脉冲输入端，而计数器CTU的复位端则用定时器TON的常闭触点或M0.0接通一次的信号；再用计数器的常开触点使机械手Q0.1得电，并且同时驱动5s开始计时TON；最后用TON的常闭触点断开Q0.1，使机械手停止运动。

2.4 系统调试

打开博途V15编程软件，首先创建新项目，在“设备组态”中，选择控制器的PLC类型、CPU型号、CPU订货号和PLC版本号，然后完成以太网地址的设置，再在“程序块—Main—OB1”中，输入图3设计的梯形图，最后再分别将项目树中的“设备组态”和“OBI梯形图”下载到PLC中。此时，只需根据产品数量检测的I/O分配，完成其PLC的外部接线后，按下启动按钮I0.0闭合，M0.0线圈得电并自锁，其常开触点闭合，Q0.0线圈得电，传送带电机运转；随着传送带的运动，光电传感器每检到一个工件都会给计数器CTU脉冲，当脉冲数为3时，CTU输出状态置位为1，其常开触点闭合，O0.1得电，机械手把货物抓走，与此同时，定时器TON开始计时，5秒后O0.1断开，机械手复位。当按下停止按钮时，电机停止运转。

图3 梯形图

3 结语

本文在检测自动线上产品的数量时，采用S7—1200的CTU计数器，从CTU计数器的使用、程序设计和系统调试3个方面进行分析、设计和论证，从而证明采用CTU计数器设计的控制自动生产线产品数量检测的PLC程序，不但满足了控制要求。实现产品数量检测的目的，而且系统精确度高、修改和监视也方便。