吳國偉

（天津交通職業(yè)學(xué)院，天津300110）

S7-200 PLC定時(shí)器的實(shí)際應(yīng)用

吳國偉

（天津交通職業(yè)學(xué)院，天津300110）

定時(shí)器指令是西門子小型PLC S7-200提供的基本指令之一，主要通過程序?qū)嵗榻B了3種定時(shí)器的工作原理、使用特點(diǎn)和在實(shí)際應(yīng)用過程中需要注意的問題。

S7-200；PLC；定時(shí)器

S7-200作為西門子的一款小型PLC，廣泛應(yīng)用于檢測、監(jiān)測及控制的自動化，其不僅可以替代傳統(tǒng)繼電器進(jìn)行簡單的邏輯控制，還可以實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的自動化控制。因此它也成為了眾多院校教學(xué)所采用的型號之一，具有極高的代表性。

定時(shí)器（T）是S7-200系列PLC基本指令中一個(gè)重要的方面，依靠PLC內(nèi)部的時(shí)鐘脈沖，能夠?qū)崿F(xiàn)基于時(shí)間的控制，因此熟練掌握定時(shí)器的用法對于自動化控制程序編寫是非常必要的。

1　S7-200定時(shí)器的類型

S7-200指令提供了下述三種類型的定時(shí)器。

（1）接通延時(shí)定時(shí)器——TON：用于單一間隔的定時(shí)。

（2）有記憶的接通延時(shí)定時(shí)器——TONR：用于累計(jì)多個(gè)時(shí)間間隔。

（3）斷開延時(shí)定時(shí)器——TOF：用于關(guān)斷或者故障事件后的延時(shí)。

定時(shí)器對時(shí)間間隔計(jì)數(shù)。定時(shí)器的分辨率（時(shí)基）決定了每個(gè)時(shí)間間隔的長短。在S7-200中，定時(shí)器號是定時(shí)器的分辨率（時(shí)基）的依據(jù)。S7-200定時(shí)器有三種分辨率：1 ms、10 ms和100 ms［1］，具體如表1所示。

表1　定時(shí)類型與編號

2　S7-200定時(shí)器的工作方式

PLC所提供的定時(shí)器作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器，用于定（延）時(shí)控制。每個(gè)定時(shí)器可提供無數(shù)對常開和常閉觸點(diǎn)供編程使用，其預(yù)設(shè)時(shí)間由程序設(shè)置。

2.1定時(shí)器的組成

定時(shí)器由1個(gè)“線圈”（在梯形圖中以指令盒表示）、2個(gè)16位寄存器（用于存放定時(shí)器預(yù)設(shè)值和當(dāng)前值）和1個(gè)定時(shí)器位（標(biāo)示其工作狀態(tài)）組成。

定時(shí)器預(yù)設(shè)值（PT）寄存器的數(shù)據(jù)可以儲存常數(shù)（1～32767），也可引自某個(gè)（字）地址，再用這個(gè)地址的數(shù)據(jù)作為預(yù)設(shè)值［2］。

定時(shí)器當(dāng)前值寄存器用于存儲定時(shí)器累計(jì)的分辨率的增量值（1～32767）。

定時(shí)器位表示定時(shí)器的工作狀態(tài)，其值為“0”或“1”.

2.2定時(shí)器的工作過程

（1）接通延時(shí)定時(shí)器——TON

當(dāng)輸入端接通時(shí)，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)前值開始增長，在當(dāng)前值與預(yù)設(shè)時(shí)相等時(shí)，定時(shí)器“動作”，定時(shí)器位被置“1”，該定時(shí)器的“常開觸點(diǎn)”閉合、“常閉觸點(diǎn)”斷開。此后，如果輸入端持續(xù)接通，當(dāng)前值將繼續(xù)增長，直至達(dá)到最大值32 767停止。如果輸入端斷開，則當(dāng)前值清零，定時(shí)器位被置“0”，各“觸點(diǎn)”復(fù)位［3］。

