趣味学习三菱PLC之定时器和计数器

小时候总想着，自己要是可以控制时间就好了，给时间按下暂停键，然后把班里的那个死对头打一顿哈哈哈哈哈嗝，做梦呢。虽然我不可以控制时间，但是我可以通过定时器控制PLC的程序执行呀，这也是从另一方面实现我控制时间的的梦想了，激动！

PLC中，定时器和计数器是两个非常主要的编程元件，是PLC程序编制不可或缺的环节。我在之前的文章中简单地扯了一下这两个元件，而现在就是揭秘时刻了，让我们一起来看看它们的庐山真面目吧！

一、定时器

说到定时器，其实我们生活中就有很多它的应用，例如洗衣机的定时选择，烤箱的定时旋钮、空调的定时遥控、定时炸弹（这个还是算了）等。当然，还有电工朋友们比较熟悉的时间继电器也算是一种定时器。而PLC的定时器是一种编程元件，其实它就相当于继电控制系统中的时间继电器。为了便于学习PLC的定时器，我们先来了解一下时间继电器。

在继电控制电路中，如果要用到时间控制，就必须要用到时间继电器，其实我对时间继电器不熟悉，因为我对继电控制电路的接触本来就不多，但是我说过，我是专门去学习了接触器的，时间继电器和接触器有点类似，只不过接触器不能进行时间控制罢了。

要驱动接触器的常开、常闭触点动作，就必须给接触器的线圈通电，同样的，在控制电路中，要使时间继电器的各种触点动作，也是需要驱动条件的，即线圈得电。这让我想起了我平时在家打游戏的时候，如果是其他人叫我吃饭，那我肯定是专注游戏，纹丝不动的，但如果是老妈的狮子吼，还管什么游戏，小命要紧，这里的老妈狮子吼就是驱动条件，而我去吃饭就是触点动作，可以说非常形象了。

根据变化的不同，时间继电器有三种类型触点：瞬时动作、通电延时、断电延时。结合时间继电器常开触点动作时序图，我们可以更为直观的看出其触点的动作过程，特别是"通电延时"和"断电延时"。

通电延时，也就是线圈得电，但触点延时动作，线圈失电，触点马上动作。这就像是我们上课，上课铃响，大家磨磨蹭蹭的挪向教室，但下课铃声一响，大家就跟长跑运动员一样瞬时就不见人影了。断电延时，也就是线圈得电，触点马上动作，线圈失电，触点延时动作。这也像是上课，如果说通电延时是上数学课，那断电延时就是上体育课，上课铃响，大家奔向操场放飞自我，但下课铃响，大家像是七老八十一样慢慢挪回教室。这时的上课铃和下课铃就像线圈的得电与失电，而学生的上课和下课就是触点动作。

在PLC中，定时器作用其实和时间继电器相差无几，都是用于对时间的控制，特别是延时控制，且都需要驱动条件，但PLC的定时器只能进行瞬时动作和通电延时的控制，要实现断电延时，就得通过程序编制。我在前面的文章说过，定时器是字（16位）元件，所以可以对时钟脉冲计数并保存数值，也因为它是16位元件，所以定时的时长是有范围的。

三菱FX2N PLC的定时器分为通用型定时器和积算型定时器。通用型定时器又称非积算定型时器或常规定时器，积算型定时器又称断电保持型定时器。接下来，我们一起看看它们两者有什么不同吧。

1、通用型定时器T0～T245

通用型定时器根据计数时钟脉冲不同分为100ms定时器和10ms定时器。

从上图我们也可以看出，定时器的时钟脉冲是由它们的编号区分的，其中T0～T199为时钟脉冲100ms的定时器，共200个；T200～T245为时钟脉冲10ms的定时器，共46个。例如选用T20这个定时器，那就表示选用了时钟脉冲为100ms的定时器，K20表示十进制数的20，所以T20 K20就表示定时器的定时时间为20个脉冲，即20×100=2s。

