用S7-200編程的三個實例的解析之三
本文三例都是本人在網(wǎng)上回答網(wǎng)友的求助貼時編寫的，其中第三貼把和其他網(wǎng)友辯論編出的梯形圖是否正確的內(nèi)容也寫進(jìn)來，供大家分析參考，有不對之處，望批評指正。
一、網(wǎng)友求助：“如何使用200統(tǒng)計流量 ：我使用的一個流量計它能輸出脈沖信號，1000個脈沖為一個立方的，也可以輸出4-20毫安的電流信號，20毫安對應(yīng)每小時500立方，我現(xiàn)在的想用226的CPU來計算一個月該流量計的總流量，最好直接使用CPU模塊實現(xiàn)，不建議再使用特殊模塊。謝謝了。”
回復(fù)：
《 一》、使用4-20ma的電流信號求統(tǒng)計流量：
（一）、你可選用4-20ma電流輸入模塊，將電流信號接在模塊的電流輸入端，如沒有，可選用0-10V電壓輸入模塊，不過要多用一個500歐的精密電阻并接在電壓輸入端與地之間，再將電流輸入信號接在電壓輸入端，這樣4-20ma 電流流過500歐電阻時，就轉(zhuǎn)變?yōu)?-10V的電壓信號。”
（二）、求出瞬時流量的公式：
（1）、從模塊的參數(shù)可知：20ma（或10V）模塊對應(yīng)的轉(zhuǎn)換數(shù)字量設(shè)它為W20，你就可以求出4ma 對應(yīng)的數(shù)字量W4：
W4 =W 20 ×4 ÷20 = W 20÷5。
（2）、20毫安對應(yīng)每小時500立方，那么20毫安對應(yīng)每秒鐘為500 ÷3600=0.139立方，而“0.139立方”即為流量計輸出20ma時的瞬時流量，此時對應(yīng)的模塊的數(shù)字量為W 20。而流量計輸出4ma時對應(yīng)的瞬時流量=0，但模塊此時的數(shù)字量為W 20÷5，即瞬時流量N與對應(yīng)的數(shù)字量W的關(guān)系是一條不過0點的直線，可推導(dǎo)出瞬時流量N的公式：N = 0.139×(W - W 20÷5)÷(W 20- W 20÷5) 簡化為：
N = 1.39×(W -0.2× W 20)÷(8×W 20) ……（1）
（三）、PLC程序處理：采用時間中斷的方式進(jìn)行瞬時流量的采集與累加：中斷為秒中斷：即每隔1秒從模塊讀取一次數(shù)據(jù)，按上式（1）求出瞬時流量N,再把N值加在累積區(qū)（如VD100）中，即可。
《 二 》用脈沖計數(shù)方式求統(tǒng)計流量
我們知道：用 1秒時間對輸出脈沖進(jìn)行計數(shù)采樣，其計數(shù)值即為瞬時流量，N秒內(nèi)的瞬時流量的累加值即為N秒內(nèi)的總流量。若求某段時間的總流量，很多人都是采用先求出瞬時流量，再對某段時間的瞬時流量進(jìn)行累加的方法來求總流量，這種方法如用單片機或計算機可以，但用PLC進(jìn)行定時計數(shù)，由于掃描周期的影響，瞬時流量是測不準(zhǔn)的。我認(rèn)為：如果求瞬時流量不是為了閉環(huán)控制提供反饋信號而是為了進(jìn)行累加求總流量的話，可不用求瞬時流量，直接對流量計的輸出脈沖進(jìn)行連續(xù)計數(shù)就可以了。具體編程思路是這樣的：1、如輸出脈沖的最高頻率低于200HZ，可用普通輸入點做計數(shù)信號的輸入端，用它的前沿觸發(fā)內(nèi)部一雙字存儲器進(jìn)行加一運算。如高于200HZ，就得選用帶啟動、復(fù)位控制的單相增計數(shù)方式的高速計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。假設(shè)1000個脈沖為一個立方”，可知其一個脈沖為0.001立方的流量.。即累計的流量值的精度為0.001立方。如統(tǒng)計較長時間的總流量其精度不需要這么高，比如要求為0.1立方，此時的計數(shù)值應(yīng)除以100，其商才為累計流量。