（2）有記憶的接通延時(shí)定時(shí)器——TONR

此定時(shí)器與TON的工作原理基本一致，不同的是：當(dāng)輸入端斷開時(shí)，定時(shí)器當(dāng)前值將保留（不會被清零），直到下一次輸入端接通時(shí)，當(dāng)前值繼續(xù)增長，直至32 767停止。要將定時(shí)器當(dāng)前值清零，就必須使用復(fù)位（R）指令。

（3）斷開延時(shí)定時(shí)器——TOF

當(dāng)輸入端接通時(shí)，定時(shí)器位立即被置“1”，其“常開觸點(diǎn)”閉合、“常閉觸點(diǎn)”斷開，當(dāng)前值被清零。當(dāng)輸入端斷開時(shí)，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)前值開始增長，當(dāng)當(dāng)前值達(dá)到或超過預(yù)設(shè)值時(shí)，則定時(shí)器位被置“0”，各觸點(diǎn)復(fù)位，定時(shí)器當(dāng)前值停止增長。

當(dāng)輸入斷開的時(shí)長小于預(yù)設(shè)時(shí)長時(shí)，定時(shí)器位保持為“1”；下一次輸入端斷開后，當(dāng)前值將從零開始重新增長直至達(dá)到預(yù)設(shè)值。

2.3定時(shí)器的刷新機(jī)制

S7-200是工作方式是循環(huán)掃描的，每一次掃描后，將刷新一次輸出。S7-200的3種定時(shí)器的刷新機(jī)制并不相同，這取決于定時(shí)器的分辨率。

（1）1 ms分辨率定時(shí)器

1 ms分辨率定時(shí)器啟動后，定時(shí)器對1 ms的時(shí)間間隔（即時(shí)基信號）進(jìn)行計(jì)時(shí)。定時(shí)器的當(dāng)前值每隔1ms刷新一次，在一個(gè)掃描周期中可能要刷新多次，而不和掃描周期同步。

（2）10ms分辨率定時(shí)器

10 ms分辨率定時(shí)器啟動后，定時(shí)器對10 ms的時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)。程序執(zhí)行時(shí)，在每個(gè)掃描周期的開始對定時(shí)器位和當(dāng)前值刷新，定時(shí)器位和當(dāng)前值在整個(gè)掃描周期內(nèi)保持不變。

（2）100ms分辨率定時(shí)器

100ms分辨率定時(shí)器啟動后，定時(shí)器對100 ms的時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)。只有在執(zhí)行定時(shí)器指令時(shí)，定時(shí)器的位和當(dāng)前值才被刷新。為使定時(shí)器正確的定時(shí)，100 ms定時(shí)器只能用于每個(gè)掃描周期內(nèi)同一定時(shí)器指令必須執(zhí)行一次且僅執(zhí)行一次的場合。

以下通過幾個(gè)實(shí)例來說明刷新機(jī)制對程序的影響。程序目的：在定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)產(chǎn)生一個(gè)寬度為一個(gè)掃描周期的脈沖（以Q0.0對外輸出）。

然后我們來分析一下的問題所在：

圖1中，左圖的錯(cuò)誤原因在于：1ms定時(shí)器每隔1ms刷新一次定時(shí)器的當(dāng)前值，當(dāng)前值如果正好在處理動斷觸點(diǎn)和動合觸點(diǎn)時(shí)被刷新，此時(shí)Q0.0可以被接通1個(gè)周期，但是這種情況很少，大多數(shù)情況是定時(shí)器時(shí)間到，定時(shí)器刷新，而使得輸出Q0.0輸出，但是由于是每隔1ms刷新，因此Q0.0還沒有來得及置位，就被復(fù)位了。因此需要使用右圖的非自身激勵(lì)輸入程序。

圖2中，左圖由于10ms定時(shí)器是每個(gè)掃描周期前刷新當(dāng)前值，因此，定時(shí)時(shí)間到時(shí)，定時(shí)器輸出動作，但是由于動斷觸點(diǎn)的動作，定時(shí)器被立即復(fù)位，因此，輸出線圈Q0.0不會被置位。

