S7-200系列PLC的定时器指令优化

定时器是PLC中最常用的元器件之一。用好、用对定时器对PLC程序设计非常重要。定时器编程时要预置定时值，在运行过程中当定时器的输入条件满足时，当前值从0开始按一定的单位增加；当定时器的当前值到达设定值时，定时器发生动作，从而满足各种定时逻辑控制的需要。下面从几个方面来详细介绍定时器的使用。

1.几个基本的概念

（1）种类 S7-200 PLC为用户提供了三种类型的定时器：接通延时定时器（TON）、有记忆接通延时定时器（TONR）和断开延时定时器（TOF）。

（2）分辨率与定时时间的计算 单位时间的时间增量称为定时器的分辨率（时基）。S7-200PLC定时器有3个分辨率等级：1ms、10ms和100ms。

定时器定时时间T的计算：T=PT×S。式中：T为实际定时时间，PT为设定值，S为分辨率。例如：TON指令使用T97（为10ms的定时器），设定值为100，则实际定时时间为：

T=100×10ms=1000ms

定时器的设定值PT，数据类型为INT型。操作数可为：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*AC、*LD和常数，其中常数最为常用。

（3）定时器的编号定时器的编号用定时器的名称和它的常数编号（最大数为255）来表示，即T×××，如：T40。

定时器的编号包含两方面的变量信息：定时器位和定时器当前值。

定时器位：与其他继电器的输出相似，当定时器的当前值达到定时值PT时，定时器的触点动作。

定时器当前值：存储定时器当前所累计的时间，它用16位符号整数来表示，最大计数值为32767。

定时器的分辨率和编号见表3-1。

表3-1 定时器的分辨率和编号

从表3-1可以看出，TON和TOF使用相同范围的定时器编号。需要注意的是，在同一个PLC程序中绝不能把同一个定时器号同时用做TON和TOF。例如在程序中，不能既有接通延时（TON）定时器T32，又有断开延时（TOF）定时器T32。

2.定时器指令使用说明

（1）3条定时器指令

1）接通延时定时器TON（On-Delay Timer）。接通延时定时器用于单一时间间隔的定时。上电周期或首次扫描时，定时器作为OFF，当前值为0。输入端接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计时，当前值达到设定值时，定时器位为ON，当前值仍连续计数到32767。输入端断开，定时器自动复位，即定时器位为OFF，当前值为0。接通延时定时器程序与时序图，如图3-2所示。

2）断开延时定时器TOF（Off-Delay Timer）。断开延时定时器用于断电后的单一间隔时间计时。上电周期或首次扫描时，定时器位为OFF，当前值为0。输入端接通时，定时器位为ON，当前值为0。当输入端由接通到断开时，定时器开始计时。当达到设定值时定时器为OFF，当前值等于设定值，停止计时。输入端再次由OFF→ON时，TOF复位，这时TOF的位为ON，当前值为0。如果输入端再从ON→OFF，则TOF可实现再次启动。断开延时定时器程序与时序图如图3-3所示。

图3-2 接通延时定时器程序与时序图

a）梯形图程序及指令表 b）时序图

图3-3 断开延时定时器程序与时序图

a）梯形图程序及指令表 b）时序图

3）记忆接通延时定时器TONR（Retentive On-Delay Timer）。记忆接通延时定时器具有记忆功能，它用于对许多间隔的累计定时。上电周期或首次扫描时，定时器为OFF，当前值保持在掉电前的值。当输入端接通时，当前值从上次的保持值继续计时；当累计当前值达到设定值时，定时器位为ON，当前值可继续计数到32767。需要注意的是，TONR定时器只能用复位指令R对其迸行复位操作。TONR复位后，定时器位为OFF，当前值为0。掌握好对TONR的复位及启动是使用TONR指令的关键。记忆接通延时定时器程序与时序图如图3-4所示。

图3-4 记忆接通延时定时器程序与时序图

a）梯形图程序及指令表 b）时序图

3种定时器指令的LAD、STL格式及功能见表3-2。

（2）定时器的使用

1）使用说明：

①T×××表示定时器号，IN表示输入端，PT端的取值范围是1～32767。

②接通延时定时器输入电路断开时，定时器自动复位，即当前值被清零，定时器位变为OFF。

表3-23 种定时器指令的LAD、STL格式及功能

③TON与TOF指令不能共用同一个定时器号，即在同一程序中，不能对同一个定时器同时使用TON与TOF指令。

④断开延时定时器TOF可以用复位指令迸行复位。

⑤保持型接通延时定时器只能用复位指令迸行复位，即当前值被清零，定时器位变为OFF。

⑥保持型接通延时定时器可实现累计输入端接通时间的功能。

⑦结合时序图分析程序，有助于更好地理解定时器指令的应用。

2）应用举例。使用定时器控制电动机正/反转的梯形图程序如图3-5所示。其工作过程如下：(www.xing528.com)

按下系统总启动按钮I1.0，系统启动。如果先按下正转启动按钮I0.1，定时器T37开始得电计时，2s后Q0.1得电，电动机开始正转；如果先按下反转启动按钮I0.2，定时器T38开始得电计时，2s后Q0.2得电，电动机开始反转；程序中M0.1和M0.2线圈起自锁作用，保证定时器输入端接通。