3、一般流量計輸出脈沖信號幅度為5V或12V，而PLC輸入端要求輸入信號的幅度為24V，故流量計的輸出脈沖信號必需先做電平轉(zhuǎn)換變成24V脈沖信號后，方可接入PLC的計數(shù)輸入端，這樣就得做一塊電路板。如果流量精度為0.1立方，可在電路板上的電平轉(zhuǎn)換線路前再增加一塊4518（雙十進(jìn)制計數(shù)器）集成塊，來構(gòu)成二位十進(jìn)制計數(shù)器，先對流量計輸出脈沖進(jìn)行計數(shù)，其輸出的脈沖相當(dāng)對流量計輸出脈沖進(jìn)行除以100的運算處理，再對它進(jìn)行24V電平轉(zhuǎn)換，去PLC計數(shù)口，這樣進(jìn)入PLC計數(shù)端的脈沖頻率一定低于200HZ，就不需要用高速計數(shù)器計數(shù)，可大大的簡化編程程序。見下圖：
程序說明：按下啟動開關(guān)I2.1，讀取此時的日期時間存入VB10(年)、VB11（月）、VB12（日）、VB13（時）中，I2.1的后沿使V2.0=1，V2.0的前沿使計數(shù)器VD100清0，V2.0=1時泵啟動，流量計計量開始。如運行中斷電，VD100、V2.0 及VB10、VB11等均具有斷電保持原數(shù)據(jù)、狀態(tài)的功能，所以復(fù)電后，不用按啟動開關(guān)，由于V2.0=1,PLC自動進(jìn)行累計流量。如累計流量結(jié)束，按一下停止按鈕I2.2J就可：I2.2=1，立即將此時日期、時間出入VB20、VB21、VB22、VB23中，同時使V2.0=0，累計流量結(jié)束。
二、網(wǎng)友求助：“如何用程序?qū)崿F(xiàn)泵每五分鐘起一次，工作五分鐘后，再停五分鐘，循環(huán)工作。”
回復(fù)：下圖是按著樓主要求用S7-200編寫的梯形圖，圖中用一個按鈕做電機運行與停車開關(guān)（I 0.0）
不管哪種PLC都有通電延時定時器，你都可以按這樣思路編程。
三、網(wǎng)友求助：“s7-200程序，一個輸入，輸出時四個輸出中的任意一路輸出，有什么簡單的方法？歡迎大家熱烈發(fā)帖。”
回復(fù)：“s7-200程序，一個輸入，輸出時四個輸出中的任意一路輸出，有什么簡單的方法？歡迎大家熱烈發(fā)帖。”，
這確實是個不錯的帖子，我也沒用什么隨機函數(shù)，憑著PLC由于掃描周期影響定時器的定時精度的考慮，用S7-200編寫了樓主提出的控制要求的梯形圖，并在S7-200上運行，證明程序符合樓主要求。梯形圖如下，有興趣的網(wǎng)友可以試用一下。
（原圖）
（后改圖）
***有網(wǎng)友提出異議：
1：
這個程序的輸出不具備隨機性，因此不能說符合樓主要求。簡單地說：如果某一時刻I0.0輸入ON，輸出為Q0.0，那么15ms后再次輸入，則輸出一定不是Q0.0了。這就不符合隨機性要求。隨機性的原則是：無論何時輸入I0.0，輸出Q0.0-Q0.3的機會相等。
2：
樓上的程序未必是真正意義上的隨機輸出。有限個輸出符合要求不意味著總能隨機輸出。還是用隨機數(shù)輸出的指令，讓plc給出在（0,1）范圍內(nèi)的偽隨機數(shù)RAND(x)，用取整指令對4*RAND(x)+1取整，其結(jié)果一定是1,2,3,4中隨機的某一個，再讓此隨機結(jié)果分別與1,2,3,4比較，采用分支程序根據(jù)比較結(jié)果把程序執(zhí)行引向不同的輸出
