定时器和计数器指令详解

S7-1200采用IEC标准的定时器和计数器指令。

3.2.3.1 定时器指令

1.定时器指令的基本功能

S7-1200有4种定时器，如图3.8所示为其基本功能。

（1）脉冲定时器（TP）：在输入信号IN的上升沿产生一个预置宽度的脉冲，闭合中的t为定时器的预置值。

（2）接通延时定时器（TON）：输入IN变为l状态后，经过预置的延迟时间，定时器的输出Q变为l状态。输入IN变为0状态时，输出Q变为0状态。

（3）断开延时定时器（TOF）：输入IN为1状态时，输出Q为1状态。输入IN变为0状态后，经过预置的延迟时间，输出Q变为0状态。

（4）保持型接通延时定时器（TONR）：输入IN变为l状态后，经过预置的延迟时间，定时器的输出Q变为1状态。输入IN的脉冲宽度可以小于时间预置值。

图3.8　定时器的基本功能

定时器的输入IN为启动定时的使能输入端，IN从0状态变为1状态时，启动TP、TON和TONR开始定时。IN从1状态变为0状态时，启动TOF开始定时。

PT（Preset Time）为时间预置值，ET（Elapsed Time）为定时开始后经过的时间，或称为已耗时间值，它们的数据类型为 32 位的 Time，单位为 ms，最大定时时间长选T#24D_20H_31M_23S_647MS（D、H、M、S、MS分别是日、小时、分、秒和毫秒）。可以不给输出ET指定地址。

Q为定时器的位输出，各变量均可以使用I（仅用于输入变量）、Q、M、D、L存储区。

2.脉冲定时器

IEC定时器和IEC计数器属于功能块，调用时需要指定配套的背景数据块，定时器和计数器指令的数据保存在背景数据块中。在梯形图中输入定时器指令时，打开右边的指令窗口，将“定时器操作”文件夹中的定时器指令拖放到梯形图适当的位置。在出现的“调用选项”对话框中（见图3.9），可以修改将要生成的背景数据块的名称，或采用默认的名称。点击“确认”按钮，自动生成数据块。

图3.9　调用选项对话框

脉冲定时器类似于数字电路中上升沿触发的单稳态电路。在IN输入信号的上升沿，Q输出变为l状态，开始输出脉冲。达到PT预置的时间时，Q输出变为0状态（见图3.10的波形A、B、E）。IN输入的脉冲宽度可以小于Q端输出的脉冲宽度。在脉冲输出期间，即使IN输入又出现上升沿（见波形B），也不会影响脉冲的输出。

图3.10　脉冲定时器的波形图

用程序状态功能可以观察已耗时间的变化情况（见图3.11）。定时开始后，已耗时间从0 ms开始不断增大，达到PT预置的时间时，如果IN为l状态，则已耗时间值保持不变（见图3.10波形A）。如果IN为0状态，则定时时间变为0 s（见图3.10波形B）。

定时器指令可以放在程序段的中间或结束处。IEC定时器没有编号，在使用对定时器复位的RT指令时，可以用背景数据块的编号或符号名来指定需要复位的定时器。如果没有必要，不用对定时器使用RT指令。

图3.11　脉冲定时器的程序状态

在图3.11中，当I0.1为1时，定时器复位线圈（RT）通电，定时器被复位。如果此时正在定时，且IN输入为0状态，将使已耗时间清零，Q输出也变为0状态（见波形C）。如果此时正在定时，且IN输入为1状态，将使已耗时间清零，但是Q输出保持l状态（见波形D）。复位信号I0.1变为0状态时，如果 IN输入为l状态，将重新开始定时（见波形E）。

3.接通延时定时器

接通延时定时器（TON）的使能输入端的输入电路由断开变为接通时开始定时。定时时间大于等于预置时间（PT）指定的设定值时，输出Q变为l状态，已耗时间值（ET）保持不变（见图3.12波形A）。

图3.12　接通延时定时器的波形图

IN输入端的电路断开时，定时器被复位，已耗时间被清零，输出Q变为0状态。CPU第一次扫描时，定时器输出Q被清零。如果输入IN在未达刭PT设定的时间时变为0状态（见图3.12波形B），输出Q保持0状态不变。

图3.13中的I0.1为1状态时，定时器复位线圈RT通电（见图3.12波形C），定时器被复位，已耗时间被清零，Q输出端变为0状态。I0.1变为0状态时，如果 IN输入为l状态，将开始重新定时（见图3.12波形D）。

