定時器的PLC程序設計

倪濤軼 NI Tao-yi

（昆明高級技工學校，昆明 650033）

（Kunming Advanced Technical School，Kunming 650033，China）

0 引言

在PLC中，定時器（Timer）用來提供計時操作。

根據定時器的最小計時單位，定時器可分為高速定時器和低速定時器兩種。一般情況下，高速定時器的最小計時單位為0.01秒（10ms），可供用戶使用的數量較少，而低速定時器的最小計時單位為0.1秒（100ms），可供用戶使用的數量較多。在PLC程序設計中，我們應針對被控制對象對計時的不同要求來合理選擇使用。

從功能上來看，定時器有可以分為接通延時（Ondelay）定時器、斷開延時（Off-delay）定時器、自保持（Selfhold）定時器和累積定時器（Integrating Timer）等。其中，接通延時定時器是所有PLC都具備的。

定時器的計時編程設定值一般都是以一個整數的形式給出，這個整數乘以該定時器的最小計時單位才是最終的計時時間值。定時器的最小計時單位越小，則計時精度越高。

1 接通延時定時器的工作原理和PLC程序的編程方法

接通延時定時器的工作原理為：當輸入變量的狀態為“1”時，定時器的線圈接通，并開始計時。當計時時間達到編程設定值時，定時器的接點動作（即常開接點閉合，常閉接點斷開）。無論何時，只要當輸入變量的狀態變為“0”，定時器的線圈就斷開，其接點則立即復位（即常開接點斷開，常閉接點閉合），并且時間值也被賦為零（或者是被賦為編程設定值），為下一次定時器線圈接通時重新計時做準備。

接通延時定時器的PLC程序的編程方法如圖1所示，圖中X1為輸入變量，其狀態決定了定時器T1的線圈是否接通。接通延時的計時編程設定值為Kn1，它表示是以十進制整數n1來賦值的，接通延時時間t=n1×T1的最小計時單位。

接通延時定時器的時序圖如圖2所示。圖中T為輸入變量X1保持狀態為“1”的時間，當X1=0或者是T≤t時，T1的接點都不會發生動作，即T1都沒有輸出。

圖1 接通延時定時器的梯形圖

圖2 接通延時定時器的時序圖

2 斷開延時定時器的PLC程序設計

斷開延時定時器的工作原理為：當輸入變量的狀態為“1”時，定時器的線圈接通，其接點隨即動作（即常開接點閉合，常閉接點斷開）。當輸入變量的狀態變為“0”時，定時器的線圈斷開，并開始計時。當計時時間達到編程設定值時，定時器的接點隨即復位（即常開接點斷開，常閉接點閉合）。在了解了斷開延時定時器工作原理的基礎上，我們可以用接通延時定時器設計出如圖3所示的斷開延時定時器的PLC程序。圖中X1為的輸入變量，斷開延時的時間t=n1×T1的最小計時單位，M1是斷開延時定時器的等效輸出。

M1線圈實際上是一個復位優先的R-S雙穩態觸發器，它的置位輸入變量是X1，復位輸入變量是定時器T1的輸出。只要X1為“1”的狀態能被PLC采樣到，M1線圈便保持了該狀態。當X1的狀態變為“0”后，T1的線圈接通，計時開始。當計時時間達到編程設定值時，T1的常開接點閉合，M1被復位，實現了斷開延時的功能。

斷開延時定時器的時序圖如圖4所示。這里需要注意的是，雖然X1保持狀態為“1”的時間與斷開延時時間t之間沒有任何關系，但因為這種斷開延時定時器是用接通延時定時器來等效實現的，所以X1保持狀態為“0”的時間必須大于斷開延時時間t，否則它的狀態一直保持為“1”。

圖3 斷開延時定時器的梯形圖

圖4 斷開延時定時器的時序圖

3 多諧振蕩器的PLC程序設計

多諧振蕩器是無穩態觸發器的另一種稱謂，下面我們首先來討論多諧振蕩器的PLC程序設計方法。

多諧振蕩器在PLC接通電源后，不需外加輸入信號，就能夠自動地在狀態“0”和“1”之間不斷地翻轉，產生矩形脈沖輸出，直到PLC斷電。設Ton狀態“1”的保持時間（即接通時間），Toff為狀態“0”的保持時間（即斷開時間），則矩形脈沖的周期T和頻率f可表示為：

由此可以看出，多諧振蕩器的PLC程序中必須要有兩個定時器，一個用來控制接通時間，另一個用來控制斷開時間。我們用兩個接通延時定時器T0和T1設計的多諧振蕩器的PLC程序如圖5所示。其中：

Ton=n1×T1的最小計時單位

Toff=n0×T0的最小計時單位

Y0為多諧振蕩器的等效輸出。

圖5 多諧振蕩器的梯形圖

多諧振蕩器的時序圖如圖6所示。在第一個掃描周期，輸入映象區中T0、T1的線圈和常開接點的狀態都為“0”，Y0的狀態也為“0”。因此在程序處理階段T0的線圈得電，斷開時間Toff的計時在不需外加輸入信號的情況下自動開始。當Toff的計時時間到，T0的常開接點閉合，T1的線圈得電，開始接通時間Ton的計時，Y0的狀態也由“0”翻轉為“1”。當Ton的計時時間到，T1的常開接點閉合，T0的線圈斷電，它的常開接點也隨之被復位。在緊接的下一個掃描周期，Y0的狀態完成了由“1”到“0”的翻轉。如此周而復始，直到PLC斷電。

在這里需要注意的是，在圖6中的第N掃描周期，T0的線圈雖然斷電，它的常開接點也隨之被復位，但是這種變化PLC要在第N+1掃描周期才能采集到，這是由PLC自身的工作原理所決定的。

圖6 多諧振蕩器的時序圖

由圖6我們還可以看出，Y0輸出的實際接通時間和斷開時間都要在Ton和Toff的基礎上再加上PLC的輸入/輸出響應時間tD，即：

圖中所示的情況剛好是PLC的輸入/輸出響應時間tD最小的情況，即相當于1個PLC掃描周期的時間。

另外，我們將接通時間Ton與斷開時間Toff的比值稱作矩形脈沖的占空比，用ka表示，即：

當ka=1，即Ton=Toff時，多諧振蕩器的PLC程序可簡化為只用一個接通延時定器T0來設計，如圖7所示。其中：

t=Ton=Toff=n0×T0的最小計時單位。

圖7的時序圖如圖8所示。圖中所示的情況剛好是PLC的輸入/輸出響應時間tD最大的情況，即相當于2個PLC掃描周期的時間。

圖7 多諧振蕩器（占空比為1）的梯形圖

圖8 多諧振蕩器（占空比為1）的時序圖

本文首先介紹接通延時定時器的工作原理及其編程方法，然后在此基礎上利用該定時器引申出斷開延時定時器、多諧振蕩器在時序處理應用中的PLC程序設計方法，從基本的做起，進一步加深讀者對PLC及其程序的理解。

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