因为PLC的定时器类似于继电控制电路的时间继电器，所以，在梯形图中，我们把定时器作为线圈处理，如上图所示，定时器的驱动元件为X1触点，当X1触点闭合，定时器T20（线圈）得电，经过定时时间2s后，定时器的常开触点闭合。

定时器的脉冲数除了可以用十进制数表示外，还可以用数据寄存器D的内容来表示。D就像是一个口袋，里面装着一个数（16位的二进制数），这个数就是计数器的脉冲个数，例如T20 D0，D0里存的数是H10，转换为十进制就是16，这时计数器T20的定时时间就为16×100=1.6s。

这里要注意的是，当通用计数器的驱动信号断开，此时不管计数器的计时时间是否达到设定值，计数器都会复位，计时清零，直到再次被驱动，才开始重新计时。这也是通用型定时器和断电保持型定时器的区别。

2、积算型定时器（断电保持型定时器）T246～T255

顾名思义，断电保持型定时器是指在定时过程中，当驱动信号断开，定时器虽然不能继续计时，但能保持当前计时值，等驱动信号再次恢复，定时器有在原来的计时基础上继续计时，直到累积时间达到设定值，对应触点开始动作。换句话说，就是断电保持型定时器不会自动复位，所以我们想要它复位时，只能用RST指令进行强制复位。

积算型定时器按时钟脉冲不同也可以分为两种。显然这个的数量比通用型的少很多，可能是它比较少用吧。

积算型定时器的工作原理图如上图所示，定时器T250的定时时间为60×100ms=6s，当驱动条件成立，也就是X1接通，定时器T250的线圈得电，开始计时，计到2s时X1断开，虽然定时器的线圈失电，但它的计时依然保持在2s；直到X1再次接通，定时器在2s的基础上继续计时，计到6s后，定时器的常开触点闭合。又因为定时器不会自动复位，所以，就是X1断开，定时器的线圈失电，但它的计时保持在6s，常开触点一直闭合，直到X2触点闭合，RST指令强制复位定时器，定时器的常开触点才会断开。

总的来说就是，通用型定时器只需一个信号就可以控制线圈和触点的通断。而积算型定时器必须要两个信号加上RST指令才能控制其线圈和触点的通断，真麻烦，怪不得比较少用。

定时器在梯形图中非常常用，所以在课程中，李老师举了好几个典型的实例，为了节省大家的阅读时间（并不是为了偷懒哦），我就抽其中一个例子吧。

每一个定时器的定时时间是有限制的，那么，如果我们需要的定时时间超过定时器的最长定时时间，怎么办呢？简单，一个不够，两个来凑。如下图所示，一个定时器最多可以累计32767个时钟脉冲，为了好看，我们就取3万个吧，然后把几个定时器进行接力。这时候，从X0闭合到线圈Y0得电，此间的定时时长就为30000×3×100ms=150min，也就是两个半小时，这也太久了吧。

定时器的各种玩法，我在这就不一一解说啦，大家感兴趣的，可以去看看李老师的课程，或者自己编程试试，反正是用软件编程，也玩不坏。看清了定时器的真面目，我们继续来"探索"计数器吧。

二、计数器

说到计数器，我本来想在淘宝上找一些计数器的图片，然后发现，刷出来的是算盘哈哈，所以，算盘也算是一种计数器吧，我们日常生活中，需要用到计数器的实例好像不多，但在PLC中，计数器的使用也是非常频繁的。

三菱FX2N PLC的内部计数器分为普通计数器和高速计数器两类，课程只介绍了普通型的，所以我也只学了普通型，至于高速型的，可能以后在其他课程再学习了。

在继电控制电路中，计数器作为一种仪表在电路中使用。其基本功能是对输入开关量信号进行计数。类似的，PLC中的计数器也是对内部编程元件（X、Y、M、S、T、C）的信号进行计数，当然，这些信号从接通到断开的时长应长过PLC内部的扫描周期。