圖2 10m s分辨率定時(shí)器應(yīng)用

圖3中，因?yàn)?00 ms定時(shí)器是執(zhí)行指令時(shí)刷新，因此Q0.0在T37到時(shí)準(zhǔn)確的接通一個(gè)周期。

圖3　100ms分辨率定時(shí)器應(yīng)用

3　定時(shí)器的實(shí)際應(yīng)用舉例

本程序?yàn)橐恍”愠貨_水控制。利用人體紅外感應(yīng)裝置（I0.0）控制WC沖水（Q0.0），實(shí)現(xiàn)如下控制：（1）感應(yīng)到人體后，延時(shí)1 s進(jìn)行沖水，時(shí)長2 s（短沖）；（2）感應(yīng)到人體消失后，立即進(jìn)行沖水，時(shí)長5 s（長沖）；（3）未進(jìn)行短沖，則長沖不啟動。

程序梯形圖如圖4所示。

圖1　1m s分辨率定時(shí)器應(yīng)用

（續(xù)下圖）

（續(xù)上圖）

圖4　沖水控制程序梯形圖

本例中，T37起延時(shí)1沖水作用；T38控制短沖時(shí)長；T39為控制避免在未進(jìn)行短沖時(shí)長沖；T40為長沖延時(shí)；M0.0、M0.1和M0.3為中間繼電器，起狀態(tài)標(biāo)記作用。

4　使用注意事項(xiàng)

（1）不能把一個(gè)定時(shí)器號同時(shí)用作TOF和TON，這將引起邏輯沖突。

（2）使用復(fù)位（R）指令對定時(shí)器復(fù)位后，定時(shí)器位置為“0”，定時(shí)器當(dāng)前值也同時(shí)置為“0”。

（3）對于TOF，需在輸入端有一個(gè)負(fù)跳變（即由接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)）的輸入信號來啟動計(jì)時(shí)。

（4）需要注意不同分辨率的定時(shí)器刷新特性。同時(shí)，由于它們當(dāng)前值的刷新周期是不同的，所以還需要注意子程序與中斷程序的使用，具體情況如下：

1）在子程序和中斷程序中最好不要使用100 ms定時(shí)器。由于子程序和中斷程序不是每個(gè)掃描周期都執(zhí)行的，那么在子程序和中斷程序中的100 ms定時(shí)器的當(dāng)前值就不能及時(shí)刷新，造成時(shí)基脈沖丟失，致使計(jì)時(shí)失準(zhǔn)。

2）在主程序中，不能重復(fù)使用同一個(gè)100ms的定時(shí)器號，否則該定時(shí)器指令在一個(gè)掃描周期中多次被執(zhí)行，定時(shí)器的當(dāng)前值在一個(gè)掃描周期中多次被刷新。這樣，定時(shí)器就會多計(jì)了時(shí)基脈沖，同樣造成計(jì)時(shí)失準(zhǔn)。

因此，100 ms定時(shí)器只能在每個(gè)掃描周期內(nèi)同一定時(shí)器指令都執(zhí)行一次，且僅執(zhí)行一次的情況下使用。

5　結(jié)束語

定時(shí)器在自動化控制中可以起到非常重要的作用，S7-200提供的3種定時(shí)器對于基本的自動控制支持已經(jīng)足夠。3種定時(shí)器在使用過程存在著一些差異，不僅是工作原理不同，而且不同分辨率的定時(shí)器其刷新機(jī)制也不同，使用不當(dāng)會造成計(jì)時(shí)失準(zhǔn)。這在實(shí)際編寫控制程序中必須加以重視。

［1］西門子公司.S7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊［Z］.2008.

［2］廖常初.S7-200 PLC基礎(chǔ)教程［M］.第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

［3］工控學(xué)習(xí)園地.S7-200PLC的定時(shí)器［EB/OL］.http://blog. gkong.com/eebeginner_115681.ashx.2010-05-13/2016-04-20.

Some PracticalCases of S7-200 PLC Timer

WU Guo-wei
（Tianjin Transportation Vocational College，Tianjin 300110，China）

The timer is one of Siemens PLC S7-200's basic instructions.Through some example programs，the paper introduced the timer's working principle，characteristic and some problems which need to be paid attention to in practical application.

S7-200；PLC；timer

TP311.1

B

1672-545X（2016）05-0165-03

2016-02-24

吳國偉（1979-），天津市人，講師，本科，主要從事城市軌道交通車輛技術(shù)專業(yè)方面的教學(xué)及研究。