利用PLC定时器和计数器，实现长时间计时的方法

作者通过典型案例分析，探讨了利用定时器、计数器级联的方式实现长时间计时的原理，给出了编程思路和梯形图程序。

在很多工程应用中，根据控制功能要求，需要对系统进行24小时监控，在经过某一特定时间或遇到紧急情况后给出提醒或预警。为了减少人为因素造成的影响，我们希望系统能自动进行。PLC中的定时器便具有这个功能。

但是，定时器的计数值在PLC的内部使用二进制，一个16位二进制字除去一个符号位后，能表示的最大整数是32767，它将对应定时器的最大定时时间。以100ms定时器为例，32767对应最大定时时间为32767×0.1=3276.7（s），时间不足1小时。这使得在使用单个定时器编制长时间计时程序受到很大制约。

由于定时器的计时时间有限，利用单个定时器达不到长时间计时的目的，要解决问题需要利用软件编程来实现长时间计时。下面以S7-200 PLC为例，通过案例来探讨利用定时器和计数器扩展的方式进行长时间计时，供使用者参考。

1 定时器、计数器的应用

1.1 定时器基本应用

S7-200 PLC有三种类型的定时器，接通延时定时器（TON）、断开延时定时器（TOF）、记忆接通延时定时器（TONR）。以常用的延时接通定时器（TON）为例讨论定时器的基本应用。

图1 定时器基本应用

工作原理：当输入端闭合，即I0.0为“ON”时，定时器T37接通并开始计时，10秒后，定时器T37常开触点接通并保持，输出继电器Q0.0输出。I0.0断开，定时器复位，Q0.0断开。

1.2 计数器基本应用

S7-200 PLC有三种类型的计数器，增计数器（CTU）、减计数器（CTD）、增/减计数器（CTUD）[2]。以常用的增计数器（CTU）为例讨论计数器的基本应用。

图2 计数器的基本应用

工作原理：首先，使I0.1输入端通、断一次，计数器C0复位，即当前值回“0”。然后，每通、断一次I0.0，计数器C0记录1个数，即C0当前值加1，当C0当前值达到10后，计数器C0常开触点接通并保持，输出继电器Q0.0输出，直到I0.1再次闭合，计数器复位，Q0.0断开。

1.3 定时器级联扩展延时

对于分辨率为100ms的延时接通定时器（TON）来讲，其设定值最大为32767，延时时间最长为3276.7秒。当超过该时间，单个定时器则无法完成计时功能。这种情况下，可以利用定时器级联的方式实现延时时间的扩展。

案例1：利用两个定时器级联实现延时1小时

图3 定时器延时1小时

总的延时时间T=T37+T38=1800秒+1800秒=3600秒=1小时。这是单个定时器无法完成的定时时间。

还可以用同样的方法实现三个、四个定时器级联延时。这种扩展方法的计时时间是各个定时器计时时间的总和。

1.4 利用计数器延时

案例2：利用两个计数器实现延时10小时

图4 计数器延时10小时

总的延时时间为：1秒×（6000×6）=36000秒÷3600秒=10小时。

这种扩展延时方法的关键是：（1）在网络1中，首先，利用特殊功能寄存器SM0.5（周期为1秒,占空比为1:1），作为计数器C0的计数输入脉冲，在计数的同时实现计时；第二，将C0的输出作为自身的复位，实现记录6000个脉冲后重新开始。（2）在网络2中，将C0的输出作为C1的输入，实现每记录6000个脉冲触发C1计数1次。

3 案例分析

3.1控制要求

某住宅小区需要24小时昼夜定时报警，早上6：30，电铃每秒响一次，6次后自动停止；9：00-17：00，启动住宅报警系统；晚上18：00打开小区内照明系统；晚上22：00关闭小区内照明系统。

