S71200计数器指令

cjhsf2019

S7-1200的计数器为IEC计数器，用户程序中可以使用的计数器数量仅受CPU的存储器容量限制。

这里所说的是软件计数器，最大计数速率受所在OB的执行速率限制。指令所在OB的执行频率必须足够高，以检测输入脉冲的所有变化，如果需要更快的计数操作，请参考高速计数器（HSC）。

注：S7-1200的IEC计数没有计数器号（即没有C0、C1这种带计数器号的计数器）。

S7-1200的计数器包含3种计数器，指令位置参见图1：

1.计数器（CTU）

2.减计数器（CTD）

3.加减计数器（CTUD）

图1 指令位置

对于每种计数器，计数值可以是任何整数数据类型，并且需要使用每种整数对应的数据类型的DB结构（见表1）或背景数据块来存储计数器数据。计数器引脚参考表2，计数器使用及时序图参考表3（本文均以INT计数器为例）。

表1 计数器类型及范围

整数类型	计数器类型	计数器类型（TIA博途V14开始）			计数范围
SINT	IEC_SCOUNTER	CTU_SINT	CTD_SINT	CTUD_SINT	-128～127
INT	IEC_COUNTER	CTU_INT	CTD_INT	CTUD_INT	-32768～32767
DINT	IEC_DCOUNTER	CTU_DINT	CTD_DINT	CTUD_DINT	-2147483648～2147483647
USINT	IEC_USCOUNTER	CTU_USINT	CTD_USINT	CTUD_USINT	0～255
UINT	IEC_UCOUNTER	CTU_UINT	CTD_UINT	CTUD_UINT	0～65535
UDINT	IEC_UDCOUNTER	CTU_UDINT	CTD_UDINT	CTUD_UDINT	0～4294967295

表2 计数器引脚汇总

输入的变量
名称	说明	数据类型	备注
CU	加计数输入脉冲	BOOL	仅出现在CTU、CTUD
CD	减计数输入脉冲	BOOL	仅出现在CTD、CTUD
R	CV清0	BOOL	仅出现在CTU、CTUD
LD	CV设置为PV	BOOL	仅出现在CTD、CTUD
PV	预设值	整数	仅出现在CTU、CTUD
输出的变量
名称	说明	数据类型	备注
Q	输出位	BOOL	仅出现在CTU、CTD
QD	输出位	BOOL	仅出现在CTUD
QU	输出位	BOOL	仅出现在CTUD
CV	计数值	整数

表3计数器使用及时序图

指令	说明	时序图
加计数 LAD： SCL：CTU	每当CU从“0”变为“1”，CV增加1； 当CV=PV时，Q输出“1”，此后每当CU从“0”变为“1”，Q保持输出“1”，CV继续增加1直到达到计数器指定的整数类型的最大值。 在任意时刻，只要R为“1”时，Q输出“0”，CV立即停止计数并回到0。
减计数 LAD： SCL：CTD	每当CD从“0”变为“1”，CV减少1； 当CV=0时，Q输出“1”，此后每当CU从“0”变为“1”，Q保持输出“1”，CV继续减少1直到达到计数器指定的整数类型的最小值。 在任意时刻，只要LD为“1”时，Q输出“0”，CV立即停止计数并回到PV值。
加减计数 LAD： SCL：CTUD	每当CU从“0”变为“1”，CV增加1，每当CD从“0”变为“1”，CV减少1； 当CV>=PV时，QU输出“1”，当CV<PV时，QU输出“0”；当CV<=0时，QD输出“1”，当CV>0时，QD输出“0”； CV的上下限取决于计数器指定的整数类型的最大值与最小值。 在任意时刻，只要R为“1”时，QU输出“0”，CV立即停止计数并回到0；只要LD为“1”时，QD输出“0”，CV立即停止计数并回到PV值。

S7-1200 计数器创建

S7-1200计数器创建有以下几种方法：

1. 指令直接拖入块中，自动生成计数器的背景数据块，该块位于“系统块>程序资源”中，参见图2。需要在指令中修改计数值类型。

图2 自动生成计数器的背景数据块

2. 指令直接拖入FB块中，生成多重背景，参见图3。多重背景的数据类型在TIA博途V14之前是IEC_COUNTER类型，从TIA博途V14开始是CTU_INT、CTD_INT、CTUD_INT等类型（取决于指令）。

图3 多重背景

3. 指令直接拖入FB、FC块中，生成参数实例，从TIA博途V14开始，参见图4。

图4 参数实例

4. 在DB块、FB的静态变量、FC和FB的INOUT变量中新建IEC_COUNTER、CTU_INT、CTD_INT、CTUD_INT类型变量，在程序中将计数器指令拖入块中时，在弹出的“调用选项”页面点击“取消”按钮，之后将该建好的变量填入指定位置。

（1） DB块中新建IEC_COUNTER等类型变量（LAD/FBD），如果是IEC_COUNTER等类型变量的数组，S7-1200从V2.0版本开始支持，参见图5、6。

图5 DB块中的定义

图6 计数器使用

（2） FB的静态变量中新建IEC_COUNTER等类型变量（LAD/FBD），如果是IEC_COUNTER等类型变量的数组，S7-1200从V2.0版本开始支持，参见图7。

图7 静态变量中定义

（3） FC和FB的INOUT变量中新建IEC_COUNTER等类型变量（LAD/FBD），如果是IEC_COUNTER等类型变量的数组，S7-1200从V2.0版本开始支持，从TIA博途V14开始支持IEC_COUNTER等类型变量的变长数组（ARRAY[#]），参见图8。

图8 INOUT中定义

（4） 以上三种方法的SCL版本，从TIA博途V14开始支持，参见图9。

图9 SCL中使用

从以上四个示例可以看出，IEC_COUNTER、CTU_INT、CTD_INT、CTUD_INT四种数据类型没有本质的区别，可以互换使用，为使得程序明确，建议只使用计数器对应名字的数据类型。

5. 在插入DB时，选择IEC_COUNTER类型的数据块，将该数据块填在指令上方。此种方法生成的数据块等同于第一种的背景数据块，位于“系统块>程序资源”中，从TIA博途V11开始，参见图10.

图10 新建IEC_COUNTER类型DB

S7-1200 计数器常见问题

1. 为什么计数器不计数？

答：可能原因如下：

（1）计数器的输入位（CU、CD）需要有电平信号的跳变，计数器才会计数。如果保持不变的信号作为输入位是不会开始计数的。

（2）计数器的背景数据块重复使用。

2. 如何编程自复位计数器并产生脉冲？

答：正确答案见图11，错误答案见图12、13。

图11 正确程序

图12 错误程序1

图13 错误程序2

正确原因：当计数值达到10，"DB77".Static_15（False）作为计数器R的输入，并没有复位，Q输出"DB77".Static_15为True，在下一周期时执行复位指令，使得计数值清零，之后Q输出"DB77".Static_15为False，实现自复位计数器并产生脉冲。

错误1原因：当计数值达到10，首先置位"数据块_2".QU，紧接着"数据块_2".QU作为计数器R的输入，使得计数值清零，同时复位"数据块_2".QU，在下一网络段"DB77".Static_15依然是False，无法实现脉冲。

错误2原因：当计数值达到10，"数据块_2".CV=10，紧接着"数据块_2".CV与"数据块_2".PV的比较结果（True）作为计数器R的输入，使得计数值清零，同时复位"数据块_2".QU，在下一网络段"DB77".Static_15依然是False，无法实现脉冲。

从例子可知，计数器的执行是先处理输入，再处理输出，在指令块执行过程中，内部变量（例如QU、CV）可能出现多次变化。