西门子S71200定时器在电视塔彩灯中的应用

摘 要：本文选用西门子S7-1200接通延时定时器TON，在介绍TON使用的基础上，通过分析电视塔彩灯的控制要求，分配电视塔彩灯的I/O，设计电视塔彩灯的梯形图，最终实现电视塔彩灯的PLC控制。

关键词：S7-1200PLC；接通延时定时器TON；电视塔彩灯

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.145

0 引言

西门子 S7-1200 系列 PLC 是西门子新一代可编程控制，用于代替老一代S7-200系列 PLC，现在已经广泛应用于各种中小型自动化控制系统中[1]。定时器是PLC最常用的编程元件之一，其功能与继电器控制系统中的时间继电器相同，起到延时和定时的作用，但却区别于时间继电器而有无数对常开触点和常闭触点，主要用于自动控制系统中的时间控制，灵活、合理地使用定时器可以实现自动生产线中动作要求复杂的控制程序。

1 接通延时定时器的使用

S7-1200PLC使用IEC定时器（IEC timer），IEC定时器的设定值、当前值等数据存储在指定的数据块中，用户程序中可以使用的定时器的数量仅受CPU存储容量大小的限制。S7-1200PLC提供了四种IEC类型的定时器：接通延时定时器TON 、保持型接通延迟定时器TONR、关断延时定时器TOF和脉冲定时器TP[2]。在工业控制中，可以单独使用或组合使用这四种定时器，实现延时启动、自动报警等功能。本文选用西门子S7-1200接通延时定时器TON，在介绍TON使用的基础上，通过分析电视塔彩灯的控制要求，分配电视塔彩灯的I/O，设计电视塔彩灯的梯形图，最终实现电视塔彩灯的PLC控制。

1.1 定时器指令

本文选用西门子S7-1200的PLC，1214C DC/DC/DC的CPU，博途V15的编程软件，网线下载程序[3]。博途V15提供功能型和线圈型两种类型的接通延时定时器TON。在使用时，前者只需从指令树中直接拖拽到程序段中直接使用，系统则会自动为其分配背景数据块，而后者需要先建立背景数据块，然后再使用线圈型指令。本文采用功能型TON定时器，如图1所示。在图1中，%DB1“IEC_Timer_0_DB”为定时器背景数据块。IN为定时器的使能端，即启动定时器的条件。PT为定时器的预设值，它是一个大于0的32位双整型变量（DInt），默认为毫秒（ms），最大定时值为2147483647 ms，同时S7-1200也支持以天d、小时h、分钟m和秒s为单位的计时方式，此时则需在时间值的前面加上符号“T#”，比如定时200s，写作：T#200s；定时1天-2小时-30分钟-5秒-200毫秒，写作：T#1d_2h_30m_5s_200ms。ET为存储定时器当前值的地址。Q为定时器的输出值。

1.2 定时器工作过程

S7-1200定时器使用一个存储在数据块中的结构来保持定时器数據。在工作区中，放置定期器指令时要求分配该数据块，也就是说使用定时器时，要为其分配背景数据块。下面利用时序图2，说明接通定时器的工作过程。

当使能端IN接通时，定时器开始定时，当前值ET从0开始递增，当前值ET等于预设值PT时，定时器的输出状态Q置位为1，定时器停止计数，保持当前计数值；当使能端IN断开时，定时器的当前值ET和输出状态Q复位均为0；若再次接通使能端IN，则定时器重新开始计时。但是，若使能端IN断开时，定时器的当前值<预设值，定时器的当前值也复位为0[4]。

2 定时器控制电视塔彩灯

2.1 控制要求

电视塔彩灯的控制要求如下，当按下启动按钮时，L0灯亮，5秒后L1灯亮，再过5秒L2灯亮，再过5秒L3灯亮；之后全亮5秒后均灭，再重复循环；当按下停止按钮时，所有灯均灭。

2.2 I/O分配

根据电视塔彩灯的控制要求可知，有启动按钮、停止按钮共计2个数字量输入，有红灯、绿灯、黄灯、蓝灯共计4个数字量输出，因此本文选择的CPU为1214C DC/DC/DC的西门子S7-1200PLC可以满足其硬件要求，表1是电视塔彩灯的I/O分配表。

2.3 梯形图

在设计电视塔彩灯的梯形图时，先借助辅助继电器M，利用“启保停”编程方法，实现M0.0启动和停止[5]；再用M0.0启动5秒、10秒、15秒、20秒这4个定时器，并用20秒定时器的常闭触点切断所有定时器的启动条件，使所有定时器重新开始计时[6]，即实现电视塔彩灯的循环控制；再用m0.0直接启动L0灯，用5秒定时器的常开触点启动L1灯，用10秒定时器的常开触点启动L2灯，用15秒定时器的常开触点启动L3灯，用20秒定时器的常闭触点关闭所有灯，如图3所示。

2.4 系统调试

打开博途V15编程软件，首先创建新项目，在“设备组态”中，选择控制器的PLC类型、CPU型号、CPU订货号和PLC版本号，然后完成以太网地址的设置，再在“程序块-Main-OB1”中，输入图3设计的梯形图，最后再分别将项目树中的“设备组态”和“OBI梯形图”下载到PLC中。此时，只需根据电视塔彩灯的I/O分配，完成其PLC的外部接线后，按下启动按钮I0.0闭合，M0.0线圈得电并自锁，其常开触点闭合，Q0.0 线圈得电，L0层灯亮，此时4个定时器也开始计时。当5秒定时器定时时间到时，Q0.1线圈得电，L1层灯亮；当10秒定时器定时时间到时，Q0.2线圈得电，L2层灯亮；当15秒定时器定时时间到时，Q0.3线圈得电，L3层灯亮；之后全亮5秒后，20秒定时器定时时间到时，所有灯均灭，又重复上述控制。

3 结论

本文在实现电视塔彩灯时，采用S7-1200的TON定时器，从TON定时器的使用、程序设计和系统调试3大方面进行分析、设计和论证，从而证明，采用TON定时器设计的电视塔彩灯，不但满足控制要求，实现电视塔彩灯的循环控制，而且系统精确度高、修改和监视也方便。

参考文献：

[1]黄喆.移车台的自动化控制系统[J].科技与创新，2017（05）：94-95.

[2]卢蔚瑶.西门子S7-1200 PLC定时器的典型应用[J].自动化应用，2013（11）：66-67.

[3]陈建新，杨晓冬.基于S7-1200的步进电机控制[J].智慧工厂，2018（05）：54-55.

[4]张硕.TIA博途软件与S7-1200/1500PLC应用详解[M].北京：电子工业出版社，2016：170-174.

[5]卢蔚瑶.PLC 教学中辅助继电器的巧妙引入及其典型应用[J].装备制造技术，2017（05）：267-268.

[6]李方园.西门子S7-1200的设计与应用 第2讲 造纸生产线的速度自动控制[J].自动化博览，2011（06）：44-46.

作者简介：何淼（1984-），女，陕西西安人，硕士研究生，讲师，从事机械电子学科和检测技术与自动化装置领域的研究。