如何使用定时器指令操作SIMATIC和IEC定时器？

1.定时器的种类和存储区

定时器相当于继电器电路中的时间继电器，S5是西门子PLC老产品的型号，S5定时器在梯形图中用指令框的形式来表示。此外每一种S5定时器都有功能相同的用线圈形式表示的定时器。上述定时器统称为SIMATIC定时器，除此之外还有3种IEC定时器。

S7-300/400的定时器分为脉冲定时器、扩展的脉冲定时器、接通延时定时器、保持型接通延时定时器和断开延时定时器。各种定时器的输入/输出基本功能见图3-51，其中的“t”是定时器的预设时间值。

每个SIMATIC定时器有一个16位的字，定时器的字用来存放它的剩余时间值。用定时器地址（T和定时器号，例如T6）来访问它的剩余时间值。S7-300的SIMATIC定时器的个数（128～2048个）与CPU的型号有关，S7-400有2048个SIMATIC定时器。

2.定时器字的表示方法

用户使用的定时器字由3位BCD码时间值（0～999）和时间基准组成（见图3-52）。时间值以指定的时间基准为单位。在CPU内部，时间值以二进制格式存放。

图3-51 定时器的基本功能

图3-52 定时器字

定时器字的第12位和第13位用来作时间基准，未用的最高两位为0。时间基准代码为二进制数00、01、10和11时，对应的时间基准分别为10ms、100ms、1s和10s。实际的定时时间等于预设时间值乘以时间基准值。例如定时器字为W#16#2127时（见图3-52），时间基准为1s，定时时间为127×1＝127s。时间基准反映了定时器的分辨率，时间基准越小，分辨率越高，可定时的时间就越短；时间基准越大，分辨率越低，可定时的时间就越长。CPU自动选择时间基准，选择的原则是根据预设时间值选择最小的时间基准。

3.定时器预设时间值的表示方法

在梯形图中必须使用“S5T#aHLbMLcSLdMS”格式的预设时间值，例如S5T#1HL12ML 18S为1h12min18s，输入时可以省略下划线。也可以以秒为单位输入时间。输入S5T#200S后按回车键，显示的时间值变为S5T#3M20S。允许的最大时间值为9990s（2HL46ML30S）。在语句表中，还可以使用IEC格式的预设时间值，即在预设时间值的前面加T#，例如T# 1M20S。定时器指令见表3-8。

表3-8 定时器指令

4.S5脉冲定时器

（1）梯形图中的脉冲定时器

脉冲定时器（Pulse Timer）类似于数字电路中上升沿触发的单稳态电路。图3-53中的指令框是S5脉冲定时器，S为使能输入，TV为预设时间值输入，R为复位输入；Q端输出定时器状态，BI端输出不带时间基准的十六进制格式的剩余时间值，BCD端输出BCD格式的剩余时间值。可以不给BI和BCD输出端指定地址。S、R、Q的数据类型为BOOL（位），BI和BCD为WORD（字），TV为S5TIME。各变量均可以使用I、Q、M、L和D（DB）地址区，TV还可以使用常数。各种S5定时器的输入、输出参数的意义相同。

可以用仿真软件PLCSIM模拟运行随书光盘中的例程“定时器1”，来形象地理解各种定时器的工作过程。在STEP 7中打开该项目，启动仿真软件PLCSIM，将OB1中的程序下载到仿真PLC，将后者切换到RUN模式。在梯形图编辑器中打开OB1，单击工具栏上的 （监控）按钮，启动程序状态监控功能。

单击PLCSIM窗口中I0.0对应的小方框，方框内出现“√”，I0.0变为1状态。I0.0的常开触点闭合，梯形图中的触点、方框和Q4.0的线圈均变为绿色（见图3-53），表示T0正在输出脉冲。T0被启动后，从预设值开始，每经过一个时间基准，其剩余时间值BI减1。剩余时间值减为0时，定时时间到，Q4.0的线圈断电。在定时期间，BI端输出的十六进制的剩余时间值和BCD端输出的S5T#格式的剩余时间值不断减小。图3-54中的时序图用下降的斜坡表示定时期间剩余时间值递减，图中的t是定时器的预设时间值。

图3-53 S5脉冲定时器的程序状态监控

图3-54 S5脉冲定时器时序图

可以通过定时器的时序图和仿真实验来理解定时器的功能。由图3-54可知，脉冲定时器从输入信号I0.0的上升沿开始，输出一个脉冲信号。如果输入脉冲的宽度大于等于预设时间值（见图3-54中I0.0的脉冲A），Q4.0输出的脉冲宽度等于预设时间值。

