PLC学习之路-定时器-(三）

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1. PLC中定时器

PLC 中的定时器是实现时间控制的核心指令，通过设定预设时间值，在触发信号（如输入信号或程序条件）满足时开始计时，当前值达到预设值后，其输出触点状态（接通或断开）发生改变，从而控制后续逻辑或外部设备动作。常见类型包括通电延时（触发后延时动作）、断电延时（触发消失后延时复位）及保持型定时器（计时中断后可保留当前值），广泛应用于电机启动延时、工序间隔、报警延时等工业控制场景，是实现自动化时序控制的关键工具。

2. 核心功能

PLC定时器通过 累计内部时钟的时间增量 实现延时控制，为工业场景（如设备启停延时、工序节拍控制）提供时序逻辑支撑。

3. 硬件级结构解析

定时器由以下模块构成（核心依赖16位寄存器实现数据交互）：

模块	功能细节
时基脉冲发生器	生成 1ms、10ms、100ms 三种脉冲（决定定时精度，称为“时基”）
设定值寄存器（PT）	存储用户设定的延时值（16位整数，范围0~32767）
计数器	对时基脉冲 递增计数，记录当前累计时间（16位字数据，通过定时器编号访问）
输入控制位（IN）	触发信号：IN为1时启动计数，IN为0时决定是否复位（依模式而异）
输出控制位	计数≥PT时置1，驱动后续逻辑（位数据，通过定时器编号访问）
比较器	实时比对 计数器当前值 与 PT设定值，判断输出状态

4. 工作模式对比（LAD/STL指令）

类型	LAD指令图示	STL指令格式	核心行为差异
通电延时（TON）	TON Txx, PT	TON Txx, PT	IN=1时开始计数，计数≥PT则输出=1；IN=0时 立即复位（计数清0，输出清0）
记忆型通电延时（TONR）	TONR Txx, PT	TONR Txx, PT	IN=1时累计计数，IN=0时 保留当前值（需手动复位指令清零）
断电延时（TOF）	TOF Txx, PT	TOF Txx, PT	IN从1→0时启动计数，计数≥PT则输出=0；IN=1时 输出直接置1（不计数）

特性	TON	TONR	TOF
触发逻辑	持续通电达PT	累计通电达PT	断电后计时达PT
断开行为	清零，重启计时	记忆当前值	保持最终计时值
复位方式	断电解锁（自动）	手动复位（如R指令）	通电自动清零
典型场景	单一连续延时	分段累计计时	断电后延时关断

指令参数说明：

• Txx：定时器编号（T0~T255），同时代表 定时器位（触点状态）和 当前值（累计时间）；
• PT：预设值，支持输入继电器（IW）、变量存储区（VW）等，或直接写常数。

TON与TOF的资源冲突规则 ：

• 共享本质：TON和TOF属于PLC同一组定时器（如S7-200中，T32可配置为TON或TOF，但不能同时生效）；
• 冲突风险：若同一定时器编号（如T32）同时定义为TON和TOF，程序会因“计时规则矛盾”（TON断电解锁 vs TOF通电解锁）导致逻辑混乱；
• 规范用法：同一编号只能分配给TON 或 TOF，二者择一。

5. 定时时间计算公式

定时时间 = 预设值（PT） × 时基脉冲宽度（时基决定最小计时单位）。

示例计算：
若使用 T97（时基10ms），PT设置为100，则：

$$定时时间=100\times 10\text{ms}=1000\text{ms}=1\text{秒}$$

6. PLC定时器编号原理深度解析（基于S7-200系列）

(1) 编号基本规则

定时器编号采用 T + 数字编号 标识（如 T40），数字范围为 0~255，全局唯一标识单个定时器资源。

(2) 编号的双重数据维度

每个定时器编号同时关联两类核心数据，构成定时器的“状态-计量”双属性：

数据类型	功能本质	触发逻辑	数据特征
定时器位	等效继电器触点	当前累计值 ≥ 预设值（PT）时置1	位数据（0=断开，1=闭合）
当前值	时间累计计数器	对时基脉冲进行递增计数	16位有符号整数（最大值32767）

(3) 编号与时基、工作模式的映射关系（核心表格解析）

定时器编号按 工作模式（TONR/TON/TOF） 和 时基（1ms/10ms/100ms） 分组，直接决定定时精度和范围：

工作模式	编号范围	时基（Δt）	定时精度	最大定时计算（公式）	最大定时（秒）
TONR	T0、T64	1ms	±1ms	$32767\times 1\text{ms}$	32.767
	T1-T4、T65-T68	10ms	±10ms	$32767\times 10\text{ms}$	327.67
	T5-T31、T69-T95	100ms	±100ms	$32767\times 100\text{ms}$	3276.7
TON/TOF	T32、T96	1ms	±1ms	$32767\times 1\text{ms}$	32.767
	T33-T36、T97-T100	10ms	±10ms	$32767\times 10\text{ms}$	327.67
	T37-T63、T101-T255	100ms	±100ms	$32767\times 100\text{ms}$	3276.7

(4) 原理延伸与工程逻辑

1. 时基的工程意义：

   • 1ms时基：高精度场景（如高速设备同步、脉冲触发），但最大延时仅32秒；
   • 100ms时基：长延时场景（如工序等待、间歇控制），精度降低但范围扩展至数小时。

2. 编号分配的设计意图：

   • TONR（记忆型）和TON/TOF（普通型）编号不重叠，避免模式冲突；
   • 同时基编号连续分布（如TON/TOF的100ms时基集中在T37-T63、T101-T255），便于记忆。

