西门子S7-200PLC定时器的实际应用

游珍珍



西门子S7-200PLC定时器的实际应用

游珍珍

（湖南科技学院 电子与信息工程学院，湖南 永州 425199）

文章阐述了西门子S7-200PLC的定时器指令的分类，着重阐述了通电延时型定时器TON和有记忆型的通电延时型定时器TONR的工作原理，介绍了几种常见的定时器的实际应用电路设计，介绍了西门子S7-200PLC定时器在实际应用中需要注意的问题。

西门子S7-200；PLC；定时器

1　引　言

可编程控制器（PLC）是应用广泛、功能强大、使用方便的通用工业控制装置，如果控制要求发生改变，PLC只需要通过修改程序即可实现控制要求[1]。因此，PLC问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速发展。西门子S7-200是一款小型的PLC，广泛应用于检测及控制等自动化领域。

西门子S7-200系列PLC通用性强，可以实现工业、农业、交通等领域的自动控制，因此在高校实践教学中通常采用该型号PLC。定时器指令是S7-200系列PLC中非常重要的指令之一，定时器指令通过依靠PLC内部的时钟脉冲，可以完成各种定时控制，因此，想要用PLC实现自动化控制，熟练掌握定时器的应用是必不可少的。

2　定时器指令简介

2.1定时器的分类

PLC中的定时器与继电器、接触器控制系统中的时间继电器功能类似，用于定时控制。定时器是根据预先设定的定时值，按一定的时间单位（内部时钟1ms、10ms、100ms）进行定时控制的PLC内部装置。每个定时器都有状态位、当前值以及定时设定值，当当前值达到定时设定值时状态位置1，即定时器输出为1。

西门子S7-200有3种定时器，它们的时基增量分别为1ms、10ms和100ms。时基增量又可以称为定时精度。

西门子S7-200PLC内部的定时器分为通电延时型(TON)定时器、断电延时型(TOF)定时器和记忆型通电延时定时器(TONR)三种类型[2]。定时器的编号范围为T0~T255，但是每一个编号与定时精度相联系，不能随便选取编号，而应根据不同的定时精度去选取编号。定时设定值的最大值为32767，根据定时精度的不同，可以得到不同的最大定时时间，例如定时精度为0.1s的定时器最大定时时间为3276.7s，而定时精度为0.001s的最长定时时间只能达到32.767s，以TON型定时器为例，定时精度为0.1s的定时器的编号只能从T37-T63以及T101-T255之间选择。TON和TOF是共用定时器编号，因此，在同一程序段中同一个编号不能同时给TON和TOF用。

2.2定时器工作原理

定时器是根据预先设定的定时值，按一定的时间单位进行计时的PLC内部装置，PLC运行后，当定时器的输入条件为1，当前值从0开始增加[3]，当定时器的当前值到达定时设定值时，定时器状态位置1。

定时器的工作原理是：定时器输入接通，当前值就按照定时精度的频率开始往上计数，当当前值计数到预先设置的定时设定值时，定时器的状态位置1[4]。当前值的最大值为32767，时基越大，定时时间越长，但精度越差。

2.2.1TON指令工作原理。图1是利用西门子S7-200PLC TON定时器进行定时控制输出线圈Q0.0的梯形图程序及其工作过程时序图。在图1的梯形图中，当定时器的输入端I0.0为1，定时器T37开始计时，当前值从0开始增加，当当前值达到定时设定值PT时，T37输出为1，从而使Q0.0输出为1，其后当前值仍增加，最大可达到32767，但不影响定时器的输出状态。

当使能输入端I0.0断开，定时器不能工作，T37输出也断开。若输入持续接通时间没有达到定时时间，T37输出也立即断开，那么线圈Q0.0输出也断开。

图1.通电延时型定时器工作过程

2.2.2TONR指令工作原理。有记忆的通电延时型定时器TONR指令的程序及时序分析如图2所示。当定时器的输入端接通，定时器就开始延时，当前值以0.01s的时间间隔开始递增计数，当前值大于或等于定时设定值（PT）时，T3状态位置1。而使能端输入端I0.0断开时，当前值具有保持功能，当输入再接通时，当前值从上次断开时的值再递增计数。T3输出为1后必须要采用复位指令对其复位才能使T3复位为0。