我的答復(fù)： 根據(jù)樓主要求：“一個輸入，輸出時四個輸出中的任意一路輸出，”就是說在輸入信號=1時，Q0.0-Q0.3 四個輸出端中必須有一路輸出=1，且不是有規(guī)律出現(xiàn)，我是按這個原則編程的。11樓你說“15ms后再次輸入，則輸出一定不是Q0.0了”你對T32的用意理解錯了，這里用T32構(gòu)成振蕩器，是在輸入信號I0.0 =1的后沿起的300MS內(nèi),對MB0計數(shù)用的，300MS后MB0計數(shù)停止，由于這種定時計數(shù)不穩(wěn)定性，使MB0每次計數(shù)結(jié)果不相等，但MB0的低二位（即M0.0與M0.1二位值）的狀態(tài)只有四種：00、01、10、11，按梯形圖四路輸出支路的M0.0、M0.1的組合，不管計數(shù)值為多少，總有且只有一路為串聯(lián)通道狀態(tài)，當(dāng)下一個輸入信號到來時間內(nèi)（即I0.0=1）使M2.0=1，這樣四路輸出中總有且只有一路輸出=1，當(dāng)輸入信號結(jié)束后的300MS內(nèi)MB0又計數(shù)，計數(shù)停止，M0.0與M0.1的狀態(tài)是隨意的，但只能在0-3之間變化，也就是說總有一路M0.0與M0.1串聯(lián)處于通道狀態(tài)的。我認(rèn)為本梯形圖符合樓主要求。從統(tǒng)計學(xué)觀點來看，多次的輸入，其四路出現(xiàn)導(dǎo)通的概率應(yīng)該是相等的。
****網(wǎng)友再提出異議： 你還是沒有理解“隨機性”。就你的程序，再舉個特殊點的例子來說明我在11樓的觀點：如果某一時刻I0.0輸入時，輸出為Q0.0，5ms時I0.0斷開，10ms時再次輸入I0.0，那么按照你的程序，輸出是確定的：不是Q0.0就是Q0.1，而不可能是Q0.2或Q0.3，因為這期間T32最多翻轉(zhuǎn)一次。這就談不上隨機性了。
再回復(fù)： 15樓網(wǎng)友：你說的問題我明白，但樓主要求用S7-200編程，PLC通常內(nèi)部存儲器計數(shù)頻率很低，所以才用15ms定時器搭成振蕩器，如果想要是輸入信號寬度為幾ms，可用高速計數(shù)器計數(shù)，這樣就得用外輸入計數(shù)脈沖來代替T32，而且最高為20KHz。如你再要求輸入脈寬為幾微秒，PLC根本不能勝任，就得用計算機編程了，而計算機也有最高頻率限制，所以不能把問題太絕對化。(將T32的定時時間改為 1ms，程序仍能正常工作，這樣幾毫秒輸入脈寬就能正常運行)
****網(wǎng)友再提出異議： 不是我要求脈寬為幾微秒，只是舉個例子而已。無論T32的定時時間是15ms還是1ms，性質(zhì)是不變的：即不能保證任意時刻I0.0輸入時Q0.0-Q0.3輸出的概率相等。
再回復(fù)：17樓網(wǎng)友說：“不是我要求脈寬為幾微秒，只是舉個例子而已。無論T32的定時時間是15ms還是1ms，性質(zhì)是不變的：即不能保證任意時刻I0.0輸入時Q0.0-Q0.3輸出的概率相等。”對此結(jié)論我不理解，如果你的依據(jù)來源于15樓你說的“如果某一時刻I0.0輸入時，輸出為Q0.0，5ms時I0.0斷開，10ms時再次輸入I0.0，那么按照你的程序，輸出是確定的：不是Q0.0就是Q0.1，而不可能是Q0.2或Q0.3，因為這期間T32最多翻轉(zhuǎn)一次。這就談不上隨機性了。”。如果是這樣說明你對程序沒有看細(xì)，就以你說的輸入條件，第一次輸入，MB1可能計數(shù)為0或1，當(dāng)?shù)诙屋斎霑r，MB1的計數(shù)值不是仍為0或1而是0、1或2，為什么？MB1計數(shù)是累加計數(shù)的而不是從0計數(shù)，怎么會不可能出現(xiàn)Q0.2或Q0.3為輸出呢？我們還是以樓主的求助內(nèi)容來討論問題吧：樓主說“s7-200程序，一個輸入，輸出時四個輸出中的任意一路輸出，有什么簡單的方法？”。1、用S7-200編程，就限制了輸入信號的脈寬不能小于5ms（普通輸入口對信號的前后沿滯后時間為幾毫秒，用其做計數(shù)輸入口只能計200HZ以下的脈沖頻率），2、輸入信號的寬度是隨意的，即使脈寬相同，由于掃描周期的影響，再加上MB1為累加計數(shù)，故使MB1的每次計數(shù)值波動性大，即MB1最低二位數(shù)（M1.0、M1.1）的狀態(tài)為不固定的。從統(tǒng)計學(xué)觀點來看，多次的輸入，其四路各自出現(xiàn)導(dǎo)通的概率應(yīng)該是相等的。這和拋錢看正反面的概率是一樣的。3、真正意義上的隨機數(shù)（或者隨機事件）在某次產(chǎn)生過程中是按照實驗過程中表現(xiàn)的分布概率隨機產(chǎn)生的，其結(jié)果是不可預(yù)測的，是不可見的。而計算機中的隨機函數(shù)是按照一定算法模擬產(chǎn)生的，其結(jié)果是確定的，是可見的。我們可以這樣認(rèn)為這個可預(yù)見的結(jié)果其出現(xiàn)的概率是100%。所以用計算機隨機函數(shù)所產(chǎn)生的“隨機數(shù)”并不隨機，是偽隨機數(shù)。