未到预设时间值10s时令I0.0变为0状态（见图3-54中I0.0的脉冲B），Q4.0的线圈同时断电，剩余时间值保持不变，Q4.0输出的脉冲宽度等于I0.0的输入脉冲宽度。在I0.0的下一个上升沿，又从预设值开始定时（见图3-54中I0.0的脉冲C）。

从波形图可以看出，复位信号总是优先的，与其他输入信号的状态无关。复位信号I0.1使定时器的剩余时间值变为0，输出位变为0状态。在复位信号有效期间，即使有输入信号出现（见I0.0的脉冲D），Q4.0也不能输出脉冲。

在做仿真实验时，可以根据时序图，改变T0的输入信号I0.0的脉冲宽度和复位信号I0.1出现的时机，观察剩余时间值和Q4.0的变化情况是否符合定时器的时序图。

选中指令列表或程序中的某条指令，按计算机的〈F1〉键，将会出现该指令的在线帮助。在线帮助给出了指令的输入、输出参数的数据类型、允许使用的存储区和参数的意义。还给出了对指令的描述、有关的时序图、指令的执行对状态字的影响，以及指令应用的实例。

读者在学习指令时，重点应放在了解指令的功能上，可以通过在线帮助来了解指令应用中的细节问题，但是没有必要死记这些细节。有的指令很少使用，不熟悉也没有关系，在读、写程序时遇到它们，可以通过指令的在线帮助来了解它们。

（2）语句表编写的脉冲定时器程序

如果用语句表编程，在定时器启动之前，建议用下面两条指令中的一条将定时器的预设值装载到累加器1：

下面是用语句表编写的脉冲定时器程序。其中只能在语句表中使用的FR指令允许定时器再启动，即控制FR的I1.2由0变为1时，重新装载定时时间，定时器又从预设值开始定时。再启动只是在定时器的启动条件满足（图3-55中的I0.0为1）时起作用。该指令可以用于所有的定时器，但是它不是启动定时器定时的必要条件。实际编程时很少使用FR指令。从第3条指令开始的语句表程序对应于图3-53中的梯形图。

图3-55 脉冲定时器时序图

在语句表中，用装载指令（L）将不带时间基准的十六进制整数格式的剩余时间值传送到累加器1的低字，用LC指令将BCD码格式的剩余时间值和时间基准装载到累加器1的低字。R指令用于将定时器复位。

5.脉冲定时器线圈指令

打开随书光盘中的例程“定时器2”，OB1中有使用5种定时器线圈指令的定时电路。

图3-56中的脉冲定时器线圈电路与图3-53中的S5脉冲定时器的功能、输入/输出地址和时序图相同，仿真的步骤也完全相同。当I0.0的常开触点由断开变为接通时，T0开始定时，其常开触点闭合。定时时间到时，T0的常开触点断开。在定时期间，如果I0.0变为0状态，T0的常开触点断开。复位输入I0.1变为1状态时，T0的常开触点断开，剩余时间值被清零。

图3-56 脉冲定时器线圈指令应用电路与时序图

6.S5扩展的脉冲定时器

扩展的脉冲定时器（Extended Pulse Timer）在输入脉冲宽度小于预设时间值时，也能输出指定宽度的脉冲。图3-57中I0.2的常开触点由断开变为接通时（RLO的上升沿），定时器T1开始定时，在定时期间，Q输出为1状态。

定时时间到时，Q输出变为0状态（见图3-58中I0.2的波形A）。在定时期间，即使I0.2变为0状态，仍然继续定时（见图3-58中I0.2的波形B和C）。定时期间如果I0.2又由0变为1（I0.2的波形C的上升沿），定时器被重新启动，从预设值开始定时。复位输入I0.3为1时，T1被复位，其常开触点断开，剩余时间值变为0。

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图3-57 S5扩展脉冲定时器

图3-58 时序图

7.S5接通延时定时器

接通延时定时器（On-Delay Timer）是使用得最多的定时器。图3-59中I0.4的常开触点由断开变为接通时（RLO的上升沿），定时器T2开始定时。如果I0.4一直为1状态（见图3-60中I0.4的波形A），定时时间到时，Q4.2的线圈通电。I0.4变为0状态时，Q4.2的线圈断电。

图3-59 S5接通延时定时器

图3-60 时序图

在定时期间如果I0.4变为0状态（见波形C），T2的剩余时间保持不变。在I0.4的下一个上升沿（见波形D），又从预设值开始定时。不管定时时间是否已到，只要复位输入I0.5为1，定时器都要被复位。复位使Q4.2的线圈断电，剩余时间值被清零。

8.S5保持型接通延时定时器

图3-61中I0.6的常开触点由断开变为接通时（RLO的上升沿），保持型接通延时定时器（Retentive On-Delay Timer）T3开始定时（见图3-62）。定时期间即使I0.6的常开触点断开，仍然继续定时。定时时间到时，Q4.3的线圈通电。