3. 当前值的极限约束：
   16位有符号整数的 最大值32767 决定了定时上限，公式推导：
   $$\text{最大延时（ms）}=32767\times \text{时基（ms）}$$
   示例：T37（TON/TOF，100ms时基）的最大延时为 ( 32767 \times 100 = 3276700,\text{ms} = 3276.7,\text{秒} )。

(5) 编程实践要点

• 选型策略：
  • 短延时（<30秒）+ 高精度 → 选1ms时基（如T0、T32）；
  • 长延时（>300秒）+ 低精度 → 选100ms时基（如T37、T5）。
• 数据交互：
  • 用 定时器位 做逻辑触发（如驱动输出线圈）；
  • 用 当前值 做过程监控（如HMI显示剩余时间）。
• 资源管理：
  系统共256个定时器（T0-T255），需规划编号避免重复定义。

7. 定时器举例

(1) 通电延时定时器（TON）

该PLC程序通过通电延时定时器（TON）T37实现持续通电延时触发功能，逻辑如下：

1. 定时参数：T37时基为100ms，预设值PT=5，对应定时时长 $5\times 100\text{ms}=500\text{ms}$。
2. 计时逻辑：当I0.0 持续接通 时，T37启动计时，当前值从0递增；若I0.0 中途断开，T37立即复位（当前值清0，状态位归零），计时中断。
3. 输出控制：仅当T37累计计时 达到500ms 时，其常开触点闭合，驱动Q0.0输出；若I0.0接通时间不足500ms就断开，Q0.0无输出。

整体功能：对I0.0的“持续通电时长”做判断——仅当持续接通满500ms，才触发Q0.0；若中途断开，定时器自动重置，确保输出严格依赖“连续延时”条件。

(2) 记忆型通电延时定时器（TONR）

该PLC程序基于记忆型通电延时定时器（TONR）T6，实现分段累计计时触发功能，具体逻辑如下：

网络1（计时逻辑）

• T6的时基为100ms，预设值PT=4（对应定时时长 400ms）。
• 当输入 I0.0 接通 时，T6启动计时，当前值从0递增；若 I0.0 断开，T6的当前值会 保持记忆（不复位），再次接通时从记忆值继续累加。

网络2（输出触发）

• 当T6的累计计时值 ≥400ms 时，其常开触点闭合，驱动输出 Q0.0（如控制继电器、指示灯等负载动作）。

网络3（复位控制）

• 当输入 I0.1 接通 时，执行T6的复位操作：清除当前计时值，重置状态位，使定时器回到初始状态（可重新开始累计计时）。

整体功能：程序允许 I0.0 多次通断，累计时间达400ms时触发 Q0.0；I0.1 可随时重置定时器，实现“分段累计→触发→重置”的循环控制逻辑。

(3) 断电延时定时器（TOF）工作阶段详解

该PLC程序通过断电延时型定时器（TOF）T39实现 输入断开后延时关断输出 的功能，逻辑如下：

网络1（定时器触发逻辑）

• T39 时基为 100ms，预设值 PT=4（对应延时时长 400ms）。
• 当 I0.0 接通（使能端有效）：T39 状态位立即置 1，当前值复位为 0，网络 2 中 T39 常开触点闭合，Q0.0 立即输出。
• 当 I0.0 断开（使能端无效）：T39 启动计时，当前值从 0 递增，进入延时阶段。

网络2（输出控制）

• 延时过程中（I0.0 已断、计时未达 400ms）：T39 状态位保持 1，常开触点持续闭合，Q0.0 维持输出。
• 延时结束后（计时达 400ms）：T39 状态位复位为 0，常开触点断开，Q0.0 停止输出，当前值保持。

整体功能：Q0.0 在 I0.0 接通时立即触发，在 I0.0 断开后延迟 400ms 关断，实现“断电延时关断”逻辑（如设备停机前的延时保护、信号延时消失等场景）。

(4) 时间脉冲发生器

该PLC程序为闪烁控制电路，通过两个通电延时定时器（T37、T38）构成振荡循环，实现输出Q0.0的周期性通断，具体逻辑如下：

1. 定时器参数与触发关系

• T37：TON型，时基100ms，预设值PT=20（对应延时 2秒），受 T38常闭触点 和I0.0控制。
• T38：TON型，时基100ms，预设值PT=30（对应延时 3秒），受 T37常开触点 控制。

2. 工作流程（循环周期：2秒断开 + 3秒接通）
阶段①：T37计时，Q0.0断开（持续2秒）

• 当 I0.0接通 且 T38常闭触点闭合（初始状态或T38复位后），T37启动计时，当前值从0递增。
• 此阶段T37常开触点断开，故Q0.0无输出。

阶段②：T38计时，Q0.0接通（持续3秒）

• 当T37计时达2秒（当前值≥20），其常开触点闭合：
  • 触发T38启动计时，当前值从0递增；
  • 直接驱动 Q0.0输出（如指示灯点亮）。
• 此阶段T38常闭触点保持闭合（直到T38计时完成），T37因IN持续接通，状态位保持置1（常开仍闭合）。

阶段③：定时器复位，循环重启

• 当T38计时达3秒（当前值≥30），其常闭触点断开：
  • T37因IN断开，立即复位（当前值清0，状态位归0，常开断开），Q0.0停止输出；
  • T38因IN断开（T37常开断开），也复位（当前值清0，常闭恢复闭合）。
• 回到阶段①，T37重新启动计时，循环往复。

整体功能：通过T37（2秒）和T38（3秒）的交替触发与复位，使Q0.0实现 “2秒断开 → 3秒接通” 的周期性闪烁，振荡周期为 5秒（2+3秒）。仅当I0.0保持接通时，闪烁循环持续运行。