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。

PLC初学者定时器、计数器程序编写图解（实验篇）

一、实验目的

1）通过实验了解和熟悉plc的结构和外部接线方法；

2）了解和熟悉简易编程器或编程软件的使用方法；

3）掌握简单程序的写入、编辑、监视和模拟运行的方法，熟悉PLC的基本指令，掌握定时器、计数器的工作原理。

二、实验装置

1）三菱FX系列PLC1台；

2） FX-20P-E简易编程器1只或装有编程软件的计算机1台（附连接电缆）；

3）开关量输入电路板1块。

（三）实验内容

1．PLC外部接线

PLC外部接线图如图1所示，用开关量输入电路板上的按钮或开关信号作为PLC的输入，PLC输出可不接，直接通过在PLC输出指示灯上观察输出情况。

图1 PLC的外部接线图

2．程序的写入、检查及修改

将编程器或装有编程软件的计算机接到PLC上，并将PLC上的“RUN”开关拨到“STOP”位置，接通PLC的电源。选择联机方式，按[RD/WR]键，使编程器处于W（WR）工作方式，再按以下顺序操作：[NOP]-[A]-[GO]-[GO]，将PLC用户程序存储器中的内容全部清除。同样，也可按编程软件的操作方法将用户程序清除。

用编程器或计算机写入图2（a）对应的梯形图或指令表程序，写入后从第0步开始逐条检查程序；如发现错误，显示出错误指令后再写入正确的指令。

图2 简单PLC程序梯形图

3．模拟运行程序

写入的程序经检查无错误后，断开实验板上的全部输入开关，将“RUN”开关拨到RUN位置，写入的程序开始运行，同时“RUN”的LED灯亮。

按照表1所示操作X0-X2对应的钮子开关，通过PLC上的LED观察Y0和Y1的状态，并填入表中。表中的脉冲波形表示开关接通后马上断开（模拟按钮的操作），0、1分别表示开关断开和接通。

表1 信号状态表

3．指令的读出、删除、插入和修改

将“RUN”开关拨到“STOP”位置，将图2（a）对应的梯形图程序改为图2（b）对应的梯形图程序，按下述步骤进行操作：

（1）删除指令AND X2和OUT Y1。

（2）在ANI XI之前插入ANI X3。

（3）将OR Y0改为OR Y2，将OUT Y0改为OUT Y2。

完成上述操作后，检查修改后的程序是否与梯形图一致；不一致，则按梯形图改正。运行修改后的程序，检查程序是否能完成修改后的功能。

4．清除已运行的程序，然后写入图3所示的定时器、计数器程序，检查无误后进行运行，并用编程器或计算机完成以下监视工作：

图3 定时、计数器程序梯形图

（1）改变X0和X1的状态，监视M10和M11的状态。

（2）用X1控制T1的线圈，监视T1的当前值和触点的变化情况。

（3）在下述情况下监视C1的当前值、触点和复位电路的变化情况：先接通X2对应的开关，并用X3对应的开关给C1提供计数脉冲；然后断开X2对应的开关，用X3对应的开关发出8个计数脉冲；最后重新接通X2对应的开关，记录上述各步观测到的现象。

四、实验报告内容

（1）整理出模拟运行各程序及监视操作时所观察到的现象。

（2）分析定时器T1、计数器C1的工作原理及相应触点动作的时序

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