图3-61 S5保持型接通延时定时器

图3-62 时序图

只有复位输入I0.7为1状态，才能使T3复位，复位后其剩余时间值为0，状态位Q变为0状态。在定时期间，I0.6的常开触点如果断开后又变为接通（见波形D的上升沿），定时器将被重新启动，从设置的预设值重新开始定时。

9.S5断开延时定时器

在图3-63中的断开延时定时器（Off-Delay Timer）T4的输入信号I1.0的上升沿时，输出Q变为1状态。在I1.0的下降沿，定时器开始定时（见图3-64）。定时时间到时，T4的剩余时间值变为0，其输出Q变为0状态。

图3-63 S5断开延时定时器

图3-64 时序图

某些主设备（例如大型变频调速电动机）在运行时需要用风扇冷却，主设备停机后风扇应延时一段时间才能断电。可以用断开延时定时器来方便地实现这一功能，即用反映主设备运行的信号来控制断开延时定时器，用后者的输出Q来控制风扇。

正在定时的时候，如果I1.0的常开触点由断开变为接通（见图3-64中I1.0的波形E），定时器的剩余时间值保持不变，停止定时。如果I1.0的常开触点重新断开（在波形E的下降沿），定时器从预设值开始重新启动定时。复位输入I1.1为1状态时，定时器被复位，剩余时间值被清零，Q4.4的线圈断电。

10.IEC定时器、计数器与运行时间定时器

IEC定时器、IEC计数器在程序编辑器左边的指令列表窗口的文件夹“\库\Standard Li-brary\System Function Blocks”中。它们属于功能块，调用时需要指定配套的背景数据块。有3种IEC定时器，即脉冲定时器SFB3“TP”、接通延时定时器SFB4“TON”和断开延时定时器SFB5“TOF”。IEC定时器、IEC计数器的个数没有限制。

CPU有一个32位的运行时间定时器，用于统计CPU运行的小时数。可以用SFC2、SFC4来设置和读取运行时间，用SFC3来启动和停止运行时间定时器。

【例3-2】用3种定时器设计卫生间冲水控制电路。

S7-300/400的定时器种类较多，巧妙地应用各种定时器，可以简化电路，方便地实现较为复杂的控制功能。图3-65是卫生间冲水控制信号的波形图。I1.2是光电开关检测到的有使用者的信号，用Q4.5控制冲水电磁阀。图3-66的程序在随书光盘的项目“定时器1”中。

图3-65 波形图

图3-66 卫生间冲水控制电路

从I1.2的上升沿（有人使用）开始，用接通延时定时器T5延时3s，3s后T5的常开触点接通，使脉冲定时器T6的线圈通电，T6的常开触点输出一个4s的脉冲。从I1.2的上升沿开始，断开延时定时器T7的常开触点接通。使用者离开时（在I1.2的下降沿）开始冲水，断开延时定时器开始定时，5s后T7的常开触点断开，停止冲水。

由波形图可知，控制冲水电磁阀的Q4.5输出的高电平脉冲波形由两块组成，4s的脉冲波形由脉冲定时器T6的常开触点提供。T7输出位的波形减去I1.2的波形得到宽度为5s的脉冲波形，可以用T7的常开触点与I1.2的常闭触点组成的串联电路来实现上述要求。两块脉冲波形的叠加用并联电路来实现。梯形图右边T5的触点用于防止3s内有人进出时冲水。

【例3-3】两条运输带顺序相连（见图3-67），为了避免运送的物料在1号运输带上堆积，按下启动按钮I1.3，1号运输带开始运行，8s后2号运输带自动启动（见图3-68中的波形图）。停机时为了避免物料的堆积，应尽量将皮带上的余料清理干净，使下一次可以轻载启动。停机的顺序与启动的顺序刚好相反，即按了停止按钮I1.4以后，先停2号运输带，8s后停1号运输带。PLC通过Q4.6和Q4.7控制两台电动机M1和M2。

图3-67 运输带示意图

图3-68 PLC外部接线图与波形图

梯形图程序如图3-69所示（见随书光盘中的例程“定时器1”），程序中设置了一个用启动按钮和停止按钮控制的辅助元件M0.0，用它的常开触点控制接通延时定时器T8和断开延时定时器T9的线圈。

接通延时定时器T8的常开触点在I1.3的上升沿之后8s接通，在它的线圈断电（M0.0的下降沿）时断开。综上所述，可以用T8的常开触点直接控制2号运输带Q4.7。

断开延时定时器T9的常开触点在它的线圈通电时接通，在它结束8s延时后断开，因此可以用T9的常开触点直接控制1号运输带Q4.6。

图3-69 运输带控制梯形图