3.2 I/0口分配

表1 I/O 分配表

3.3 接线图

图5 接线图

3.4 梯形图程序

程序说明：

（1） 网络1、网络2 中，I0.0为系统启动开关；I0.1 为快速调整开关； I0.2为系统实验用开关；SM0.1用于上电时系统复位；C0 、C1两个计数器级联，C0形成900秒的计时周期，C1记录96个900秒，共计900×96=86400秒，即24个小时；

（2）网络3用于实现早晨6:30启动电铃，电铃每隔1秒响1次，6次后停止；

（3）网络4用于实现晚上18:00开启小区内照明系统；网络4用于实现晚上22:00关闭小区内照明系统；

（4）网络5用于实现9:00到17:00开启小区内报警系统；

（5）网络7、网络8，形成0.1秒钟震荡信号，用于快速调整系统使用。

图6 梯形图程序

4 结束语

定时器指令和计数器指令是PLC编程的重要指令，掌握好它们的使用方法，使设计格式规范化，可以优化设计程序，对编程水平的提高有十分重要的意义，利用编程实现长时的方法还有很多，案例也不胜枚举，同时，灵活利用定时器和计数器组合进行长时间计时，PLC的编程功能，既可减少硬件设备资源，降低生产成本，又使系统运行灵活可靠。

本文编自《电气技术》，标题为“关于利用PLC定时器和计数器进行长计时功能的探讨”，作者为侯肖霞。

西门子PLC定时器定时时间太短？巧用计数器延长计时时间

一、问题的提出

前面的文章中，我们介绍了S5定时器，并详细探讨了它们的用法。S5定时器在时基"10s"的情况下，可定时时间最长，其定时时长为9990s，即2小时46分钟30秒 。

在实际应用中，我们常会用到计时时长远超过S5定时器的最大定时时长的情况。比如，我们要求某一设备在满足运行条件后，持续运行8个小时 。此时，单独用S5定时器很难实现这一控制要求。

实现上述控制要求的方法有多种，这里，介绍一种"利用计数器扩展定时时长" 的方法，并简要引出S7中计数器的概念。

二、控制任务归纳

控制任务为：某一设备在满足运行条件后，持续运行8个小时

做以下假设：

1、假设该设备的各运行条件汇总为M10.0，且M10.0=1时，运行条件满足；

2、该设备的运行命令由Q2.0给出，即Q2.0=1时，设备运行；

3、为方便讨论，这里不考虑本设备故障、来自其他设备的连锁/互锁、及快/急停等各种信号的影响。

三、利用计数器扩展定时时长

1、计数器的相关概念

S7的系列CPU为计数器保留了一片存储区域。一个计数器包括一个16位的字和一个二进制的位。计数器的字用来存储当前的计数值，而计数器的触点状态反映在它的位上。如图1所示，为计数器的字 。

图1 计数器的"字"

程序中，计数器的表示方法为："C+计数器号"，如C10表示10号计数器。 计数器的计数范围为：0-999。 仅当计数器的当前计数值为0时，计数器的触点状态位才为0；否则，其触点/线圈状态位1；计数器分为加计数器、减计数器及加/减计数器，这里，我们用到了减计数器。

2、设计计数脉冲

我们可以首先设计一个"方波"信号，具体实现办法可参见《西门子S7 300仿真实验平台——编程实现矩形波、方波发生器》

这里，需要确定方波的周期。如图2所示。

图2 定时器及计数器的初始值的确定

如图3所示，为方波发生器，当M0.0=1时，定时器T1和T2周期性的工作，并在"#temp1"输出一个周期为288s的方波信号。

图3 方波发生器

3、实现延时时长为8h的"延时断"功能

有了图3所示的"方波发生器"后，我们只需利用减1计数器记录100个方波脉冲，即：

288s*100=28800s=8h

即可实现定时8小时的功能，如图4所示。

图4 时长为8h的"延时断"

四、思考

本文介绍了如何利用计数器扩展S5定时器的定时时长。有兴趣的可以进一步思考：

是否能利用计数器实现周期更长（超出S5定时器的范围）的矩形波呢？

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