我是本著上述二個原則編寫的程序，通過上機運行，多次輸入，且輸入脈寬長短變化，其四路輸出是隨機的，所以我仍堅持我編寫的梯形圖符合樓主要求。
***網(wǎng)友再提出異議：
1、10樓的程序是否改過了，我記得原來有兩個定時器。
2、對于“如果是這樣說明你對程序沒有看細(xì)，就以你說的輸入條件，第一次輸入，MB1可能計數(shù)為0或1，當(dāng)?shù)诙屋斎霑r，MB1的計數(shù)值不是仍為0或1而是1或2，為什么？MB1計數(shù)是累加計數(shù)的而不是從0計數(shù)，怎么會不可能出現(xiàn)Q0.2或Q0.3為輸出呢？”的回復(fù)：（針對先前的程序）
假定某一時刻I0.0輸入時，Q0.0輸出，說明MB0此時＝0。再過10ms,I0.0再次輸入并持續(xù)5ms，此時段內(nèi)T32可能翻轉(zhuǎn)，也可能不翻轉(zhuǎn)，但翻轉(zhuǎn)最多一次。故MB0或者是0，或者是1，而不可能是2或者3.
3、針對現(xiàn)在改過的程序：Q的輸出與I0.0的持續(xù)時間有關(guān)，是可以人為控制的。因此也不是隨機的。
再回復(fù)： 最終定下的梯形圖如下，望有條件有興趣的網(wǎng)友在S7-200 PLC上運行試驗，看看能否符合樓主的要求。
梯形圖是做過改動，只是簡化程序，縮短二次輸入的間隔時間，原程序是I 0.0 驅(qū)動斷電延時定時器T100，用I 0.0 由1變0起到T100由1變0止的間隔時間對MB0進(jìn)行計數(shù)，這是考慮手動按鈕做輸入，其二次輸入的最小間隔時間在幾百毫秒以上才選用這種控制方式的。考慮到你在5樓提出“如果某一時刻I0.0輸入時，輸出為Q0.0，5ms時I0.0斷開，10ms時再次輸入I0.0，”，即二個輸入信號間隔10ms，由于此時T100還沒有變0，會使第二次輸入失效，故將“原用I 0.0 由1變0起到T100由1變0的間隔時間對MB0進(jìn)行計數(shù)”的計數(shù)方式改為“在I0.0=1的時間對MB1進(jìn)行計數(shù)，I0.0 的后沿將MB1的計數(shù)結(jié)果送入MB0”，這樣就可縮短二次輸入信號的間隔時間，而且也簡化了程序。但“一個輸入，輸出時四個輸出中的任意一路輸出”的設(shè)計思路并沒變。現(xiàn)在要論証一下你在21樓說的話“假定某一時刻I0.0輸入時，Q0.0輸出，說明MB0此時＝0。再過10ms,I0.0再次輸入并持續(xù)5ms，此時段內(nèi)T32可能翻轉(zhuǎn)，也可能不翻轉(zhuǎn)，但翻轉(zhuǎn)最多一次。故MB0或者是0，或者是1，而不可能是2或者3.”，
前面我講過幾次，MB0 或MB1是累加計數(shù)，不是清0后計數(shù)，假設(shè)在輸入時間內(nèi)，MB1最多計一個數(shù)，MB1從0開始，第一次計數(shù)值為0或1，第二次為0或1或2，第三次為0或1或2或3，第四次為0或1或2或3（或4時即為0）。。。。怎么“不可能是2或者3”呢？多次輸入，使MB1的最低二位出現(xiàn)0、1、2、3的幾率相等，這就是我編程的依據(jù)，如你有充足的理論依據(jù)能駁倒我的編程思路我歡迎，如還像前面的說法，我認(rèn)為就此停止吧。
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