图2.有记忆的通电延时型定时器工作过程

以上两种定时器工作原理不同，因此应用场合也不一样，TON可以用于不连续的定时场合，TONR则可以用于需要累计定时的场合。

3　定时器的实际应用电路举例

延时控制是最常用的逻辑控制形式，因此定时器是PLC中最重要的器件之一。怎样正确使用定时器成为学习PLC程序设计中至关重要的一环。

3.1一个机器扫描周期的时钟脉冲发生器

设计一个机器扫描周期的时钟脉冲发生器，需要充分利用定时器的工作原理，在定时器使用后如何对定时器进行复位使定时器能够重复使用，可以将输出线圈的常闭触点作为定时器的输入端，当定时器状态位置1时，依靠本身的常闭触点断开从而使定时器复位，并使定时器重新开始定时，进行循环工作。梯形图如图3所示，Q0.0在T37定时时间到时输出为1，仅仅维持一个扫描周期，在下一扫描周期开始时利用Q0.0的常闭触点又将T37复位，从而使Q0.0输出为0，这样Q0.0输出波形为每过T37的定时时间输出一个扫描周期宽度的短暂的高电平的时钟脉冲序列。

图3.自复位定时器

图4.闪烁电路及其工作过程

3.2闪烁电路

闪烁电路设计如图4所示，图4中I0.0接通后，T37输入有效，T37开始工作，定时时间2s到了之后，T37状态位置1，使它的常开触点闭合，从而驱动输出线圈点亮，同时启动T38工作。定时时间3s到了之后，T38状态位置1，T38的常闭触点断开，从而使T37输入断开，那么T37输出也断开，从而驱动输出线圈熄灭。同时也使T38复位为0，又回到了没有定时之前的状态，T37又重新开始定时，之后Q0.0的输出波形周期性地呈现低电平和高电平[5]，直到I0.0断开，Q0.0线圈的高电平时间等于T38的定时时间3s，低电平时间等于T37的定时时间2s。

3.3 长延时电路

由于单个定时器的定时时间长度有限，若需要更长的定时时间时，就需要使用定时器和计数器扩展应用电路。图5中第一个网络的梯形图程序是实现每过60sT37出现一个短暂（一个扫描周期宽度）的高电平，然后又复位为0，T37又开始新一轮的延时，只要输入持续接通，它就可以循环工作。当T37输出为1时给C4计数器计一个数，当C4记数60个，即1小时后，C4输出为1。实际应用时，可以根据控制要求修改定时设定值和计数设定值来满足长延时时间。

当然，除了采用定时器和计数器的组合设计长延时电路之外，还可以采用多个定时器的级联来实现长延时电路，此时总的延时时间等于各个定时器的定时时间之和。此外，还可以采用两个计数器和特殊继电器SM0.5来设计长延时电路，本文不再一一列出。

图5.长延时梯形图

4　结束语

本文首先介绍了西门子S7-200系列PLC定时器的分类，阐述了定时器的工作原理，重点介绍了通电延时型定时器TON的典型实际应用电路。在PLC教学和实践中，定时器的应用十分广泛，利用定时器能够完成各种生产实践中的延时控制，还可以利用定时器产生时钟脉冲、任意占空比可调的闪烁电路，以及利用定时器和计数器实现长延时电路，可见，熟练掌握定时器的工作原理和典型应用电路，能够为今后PLC编程实践打下坚实的基础。

[1]杨少昆,周秀珍.西门子S7-200系列PLC定时器的复位可靠性分析[J].长沙工程职业技术学院学报, 2013,(2):26-27.

[2]侯肖霞.关于利用PLC定时器和计数器进行长计时功能的探讨[J].电气技术,2014,(2):105-107.

[3]李海波,徐瑾瑜.PLC应用技术项目化教程(S7-200)[M].北京:机械工业出版社,2012.

[4]吴国伟.S7-200PLC定时器的实际应用[J].装备制造技术, 2016,(5):165-167.

[5]廖常初.PLC应用知识问答(7) PLC程序设计中的定时问题[J].电气时代,2003,(10):98-100.

（责任编校：宫彦军）

2016－08－05

永州市科技计划项目（永科发[2015]9号，No.2）；湖南科技学院重点学科建设项目资助(电路与系统)。

游珍珍（1983—），女，湖南永州人，湖南科技学院讲师，硕士，研究方向为PLC在工业与农业控制中的应用。

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