图3.13　接通延时定时器

4.断开延时定时器指令

断开延时定时器（TOF）的IN输入电路接通时，输出Q为l状态，当前值被清零。输入电路由接通变为断开时（IN输入的下降沿）开始定时，当前值从0逐渐增大。当前值大于等于设定值时，输出Q变为0状态，当前值保持不变（见图3.14波形A），直到IN输入电路接通。断开延时定时器可以用于设备停机后的延时，如大型变频电动机的冷却风扇的延时。

图3.14　断开延时定时器的波形图

如果定时时间未达到PT设定的值，IN输入就变为l状态，输出Q将保持1状态不变（见图3.14波形B）。

图3.15的I0.1为1时，定时器复位线圈RT通电。如果IN输入为0状态，则定时器被复位，定时时间被清零，输出Q变为0状态（见图3.14波形C）。如果复位时IN输入为1状态，则复位信号不起作用（见图3.14波形D）。

图3.15　断开延时定时器

5.保持型接通延时定时器(www.xing528.com)

保持型接通延时定时器（TONR，见图3.16）的IN输入电路接通时开始定时（见图3.17波形A和B）。输入电路断开时，当前值保持不变。可以用TONR来累计输入电路接通的若干个时间间隔。时间间隔t1＋t2＝10 s时，定时器的输出Q变为l状态（见图3.17波形D）。

图3.16　保持型接通延时定时器

图3.17　保持型接通延时定时器的波形图

复位输入I0.1为l状态时（见图3.17波形C），TONR被复位，它的当前值变为0，同时输出Q变为0状态。

3.2.3.2 计数器指令

1.计数器的数据类型

S7-1200有3种计数器：加计数器（CTU）、减计数器（CTD）和加减计数器（CTUD）。它们属于软件计数器，其最大计数速率受到它所在的OB的执行速率的限制。如果需要速度更高的计数器，可以使CPU内置的高速计数器。

调用计数器指令时，需要生成保存计数器数据的背景数据块。

CU和CD分别是加计数输入和减计数输入，在CU或CD由0状态变为1状态（信号的上升沿），实际计数当前值CV被加1或减1。

复位输入R为l状态时，计数器被复位。CV被清0，计数器的输出Q变为0状态。CU、CD、R和Q均为Bool变量。

将指令列表的“计算器操作”文件夹中的CTU指令拖放到工作区后，点击方框中CTU下面的3个问号［见图3.18（a）］再点击问号右边出现的▼按钮，用下拉式列表设置PV和CV的数据类型。

PV为预置的计数值.CV为实际的计数值，它们可以使用的数据类型［见图3.19（b）］。各变量均可使用I（使用于输入变量）、Q、M、D和L存储区。

图3.18　设置计数器的数据类型

2.加计数器

当接在R输入端的复位输入I0.1为0状态（见图3.19），接在CU输入端的加计数脉冲输入电路由断开变为接通时（即在CU信号的上升沿），实际计数值CV加1，直到CV达到指定的数据类型的上限值。达到上限值后，CU输入的状态变化不再起作用，CV的值不再增加。

当实际计数值CV大于等于设定值PV时，输出Q为1状态，反之为0状态。第一次执行指令时，CV被清零。

各类计数器的复位输入R为l状态时，计数器被复位，输出Q变为0状态，CV被清零。如图3.20所示为加计数器的波形图。

图3.19　加计数器

图3.20　加计数器的波形图

3.减计数器

当减计数器的装载输入LD为1状态时，输出Q被复位为0，并把预置计数值PV的值装入CV。在减计数脉冲CD的上升沿（从OFF到ON），实际计数前值CV减l，直到CV达到指定的数据类型的下限值。当达到下限值时，CD输入的状态变化不再起作用，CV的值不再减少。

当实际计数值CV小于等于0时，输出Q为l状态（见图3.21），反之Q为0状态。第一次执行指令时，CV被清零。如图3.22所示为减计数器的波形图。

图3.21　减计数器

图3.22　减计数器的波形图

4.加减计数器

在加计数输入CV的上升沿，实际计数值CV加1，直到CV达到指定的数据类型的上限值。达到上限值时，CV的值不再增加。

在减计数脉冲CD的上升沿，实际计数值CV减1，直到CV达到指定的数据类型的下限值。达到下限值时，CV的值不再减小。

如果同时出现计数脉冲CU和CD的上升沿，CV保持不变。当CV大于等于预置计数值PV时，输出QU为1（见图3.23），反之为0。当CV小于等于0时，输出QD为1，反之为0。

当装载输入LD为l状态时，预置值PV被装入实际值CV，输出QU变为1状态，QD被复位为0状态。

当复位输入R为l状态时，计数器被复位。当实际计数值被清零时，输出QU变为0状态，QD变为l状态。

当R为l状态时，CU、CD和LD不再起作用。如图3.24所示为加减计数器的波形图。

图3.23　加减计数器

图3.24　加减计数器波形图