PLC产生脉冲信号的两种方法

脉冲信号在PLC编程中会经常用到，比如：通信过程中的心跳脉冲、蜂鸣器/指示灯的报警脉冲等等。这些脉冲信号可以来自硬件(组态)，也可以来自软件(编程)。今天这篇文章，给大家介绍下两种产生脉冲信号的方法，包括：

CPU的时钟脉冲；扩展函数LGF_Frequency；

1、CPU的时钟脉冲

CPU的时钟脉冲可以产生8个不同频率的脉冲信号(占空比1:1)。在CPU的硬件组态中找到【系统和时钟存储器】，勾选【启用时钟存储器字节】，在时钟存储器字节的地址中输入位存储器的地址(默认为MB0)，那么CPU的硬件(严格来说是操作系统)会将相应频率的脉冲写入到该位存储器字节的相应位。比如下面这张图：M0.1是5Hz的时钟脉冲，M0.5是1Hz的时钟脉冲。

这种配置脉冲信号的方法很简单，不过其缺点在于会降低程序的通用性。比如：有的人使用MB0作为时钟存储器字节，有的人使用MB10或者其它的位存储区作为时钟存储器字节，这在不同的项目程序移植时会造成一些困难。为了提高程序的通用性，可以使用通用扩展函数库中的LGF_Frequency函数。

2、LGF_Frequency

扩展函数LGF_Frequency可以产生指定频率及占空比的脉冲信号，在全局库【信号发生器】中可以找到该函数，其初始添加状态如下图所示：

函数LGF_Frequency有两个输入参数和两个输出参数：

输入参数包括：

frequency：实数，发生器的输出频率，单位Hz；脉冲的周期为频率的倒数，假设频率设置为0.5，则该脉冲的周期为2s；PulsePauseRatio：实数，输出脉冲的占空比，即高电平持续时间与低电平持续时间的比值；假设占空比为3.0，则高电平持续时间/低电平持续时间=3/1；

输出参数包括：

clock：布尔型，脉冲输出地址；countdown：TIME型，当前状态的剩余时间；

使用LGF_Frequency函数可以产生与硬件无关的脉冲信号。比如，

下面的代码(FB2_ClockTest)分别产生一个1Hz、10Hz、0.5Hz且占空比为1:1的脉冲信号。

这些信号存放在全局数据块DB10_GlobalPulse的变量中：

执行该函数块的Trace数据如下图所示：

这种通过函数块和数据块实现的脉冲信号提高了程序的可读性，并且能产生任意需要的周期及占空比的脉冲信号，缺点是需要手动编程，相比CPU的脉冲信号复杂一点；

说明：其实之前介绍过LGF_Frequency及通用函数库，可以看看文章：博途扩展函数库LGF系列教程(1)-LGF_Frequency

好了，关于PLC产生脉冲信号的两种方法就先介绍到这里。

我的书《西门子S7-200 SMART PLC应用技术——编程、通信、装调、案例》已经出版，欢迎点击下面的链接查看：

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利用PLC定时器和计数器，实现长时间计时的方法

作者通过典型案例分析，探讨了利用定时器、计数器级联的方式实现长时间计时的原理，给出了编程思路和梯形图程序。

在很多工程应用中，根据控制功能要求，需要对系统进行24小时监控，在经过某一特定时间或遇到紧急情况后给出提醒或预警。为了减少人为因素造成的影响，我们希望系统能自动进行。PLC中的定时器便具有这个功能。

但是，定时器的计数值在PLC的内部使用二进制，一个16位二进制字除去一个符号位后，能表示的最大整数是32767，它将对应定时器的最大定时时间。以100ms定时器为例，32767对应最大定时时间为32767×0.1=3276.7（s），时间不足1小时。这使得在使用单个定时器编制长时间计时程序受到很大制约。

由于定时器的计时时间有限，利用单个定时器达不到长时间计时的目的，要解决问题需要利用软件编程来实现长时间计时。下面以S7-200 PLC为例，通过案例来探讨利用定时器和计数器扩展的方式进行长时间计时，供使用者参考。

