利用PLC定时器和计数器，实现长时间计时的方法

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

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。

第4章 PLC编程中的定时器精讲

定时器是常用和通用的功能之一。

4.1 计数器指令

如图4.1所示，A为生成脉冲指令，与（a启动脉冲定时器）功能相同；B为接通延时指令与（b启动接通延时定时器）功能相同；C为关断延时指令与（c启动关断延时定时器）功能相同；D为时间累加器指令与（d时间累加器）功能相同；e为复位定时器指令，f为加载持续时间指令。

回顾上一章讲的计数器，就会发现计数器和定时器具有以下相同点：都具有复位功能【图4.1中e】，都具备加载功能【图4.1中f】。（计数器有计数器复位清零，计数器也有装载PV值）

图4.1 定时器指令

4.1.1 断开延时

如图4.2所示，断开延时（关断延时）的定时器的简单应用。

M1.2为CPU运行的信号，即只要CPU运行，该点就会接通。增加该点的目的是为了增加横向的分支，一个程序段可以写两行。这种编程方式沿用了西门子200samrt或者STEP7软件的编程方式，或者说其品牌的PLC编程也是需要这样实现一个分支操作。

但是博图软件对这样的问题做了优化，就是在同一个程序段，可以存在多行支路的程序。如图4.2所示为一个主干线分成2个横向支路。实际上可以允许写成多行主干线，如图4.3所示。两种编程方式对比，显然图4.3的方式更为简洁，清爽一些。但是介于之前的编程习惯，以及其他品牌的PLC的编程习惯，本人依然采用图4.2的编写方式。原因如下：为了保持解读程序的统一性，如果一个项目的程序中，有的程序段采用的一个主干线，有的采用的是多干线，在分析和查找程序时，容易按照之前的习惯，忽略下边的程序。说的直白一点，就是不习惯，也不允许自己养成新的习惯。因为其他PLC编程软件，对这种行为的定义是非法的，编译不成功的。如果看到图4.3的编程方式，在博图软件中是正确的，其他的软件中未必是正确的。

图4.2 断开延时1

图4.3 断开延时2

大致工作原理

当M21.0接通时，T[32].Q接通，M120.0接通。

当M21.0断开时，T[32].Q延时10秒断开，M120.0接通和断开情况跟随T[32].Q。

这段程序如何理解呢？当按下（电磁炉开启）按钮时，让（开始初始化运行2 M120.0）的线圈接通10秒。实际工作中就是，按下电磁炉开启按钮，需要电磁炉的风扇运行10秒后停止。这是一个初始化运行状态。这种情很常见，如开启笔记本电脑后，散热风扇先运转一段时间后停止，然后再根据电脑的温度来自动运转；在比如锅炉控制系统中，开启锅炉前，风机要进行一定时间的吹扫，吹扫完成后，才能进行后续工作。

此功能还适用于停止后的延时运转，比如变频器停止后，散热风扇会继续运转一段时间；再比如锅炉控制系统中，锅炉停止后，风机还要继续进行一端时间的吹扫；锅炉停止后，循环泵也要在继续运行一端时间；还有家用电磁炉停机后，散热风扇继续运转一段时间等等。总的来说，这个功能使用场景很多。

T[32].Q等同于图4.4中的T32常开触点，两者是在不同软件中表达方式不一样，功能和效果是一样的。

总结一下，在使用梯形图编程时，定时器接通的表现形式，目前见过的也就是这两种。其他各类品牌的PLC的定时器触点的接通也无法是这两种形式，如果你找到第三种了，可以跟大家共享一下。

图4.4 200SMART编程软件中的定时器

断开延时定时器的作用就是，当定时器的接通条件断开时，延时一定的时间再断开。延时的时间根据需要填写就好，本案例中设置的是T#10S，就是10秒。如果想设置成200MS，那么输入T#200MS。【在定时器的时间输入时，可以按照定时器的格式输入，也可以直接输入数值，比如直接输入200，就是200MS；输入10000就是10S。】

与计数器一样，定时器也需要分配背景空间。如图4.5所示，我们建立了T数组，一共是建立了1000个数据类型为IEC_TIMER的编号从0-999的定时器背景数据区。这样就将定时器的背景数据区放到了一起，避免了使用定时器自动生成很多DB块了。

