- 计数器的扩展
核心目的是解决一个实际问题：单个PLC计数器的最大计数值（通常为32,767）无法满足更大的计数需求时，如何通过多个计数器“接力”计数，从而实现超大范围的计数。
（图片摘自《现代电气控制及PLC应用技术》(王永华)）
一、扩展目标与基本原理
- 目标：统计输入点 I0.0的上升沿脉冲数量，当计数值达到 200,000 次时，驱动输出 Q0.0。
- 限制：单个计数器最大只能计到 32,767，远小于 200,000。
- 解决方案（扩展原理）：采用 计数器级联（串联） 的方式。将一个大任务分解为多级小任务，每一级计数器计满一个较小的数后，向下一级计数器发出一个计数脉冲，相当于完成了一次“进位”。最终的总计数值是 各级计数器设定值的乘积。
类比：就像我们用的机械式里程表（或十进制计数器），个位转10圈（计满10），十位进1；十位转10圈（计满100），百位进1。PLC计数器的扩展是同样的“进位”思想，但进制数可以自定义。
二、电路程序详解
程序使用了三个计数器（C20, C21, C22）进行两级扩展，来实现 1000 * 100 * 2 = 200,000 的计数。
1. 各计数器角色与设定
- C20：“个位”级计数器。直接对输入信号 I0.0的每个上升沿进行计数。设定值（PV）为 1000。
- C21：“十位”级计数器。对 C20 的“进位”信号进行计数。设定值（PV）为 100。它计1次，代表 C20 已经计满了1000次。
- C22：“百位”级计数器或最终触发级。对 C21 的“进位”信号进行计数。设定值（PV）为 2。它计1次，代表 C21 已经计满了100次（即 I0.0脉冲已达 1000 * 100 = 100,000 次）。
2. 工作流程（计数过程）
- 第一级计数：I0.0每来一个脉冲，C20 的当前值（CV）加1。
- 第一次进位：当 C20 从 999 加到 1000（计满）时，C20 的常开触点闭合一个扫描周期。
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- 这个闭合的触点作为进位脉冲，使 C21 的当前值（CV）加1。此时，总计脉冲数 = 1000 * 1 = 1000。
- 第二级计数与第二次进位：C21 累计 C20 送来的进位脉冲。当 C21 计满100次（即收到第100个来自C20的进位脉冲）时，C21 的常开触点闭合。
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- 这个闭合的触点作为进位脉冲，使 C22 的当前值（CV）加1。此时，总计脉冲数 = 1000 * 100 = 100,000。
- 最终触发：C22 累计 C21 送来的进位脉冲。当 C22 计满2次时，其常开触点闭合。
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- 这个触点驱动输出线圈 Q0.0，表示总脉冲数已达到 1000 * 100 * 2 = 200,000。
3. 复位逻辑分析（关键设计）
特别强调复位逻辑的设计，这是保证扩展计数器能循环、准确工作的关键。
- 公共复位：I0.1作为外部复位按钮。当 I0.1接通时，它同时复位 C20, C21, C22，将所有计数器当前值清零，为下一次计数循环做准备。
- 自动复位（自复位）：这是级联计数器的精妙之处。
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- C20的自复位：当 C20 计到1000时，其触点除了触发C21计数外，同时也会在下一个扫描周期接通它自己的复位端（R）。这意味着 C20 在完成“进位”任务后，立即将自己清零，重新从0开始对 I0.0计数。这保证了进位信号的准确性（每1000个脉冲发一个进位脉冲）。
- C21的自复位：同理，当 C21 计到100时，其触点在触发C22计数的同时，也会在下一个周期复位自己，以便重新开始接收C20的下一个100次进位。
- C22的复位：由公共复位信号 I0.1负责。当达到目标200,000后，需要人工或外部逻辑复位，以开始新一轮计数。
自复位的意义：防止计数器溢出，并确保每一级计数器始终在一个固定的、较小的循环（1000, 100, 2）内工作，使得级联关系清晰、可靠。如果不自复位，C20计到1000后会停止，无法继续计数，整个系统就停止了。
四、总结与公式
- 扩展总容量：级联扩展后的最大计数值 = 计数器1设定值 × 计数器2设定值 × ... × 计数器n设定值。
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- 本例：1000 × 100 × 2 = 200,000
- 优点：用多个小容量计数器实现了超大范围的计数，成本低，编程简单。
- 注意要点：
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- 复位设计必须完善：必须包含公共复位和各级的自复位逻辑。
- 扫描周期的影响：进位和复位动作存在一个扫描周期的延迟，在要求极高速度的应用中需考虑。
- 设定值选择：各级设定值的乘积等于目标值，可以灵活分配。通常让最后一级的设定值较小，便于最终状态的判断和输出控制。
通过这种级联扩展方法，理论上可以通过串联足够多的计数器，实现任意大的计数范围，完美突破了单个计数器的计数上限限制。