1 定时器、计数器的应用

1.1 定时器基本应用

S7-200 PLC有三种类型的定时器，接通延时定时器（TON）、断开延时定时器（TOF）、记忆接通延时定时器（TONR）。以常用的延时接通定时器（TON）为例讨论定时器的基本应用。

图1 定时器基本应用

工作原理：当输入端闭合，即I0.0为“ON”时，定时器T37接通并开始计时，10秒后，定时器T37常开触点接通并保持，输出继电器Q0.0输出。I0.0断开，定时器复位，Q0.0断开。

1.2 计数器基本应用

S7-200 PLC有三种类型的计数器，增计数器（CTU）、减计数器（CTD）、增/减计数器（CTUD）[2]。以常用的增计数器（CTU）为例讨论计数器的基本应用。

图2 计数器的基本应用

工作原理：首先，使I0.1输入端通、断一次，计数器C0复位，即当前值回“0”。然后，每通、断一次I0.0，计数器C0记录1个数，即C0当前值加1，当C0当前值达到10后，计数器C0常开触点接通并保持，输出继电器Q0.0输出，直到I0.1再次闭合，计数器复位，Q0.0断开。

1.3 定时器级联扩展延时

对于分辨率为100ms的延时接通定时器（TON）来讲，其设定值最大为32767，延时时间最长为3276.7秒。当超过该时间，单个定时器则无法完成计时功能。这种情况下，可以利用定时器级联的方式实现延时时间的扩展。

案例1：利用两个定时器级联实现延时1小时

图3 定时器延时1小时

总的延时时间T=T37+T38=1800秒+1800秒=3600秒=1小时。这是单个定时器无法完成的定时时间。

还可以用同样的方法实现三个、四个定时器级联延时。这种扩展方法的计时时间是各个定时器计时时间的总和。

1.4 利用计数器延时

案例2：利用两个计数器实现延时10小时

图4 计数器延时10小时

总的延时时间为：1秒×（6000×6）=36000秒÷3600秒=10小时。

这种扩展延时方法的关键是：（1）在网络1中，首先，利用特殊功能寄存器SM0.5（周期为1秒,占空比为1:1），作为计数器C0的计数输入脉冲，在计数的同时实现计时；第二，将C0的输出作为自身的复位，实现记录6000个脉冲后重新开始。（2）在网络2中，将C0的输出作为C1的输入，实现每记录6000个脉冲触发C1计数1次。

3 案例分析

3.1控制要求

某住宅小区需要24小时昼夜定时报警，早上6：30，电铃每秒响一次，6次后自动停止；9：00-17：00，启动住宅报警系统；晚上18：00打开小区内照明系统；晚上22：00关闭小区内照明系统。

3.2 I/0口分配

表1 I/O 分配表

3.3 接线图

图5 接线图

3.4 梯形图程序

程序说明：

（1） 网络1、网络2 中，I0.0为系统启动开关；I0.1 为快速调整开关； I0.2为系统实验用开关；SM0.1用于上电时系统复位；C0 、C1两个计数器级联，C0形成900秒的计时周期，C1记录96个900秒，共计900×96=86400秒，即24个小时；

（2）网络3用于实现早晨6:30启动电铃，电铃每隔1秒响1次，6次后停止；

（3）网络4用于实现晚上18:00开启小区内照明系统；网络4用于实现晚上22:00关闭小区内照明系统；

（4）网络5用于实现9:00到17:00开启小区内报警系统；

（5）网络7、网络8，形成0.1秒钟震荡信号，用于快速调整系统使用。

图6 梯形图程序

4 结束语

定时器指令和计数器指令是PLC编程的重要指令，掌握好它们的使用方法，使设计格式规范化，可以优化设计程序，对编程水平的提高有十分重要的意义，利用编程实现长时的方法还有很多，案例也不胜枚举，同时，灵活利用定时器和计数器组合进行长时间计时，PLC的编程功能，既可减少硬件设备资源，降低生产成本，又使系统运行灵活可靠。

本文编自《电气技术》，标题为“关于利用PLC定时器和计数器进行长计时功能的探讨”，作者为侯肖霞。

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