S7-200 PLC定時器的實際應用

吳國偉

（天津交通職業學院，天津300110）

S7-200 PLC定時器的實際應用

吳國偉

（天津交通職業學院，天津300110）

定時器指令是西門子小型PLC S7-200提供的基本指令之一，主要通過程序實例介紹了3種定時器的工作原理、使用特點和在實際應用過程中需要注意的問題。

S7-200；PLC；定時器

S7-200作為西門子的一款小型PLC，廣泛應用于檢測、監測及控制的自動化，其不僅可以替代傳統繼電器進行簡單的邏輯控制，還可以實現更為復雜的自動化控制。因此它也成為了眾多院校教學所采用的型號之一，具有極高的代表性。

定時器（T）是S7-200系列PLC基本指令中一個重要的方面，依靠PLC內部的時鐘脈沖，能夠實現基于時間的控制，因此熟練掌握定時器的用法對于自動化控制程序編寫是非常必要的。

1　S7-200定時器的類型

S7-200指令提供了下述三種類型的定時器。

（1）接通延時定時器——TON：用于單一間隔的定時。

（2）有記憶的接通延時定時器——TONR：用于累計多個時間間隔。

（3）斷開延時定時器——TOF：用于關斷或者故障事件后的延時。

定時器對時間間隔計數。定時器的分辨率（時基）決定了每個時間間隔的長短。在S7-200中，定時器號是定時器的分辨率（時基）的依據。S7-200定時器有三種分辨率：1 ms、10 ms和100 ms［1］，具體如表1所示。

表1　定時類型與編號

2　S7-200定時器的工作方式

PLC所提供的定時器作用相當于繼電器控制系統中的時間繼電器，用于定（延）時控制。每個定時器可提供無數對常開和常閉觸點供編程使用，其預設時間由程序設置。

2.1定時器的組成

定時器由1個“線圈”（在梯形圖中以指令盒表示）、2個16位寄存器（用于存放定時器預設值和當前值）和1個定時器位（標示其工作狀態）組成。

定時器預設值（PT）寄存器的數據可以儲存常數（1～32767），也可引自某個（字）地址，再用這個地址的數據作為預設值［2］。

定時器當前值寄存器用于存儲定時器累計的分辨率的增量值（1～32767）。

定時器位表示定時器的工作狀態，其值為“0”或“1”.

2.2定時器的工作過程

（1）接通延時定時器——TON

當輸入端接通時，定時器開始計時，當前值開始增長，在當前值與預設時相等時，定時器“動作”，定時器位被置“1”，該定時器的“常開觸點”閉合、“常閉觸點”斷開。此后，如果輸入端持續接通，當前值將繼續增長，直至達到最大值32 767停止。如果輸入端斷開，則當前值清零，定時器位被置“0”，各“觸點”復位［3］。

（2）有記憶的接通延時定時器——TONR

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

（3）斷開延時定時器——TOF

當輸入端接通時，定時器位立即被置“1”，其“常開觸點”閉合、“常閉觸點”斷開，當前值被清零。當輸入端斷開時，定時器開始計時，當前值開始增長，當當前值達到或超過預設值時，則定時器位被置“0”，各觸點復位，定時器當前值停止增長。

當輸入斷開的時長小于預設時長時，定時器位保持為“1”；下一次輸入端斷開后，當前值將從零開始重新增長直至達到預設值。

2.3定時器的刷新機制

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

（1）1 ms分辨率定時器

1 ms分辨率定時器啟動后，定時器對1 ms的時間間隔（即時基信號）進行計時。定時器的當前值每隔1ms刷新一次，在一個掃描周期中可能要刷新多次，而不和掃描周期同步。

（2）10ms分辨率定時器

10 ms分辨率定時器啟動后，定時器對10 ms的時間間隔進行計時。程序執行時，在每個掃描周期的開始對定時器位和當前值刷新，定時器位和當前值在整個掃描周期內保持不變。

（2）100ms分辨率定時器

100ms分辨率定時器啟動后，定時器對100 ms的時間間隔進行計時。只有在執行定時器指令時，定時器的位和當前值才被刷新。為使定時器正確的定時，100 ms定時器只能用于每個掃描周期內同一定時器指令必須執行一次且僅執行一次的場合。

以下通過幾個實例來說明刷新機制對程序的影響。程序目的：在定時器計時時間到時產生一個寬度為一個掃描周期的脈沖（以Q0.0對外輸出）。

然后我們來分析一下的問題所在：

圖1中，左圖的錯誤原因在于：1ms定時器每隔1ms刷新一次定時器的當前值，當前值如果正好在處理動斷觸點和動合觸點時被刷新，此時Q0.0可以被接通1個周期，但是這種情況很少，大多數情況是定時器時間到，定時器刷新，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，就被復位了。因此需要使用右圖的非自身激勵輸入程序。

圖2中，左圖由于10ms定時器是每個掃描周期前刷新當前值，因此，定時時間到時，定時器輸出動作，但是由于動斷觸點的動作，定時器被立即復位，因此，輸出線圈Q0.0不會被置位。

圖2 10m s分辨率定時器應用

圖3中，因為100 ms定時器是執行指令時刷新，因此Q0.0在T37到時準確的接通一個周期。

圖3　100ms分辨率定時器應用

3　定時器的實際應用舉例

本程序為一小便池沖水控制。利用人體紅外感應裝置（I0.0）控制WC沖水（Q0.0），實現如下控制：（1）感應到人體后，延時1 s進行沖水，時長2 s（短沖）；（2）感應到人體消失后，立即進行沖水，時長5 s（長沖）；（3）未進行短沖，則長沖不啟動。

程序梯形圖如圖4所示。

圖1　1m s分辨率定時器應用

（續下圖）

（續上圖）

圖4　沖水控制程序梯形圖

本例中，T37起延時1沖水作用；T38控制短沖時長；T39為控制避免在未進行短沖時長沖；T40為長沖延時；M0.0、M0.1和M0.3為中間繼電器，起狀態標記作用。

4　使用注意事項

（1）不能把一個定時器號同時用作TOF和TON，這將引起邏輯沖突。

（2）使用復位（R）指令對定時器復位后，定時器位置為“0”，定時器當前值也同時置為“0”。

（3）對于TOF，需在輸入端有一個負跳變（即由接通狀態變為斷開狀態）的輸入信號來啟動計時。

（4）需要注意不同分辨率的定時器刷新特性。同時，由于它們當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定時器。由于子程序和中斷程序不是每個掃描周期都執行的，那么在子程序和中斷程序中的100 ms定時器的當前值就不能及時刷新，造成時基脈沖丟失，致使計時失準。

2）在主程序中，不能重復使用同一個100ms的定時器號，否則該定時器指令在一個掃描周期中多次被執行，定時器的當前值在一個掃描周期中多次被刷新。這樣，定時器就會多計了時基脈沖，同樣造成計時失準。

因此，100 ms定時器只能在每個掃描周期內同一定時器指令都執行一次，且僅執行一次的情況下使用。

5　結束語

定時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種定時器對于基本的自動控制支持已經足夠。3種定時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器其刷新機制也不同，使用不當會造成計時失準。這在實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手冊［Z］.2008.

［2］廖常初.S7-200 PLC基礎教程［M］.第3版.北京：機械工業出版社，2014.

［3］工控學習園地.S7-200PLC的定時器［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專業方面的教學及研究。