西門子S7-200PLC編程中定時器的應用

摘 要：西門子S7-200PLC具有接通延時、記憶延時、斷開延時和1ms、10ms、100ms定時器等功能。在程序設計中，合理使用不同功能和不同分辨率的定時器，可以使我們的程序功能更完善實現更順利，同時定時器除了定時功能外，還可以靈活運用，實現其它功能。

關鍵詞：S7-200;PLC;編程;定時器

西門子S7-200 PLC內部，按功能分有三類定時器，分別是接通延時定時器（TON）、有記憶接通延時定時器（TONR）、斷開延時定時器（TOF）;按定時分辨率分同樣有三類定時器，分別是1ms、10ms、100ms定時器。每個定時器有2個輸入端，分別是使能輸入端和預設值輸入端。當使能輸入端接通時，接通延時定時器（TON）和有記憶接通延時定時器（TONR）開始計時，當定時器的當前值大于等于預設值時，該定時器位被置位。當使能輸入端斷開時，接通延時定時器的當前值清0，而有記憶接通延時定時器的當前值則保持不變，在下次使能輸入端接通時繼續計時，利用這一點，我們可以用有記憶接通延時定時器來統計使能輸入端的接通時間，在再次使用有記憶接通延時定時器之前，需要用復位指令清除當前值。對于斷開延時定時器（TOF），當使能輸入端接通時，定時器位立即接通，并把當前值設為0;當使能輸入端斷開時，定時器開始計時，當達到預設時間時，定時器位斷開，并停止計時。由于斷開延時定時器必須用輸入端從接通到斷開的跳變啟動計時，如果輸入端接通持續時間短于預設值，定時器位將保持接通，下次輸入端接通后斷開時才開始計時，在設計程序時需注意這一點。

西門子PLC程序執行一個循環稱為一個掃描周期。CPU在一個掃描周期內執行以下任務：讀輸入、執行程序、處理通訊請求、執行CPU自診斷測試、寫輸出。這些任務是按一定順序執行，而不是并行處理，在每個掃描周期開始時將數字輸入值寫入輸入映像寄存器中，執行程序階段則逐條執行指令，處理通訊請求階段處理通訊端口的信息，自診斷階段則檢查硬件和程序存儲器，在掃描周期的末尾將輸出映像寄存器中的數據寫入數字輸出點，如圖一所示。中斷程序例外，它可以在掃描周期任意時間執行。

在同一個程序中，一個定時器不能同時作為TON和TOF使用。對于不同分辨率的定時器，除了定時最大值不同外，在程序中使用方法略有區別。1ms定時器啟動后，定時器當前值每隔1ms刷新一次，不與掃描周期同步。10ms定時器啟動后，定時器當前值在每次掃描周期的開始刷新，即在一個掃描周期內定時器位和當前值保持不變。100ms定時器啟動后，定時器在每次掃描周期的開始將累計的100ms間隔數加到當前值中，但只有定時器指令執行時，其當前值才刷新，也就是說，如果100ms定時器激活，但在某一個周期沒有執行定時器指令，定時器的當前值不刷新，從而造成時間丟失;同樣的，如果在一個掃描周期內多次執行同一定時器指令，就會造成多計時間，因此在設計程序時必須保證同一個100ms定時器指令每個掃描周期只執行一次。

由上述描述我們可知，PLC定時器的定時時間是有誤差的，在程序設計合理時，其誤差最大值由其分辨率來決定。結合定時器更新方式和CPU的掃描周期，我們可以看出，對于1ms和10ms定時器，不可以用定時器自己的定時器位控制自身，而100ms定時器可以這么使用。

定時器除了定時功能外，還可以靈活運用，實現其它功能。如利用定時器實現硬件濾波，去除瞬間抖動，防止誤操作;還可以利用定時器預設值和當前值實現不同周期和占空比的脈波輸出，如圖二程序和波形圖所示，實現了周期0.5秒占空比0.4的脈沖輸出。

在PLC程序設計中，合理使用定時器，可以避免不必要的問題。在我部門發射機自動化監控程序設計過程中，有一部需要使用自由口通信來采集發射機的模擬量和狀態，它們采用了不同的采集頻率，因此我們分別使用了兩個定時器來控制。在調試過程中我們發現采集的數據誤碼率非常高，經常連續數次采集都是錯誤數據，排除了硬件問題后，我們仔細分析程序，發現兩個定時器的啟動不同步，造成的后果就是有可能兩次采集間隔時間太短。我們修改了程序，將兩個定時器啟動同步后再測試，誤碼率大大降低，完全可以滿足我們監控需求。

總之，在PLC程序設計中，合理使用不同分辨率的定時器，可以使我們的程序功能更完善實現更順利。

參考文獻：

[1]《S7-200系統手冊》

作者簡介：

宮興廣（1967-），男，漢族，山東濟南人，本科，濟南廣播電視臺科長，初級職稱，主要研究方向：無線電工程。