就普通计数器而言，PLC内部信号计数器也有两类：16位加计数器和32加/减位计数器。现在，我们就来一一欣赏它们。

1、16位加计数器

16位加计数器又叫16位增量计数器，类似于定时器，也分为通用型和断电保持型，共200个。至于到底是通用型还是断电保持型，和定时器一样，也是通过计数器的编号来区分。而且计数器在梯形图中也是作为线圈处理，总而言之，计数器和定时器的工作原理差不多，区别只不过是在于：定时器计一般的是时钟脉冲信号的个数，而计数器计的是编程元件通断信号（触点脉冲信号）的个数。

如上图所示，C0计数器的设定值是K10，也就是说触点X11通断10次，计数器的触点才会动作。类似于定时器，当PLC断电，通用计数器会自动复位，但和定时器不同的是，定时器的驱动信号断开，定时器也会复位，当计数器前的触点断开，如上图的X11，计时器会进行计数，而不是复位。

其实，16位加计数器和定时器的差别真的不大，所以，这里也不再赘述啦。

2、32位加/减计数器

32位加/减计数器又称双向计数器，它可以从0开始增1计数到设定值，也可以由设定值开始减1到0。和16位的一样，32位加/减计数器也有通用型和断电保持型两类，不过个数比较少，可能也是因为它比较少用吧。

和定时器一样，计数器的设定值除了可以用十进制数K来表示外，也可以用数据寄存器D的内容来表示，不过这里要注意的是，16位加计数器的设定值用一个D就可以寄存，而32位加/减计数器就需要两个相邻的D才行，如D0、D1,且D1为高位，D0为低位。因为D也是16位的，要寄存32位的数，也只能用两个D。

既然32位加/减计数器可以双向计数，那怎样设定它的方向呢？这就要借用特殊辅助继电器M8×××了。怎么借用？别急，我们马上看看到底是什么回事。

如上图所示，该梯形图中用了计数器C200，所以特殊辅助继电器就是M8200。也就是说，特殊辅助继电器的编号要与计数器的编号一一对应，M8后面的编号要和C后面的编号相同。例如你用的计数器是C220，那么对应的特殊辅助继电器就是M8220，依次类推。

当M8200断开（为OFF）时，C200作加法计数，当M8200接通（为ON）时，C200作减法计数。类似于开车，M8200就像是倒车挡，一旦挂倒挡，踩了油门，车子就后退，退出倒车挡，车子就恢复为前进。

另外，32位加/减计数器还有不同于16位加计数器的一点是：在16位计数器中，当计数值达到设定值后，触点动作，就算此后信号脉冲依然在增加，计数器的计数值仍然保持在设定值不变，触点状态也保持不变；而在32位加/减计数器中，当计数值达到设定值后，触点动作，如果此后继续有信号脉冲输入，计数器也会继续计数，但触点状态保持不变。

那32位加/减计数器什么时候触点状态才会再次变化呢？简单，我们还是以上图为例，信号脉冲持续输入，当计数器C200作加法计数达到设定值3后，其常开触点闭合，计数器继续计数3+1+1=5，常开触点保持闭合，此时接通M8200改变计数器的计数方向，计数器开始从5-1-1=3，计数器再次回到设定值3，其常开触点动作从而断开，计数器继续做减1计数，直到达到计数器的阈值或M8200断开。

关于计数器的编程实例，李老师在课程中也列举了几个例子，可能是我脑子比较笨，我觉得这些例都好难理解啊，所以我还要多看几遍，在这里我就不班门弄斧了，以免被一些大神取笑。

那么，这次的分享就到这里，各位读者，下次再会，告辞。

选自《三菱FX PLC编程与应用入门》第五章第17～19课时

技成培训原创，作者：杨思慧，未经授权禁止转载。

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。

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