图4.5 定时器数组

如图4.6所示，直接将上述功能实现了。功能与图4.2和图4.3一样，就是延时时间不一样，这里为15秒。大家会想，能用图4.6实现，何必使用上边的实现呢。有了一种既生瑜何生亮的感觉。实际上了，博图软件就是这样提供指令和功能的，大家根据需要和习惯使用就好，重点不是表现形式，重要的是功能和逻辑的实现。

举个例子，不能因为自己开车上班就嘲笑那些骑电车或者挤公交上班的，凡是存在的都是合理的。重要的是开好自己的车，上好自己的班。也不能说，我就会用博图编程，其他的编程软件都不会啊。做PLC编程的老手，不研究个五六七八种品牌的PLC编程，那就证明他们公司的业务还不够丰富。你能要求编程软件按照你的思路来吗？不可以的，咱们就是使用者，使用软件把程序编写好就行了。

图4.6 断开延时3

4.1.2 生成脉冲

如图4.7所示，为生成脉冲的定时器指令。PT的输入引脚为MD300，可用于设定延时值。当M21.0接通时，M110.2就会接通，接通时间为MD300的设定时间，设定数值以MS为单位。如MD300设定值为600,那么就是M110.2延时600Ms停止。

如果M21.0接通时间时10秒，MD300的设定时间是600，那么M110.2依然接通600Ms。总结一下就是：不管M21.0的接通时间，只要M21.0接通一次，M110.2就会运行600Ms。

如果MD300设定为10000，那么功能又跟上述功能一样了：电磁炉开启后，风扇初始化运行10秒后停止。

所以说同样的功能，同样的现象，程序呢是千奇百怪，五花八门。自己捋捋吧！

图4.7 生成脉冲

4.1.3 生成脉冲

如图4.8所示，为接通的定时器指令。是使用频次最高的定时器。也是最常用的定时器。状态1：

当（电磁炉开启M21.0）接通时，T[25]和T[26]都开始计时，当计时大于等于10秒后，M110.3接通，M110.4也会接通。如果M21.0继续保持接通，计时器会继续计时，一直到计时器的最大值。

状态2：

如果定时器都是清零状态，当（电磁炉开启M21.0）接通2秒时，T[25]和T[26]都开始计时，由于计时时间未到，M110.3和M110.4都不会接通。此时M21.0断开，T[25]的计时时间清零，T[26]的计时时间保持。这也是2个定时器的区别，一个是触发条件断开，计时器清零；一个是触发条件断开计数器不清零，具备累加功能。累加计时器想清零就得用到复位定时器指令RT指令。当然了，复位定时器指令RT指令也可以给T[25]清零。

状态3：

在状态2的基础上，当（电磁炉开启M21.0）再接通8秒时，T[25]和T[26]都开始计时，M110.3不会接通，但是M110.4会接通，因为T[26]的累计运行时间到达了10秒。

如果M21.0继续接通，直到接通10秒以后，T[25]也会接通。

注意凡是文中描述到定时器的接通，都是指定时器的Q点接通。

图4.8 生成脉冲

4.1.4 复位定时器

如图4.9所示，为复位定时器指令。当M21.2接通时，复位T[26]定时器，目的就是将定时器计时清零。当M21.2一直接通时，T[26]定时器将无法正常工作，计时持续为0,所以定时器清零的操作应该使用脉冲信号，清零后M21.2就应该断开。

图4.9 复位定时器

4.1.4 加载持续时间

如图4.10所示，为加载持续时间指令。当M21.3接通时，将T[26]定时器的PT值设置为20S，下一个周期的定时器就会以20S的计时周期来动作。

如果程序中已经有了PT值，那么覆盖原有的PT值，以最新的PT值为准。就是不管前边PT值给的多少，使用了图4.10的指令，下一个定时周期就会按照该指令执行。

图4.10 加载持续时间

4.2 问题思考

1、定时器脉冲如何制作？

2、500Ms接通一次、500Ms断开一次。与接通500Ms后再断开500Ms一样吗？

还在犹豫什么，抓紧时间实操一下吧，或者仿真操作也可以的！

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