定时器的PLC程序设计

摘 要：本文旨在实现接通延时定时器、断开延时定时器、多谐震荡器的时序图及PLC程序设计.

Abstract：ThispaperaimstorealizetothetimingdiagramofOn-delay,Off-delayandSelf-holdandprogramdesignofPLC.

关 键 词：定时器；工作原理；编程方法；时序图；PLC程序设计

Keywords：timer；workingprinciple；programmingmethod；timingdiagram；PLCprogramdesign

中图分类号：TP391.8文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）16-0055-02

0引言

在PLC中,定时器（Timer）用来提供计时操作.

根据定时器的最小计时单位,定时器可分为高速定时器和低速定时器两种.一般情况下,高速定时器的最小计时单位为0.01秒（10ms）,可供用户使用的数量较少,而低速定时器的最小计时单位为0.1秒（100ms）,可供用户使用的数量较多.在PLC程序设计中,我们应针对被控制对象对计时的不同要求来合理选择使用.

从功能上来看,定时器有可以分为接通延时（On-delay）定时器、断开延时（Off-delay）定时器、自保持（Self-hold）定时器和累积定时器（IntegratingTimer）等.其中,接通延时定时器是所有PLC都具备的.

定时器的计时编程设定值一般都是以一个整数的形式给出,这个整数乘以该定时器的最小计时单位才是最终的计时时间值.定时器的最小计时单位越小,则计时精度越高.

1接通延时定时器的工作原理和PLC程序的编程方法

接通延时定时器的工作原理为：当输入变量的状态为“1”时,定时器的线圈接通,并开始计时.当计时时间达到编程设定值时,定时器的接点动作（即常开接点闭合,常闭接点断开）.无论何时,只要当输入变量的状态变为“0”,定时器的线圈就断开,其接点则立即复位（即常开接点断开,常闭接点闭合）,并且时间值也被赋为零（或者是被赋为编程设定值）,为下一次定时器线圈接通时重新计时做准备.

接通延时定时器的PLC程序的编程方法如图1所示,图中X1为输入变量,其状态决定了定时器T1的线圈是否接通.接通延时的计时编程设定值为Kn1,它表示是以十进制整数n1来赋值的,接通延时时间t等于n1×T1的最小计时单位.

接通延时定时器的时序图如图2所示.图中T为输入变量X1保持状态为“1”的时间,当X1等于0或者是T?燮t时,T1的接点都不会发生动作,即T1都没有输出.

2断开延时定时器的PLC程序设计

断开延时定时器的工作原理为：当输入变量的状态为“1”时,定时器的线圈接通,其接点随即动作（即常开接点闭合,常闭接点断开）.当输入变量的状态变为“0”时,定时器的线圈断开,并开始计时.当计时时间达到编程设定值时,定时器的接点随即复位（即常开接点断开,常闭接点闭合）.在了解了断开延时定时器工作原理的基础上,我们可以用接通延时定时器设计出如图3所示的断开延时定时器的PLC程序.图中X1为的输入变量,断开延时的时间t等于n1×T1的最小计时单位,M1是断开延时定时器的等效输出.

M1线圈实际上是一个复位优先的R-S双稳态触发器,它的置位输入变量是X1,复位输入变量是定时器T1的输出.只要X1为“1”的状态能被PLC采样到,M1线圈便保持了该状态.当X1的状态变为“0”后,T1的线圈接通,计时开始.当计时时间达到编程设定值时,T1的常开接点闭合,M1被复位,实现了断开延时的功能.

断开延时定时器的时序图如图4所示.这里需要注意的是,虽然X1保持状态为“1”的时间与断开延时时间t之间没有任何关系,但因为这种断开延时定时器是用接通延时定时器来等效实现的,所以X1保持状态为“0”的时间必须大于断开延时时间t,否则它的状态一直保持为“1”.

3多谐振荡器的PLC程序设计

多谐振荡器是无稳态触发器的另一种称谓,下面我们首先来讨论多谐振荡器的PLC程序设计方法.

多谐振荡器在PLC接通电源后,不需外加输入信号,就能够自动地在状态“0”和“1”之间不断地翻转,产生矩形脉冲输出,直到PLC断电.设Ton状态“1”的保持时间（即接通时间）,Toff为状态“0”的保持时间（即断开时间）,则矩形脉冲的周期T和频率f可表示为：

T等于Ton+Toff（1）

f等于（2）

由此可以看出,多谐振荡器的PLC程序中必须要有两个定时器,一个用来控制接通时间,另一个用来控制断开时间.我们用两个接通延时定时器T0和T1设计的多谐振荡器的PLC程序如图5所示.其中：

Ton等于n1×T1的最小计时单位

Toff等于n0×T0的最小计时单位

Y0为多谐振荡器的等效输出.

多谐振荡器的时序图如图6所示.在第一个扫描周期,输入映象区中T0、T1的线圈和常开接点的状态都为“0”,Y0的状态也为“0”.因此在程序处理阶段T0的线圈得电,断开时间Toff的计时在不需外加输入信号的情况下自动开始.当Toff的计时时间到,T0的常开接点闭合,T1的线圈得电,开始接通时间Ton的计时,Y0的状态也由“0”翻转为“1”.当Ton的计时时间到,T1的常开接点闭合,T0的线圈断电,它的常开接点也随之被复位.在紧接的下一个扫描周期,Y0的状态完成了由“1”到“0”的翻转.如此周而复始,直到PLC断电.

在这里需要注意的是,在图6中的第N扫描周期,T0的线圈虽然断电,它的常开接点也随之被复位,但是这种变化PLC要在第N+1扫描周期才能采集到,这是由PLC自身的工作原理所决定的.

由图6我们还可以看出,Y0输出的实际接通时间T和断开时间T都要在Ton和Toff的基础上再加上PLC的输入/输出响应时间tD,即：

T等于Ton+tD（3）

T等于Toff+tD（4）

图中所示的情况刚好是PLC的输入/输出响应时间tD最小的情况,即相当于1个PLC扫描周期的时间.

另外,我们将接通时间Ton与断开时间Toff的比值称作矩形脉冲的占空比,用ka表示,即：

ka等于（5）

当ka等于1,即Ton等于Toff时,多谐振荡器的PLC程序可简化为只用一个接通延时定器T0来设计,如图7所示.其中：

t等于Ton等于Toff等于n0×T0的最小计时单位.

图7的时序图如图8所示.图中所示的情况刚好是PLC的输入/输出响应时间tD最大的情况,即相当于2个PLC扫描周期的时间.

本文首先介绍接通延时定时器的工作原理及其编程方法,然后在此基础上利用该定时器引申出断开延时定时器、多谐振荡器在时序处理应用中的PLC程序设计方法,从基本的做起,进一步加深读者对PLC及其程序的理解.