图3-5 使用定时器控制电动机正/反转的梯形图程序

3）定时器的刷新方式和正确使用

①定时器的刷新方式。在S7-200系列PLC的定时器中，1ms、10ms、100ms定时器的刷新方式是不同的，从而在使用方法上也有很大的不同。这和其他PLC是有很大区别的。使用时一定要注意根据使用场合和要求来选择定时器。

a）1ms定时器。1ms定时器由系统每隔1ms刷新一次，与扫描周期及程序处理无关。它采用的是中断刷新方式。因此，当扫描周期大于1ms时，在一个周期中可能被多次刷新。其当前值在一个扫描周期内不一定保持一致。

b）10ms定时器。10ms定时器由系统在每个扫描周期开始时自动刷新，由于是每个扫描周期只刷新一次，故在一个扫描周期内定时器位和定时器的当前值保持不变。

c）100ms定时器。100ms定时器在定时器指令执行时被刷新，因此，当100ms定时器被激活后，如果不是每个扫描周期都执行定时器指令或在一个扫描周期内多次使用定时器指令，则都会造成计时失准，所以在后面讲到的跳转指令和循环指令段中使用定时器时，要格外小心。100ms定时器仅用在定时器指令在每个扫描周期执行一次的程序中。

②定时器的正确使用。图3-6所示为正确使用定时器的一个例子。它用来在定时器计时时间到时产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲。

图3-6 定时器正确使用举例

a）1ms定时器的使用 b）10ms定时器的使用 c）100ms定时器的使用

结合各种定时器的刷新方式规定，从图中可以看出：

a）对1ms定时器T32，在使用错误方法时，只有当定时器的刷新发生在T32的常闭触点执行以后到T32的常开触点执行以前的区间时，Q0.0才能产生宽度为一个扫描周期的脉冲，而这种可能性是极小的。在其他情况，这个脉冲产生不了。

b）对10ms定时器T33，在使用错误方法时，Q0.0永远也产生不了这个脉冲。因为定时器计时到时，定时器在每次扫描开始时刷新。该例中T33被置位，但执行到定时器指令时，定时器将被复位（当前值和位都被置0）。当常开触点T33被执行时，T33永远为OFF，Q0.0也将为OFF，即永远不会被置位为ON。

c）100ms定时器在执行指令时刷新，所以当定时器T37到达设定值时，Q0.0肯定会产生这个脉冲。改用正确使用方法后，把定时器到达设定值产生结果的元器件的常闭触点用作定时器本身的输入，则不论哪种定时器，都能保证定时器达到设定值时，Q0.0产生宽度为一个扫描周期的脉冲。所以，在使用定时器时，要弄清楚定时器的分辨率，否则，一般情况下不便把定时器本身的常闭触点作为自身复位条件。在实际使用中，为了简单，100ms的定时器常采用自复位逻辑，而巨100ms定时器也是使用最多的定时器。

3.常用的几种定时器控制电路

（1）瞬时接通/延时断开控制瞬时接通/延时断开控制要求在输入信号有效时，马上有输出，而输入信号无效后，输出信号延时一段时间才停止，其梯形图和时序图如图3-7所示。在图3-7a中，当I0.0=ON时，输出Q0.0=ON并自锁；当I0.0=OFF时，定时器T37工作，定时3s后，定时器常闭触点断开，使输出Q0.0断开。在图3-7b中，当I0.0瞬间接通后断开，Q0.0=ON巨自锁；定时器T37工作3s后，定时器触点闭合，使输出Q0.0断开。

图3-7 瞬时接通/延时断开控制的梯形图和时序图

a）方法一 b）方法二

在图3-7中，定时器工作因为I0.0变为OFF后，Q0.0仍要保持得电状态3s，所以Q0.0的自锁触点是必需的。图3-7a和b的工作原理相同，只是梯形图结构不同。瞬时接通/延时断开控制的梯形图用断开延时定时器可以使程序更简单，读者可以自行编制其梯形图程序。图3-7梯形图对应的语句分别如下：

图3-7a）的语句：图3-7b）的语句：

LD I0.0 LDN I0.0

O Q0.0 A Q0.0

AN T37 TON T37，30

= Q0.0 LD I0.0

AN I0.0 O Q0.0

TON T37，30 AN T37

=Q0.0

（2）延时接通/延时断开控制 延时接通/延时断开控制要求输入信号ON后，停一段时间后输出信号才ON；输入信号OFF后，输出信号延时一段时间才OFF。与瞬时接通/延时断开控制相比，该控制电路多加了一个输入延时。其梯形图、时序图和语句表如图3-8所示。图中T37延时2s作为Q0.0的启动条件，T38延时5s作为Q0.0的断开条件，两个定时器配合使用实现Q0.0的输出。

图3-8 延时接通/延时断开控制的梯形图、时序图和语句表

a）梯形图 b）时序图 c）语句表

使用T37和T38两个定时器的配合，来实现控制电路的功能，可以通过调整T37和T38的设定时间，得到需要的延时时间。延时接通/延时断开控制的梯形图用接通延时定时器和断开延时定时器可以使程序更简单。读者可以自行编制其梯形图程序。

（3）多个定时器组合实现长延时控制 有些控制场合延时时间长，超出了定时器的定时范围，称为长延时。长延时电路可以以小时（h）、分钟（min）作为单位来设定。长延时控制可以使用多个定时器组合方式实现，也可以采用定时器和计数器组合方式实现，使用计数器组合也可以实现时钟控制。

多个定时器组合实现长延时的梯形图、时序图和语句表如图3-9所示。图中Q0.0的接通是由定时器T38实现的；Q0.2的接通是由定时器T38与T39共同定时实现的。

在图3-9中，当输入I0.0端接通时，T38开始计时，经过200s后，其常开触点T38闭合，Q0.0接通；同时启动T39开始计时，经过1000s后，Q0.2接通。由此可见，T38和T39共同延时200s+1000s=1200s后Q0.2接通。

图3-9 定时器串联实现长延时控制的梯形图、时序图和语句表

a）梯形图 b）时序图 c）语句表