西門子S7-200PLC編程中定時器的應(yīng)用

摘 要：西門子S7-200PLC具有接通延時、記憶延時、斷開延時和1ms、10ms、100ms定時器等功能。在程序設(shè)計中，合理使用不同功能和不同分辨率的定時器，可以使我們的程序功能更完善實現(xiàn)更順利，同時定時器除了定時功能外，還可以靈活運用，實現(xiàn)其它功能。

關(guān)鍵詞：S7-200;PLC;編程;定時器

西門子S7-200 PLC內(nèi)部，按功能分有三類定時器，分別是接通延時定時器（TON）、有記憶接通延時定時器（TONR）、斷開延時定時器（TOF）;按定時分辨率分同樣有三類定時器，分別是1ms、10ms、100ms定時器。每個定時器有2個輸入端，分別是使能輸入端和預(yù)設(shè)值輸入端。當(dāng)使能輸入端接通時，接通延時定時器（TON）和有記憶接通延時定時器（TONR）開始計時，當(dāng)定時器的當(dāng)前值大于等于預(yù)設(shè)值時，該定時器位被置位。當(dāng)使能輸入端斷開時，接通延時定時器的當(dāng)前值清0，而有記憶接通延時定時器的當(dāng)前值則保持不變，在下次使能輸入端接通時繼續(xù)計時，利用這一點，我們可以用有記憶接通延時定時器來統(tǒng)計使能輸入端的接通時間，在再次使用有記憶接通延時定時器之前，需要用復(fù)位指令清除當(dāng)前值。對于斷開延時定時器（TOF），當(dāng)使能輸入端接通時，定時器位立即接通，并把當(dāng)前值設(shè)為0;當(dāng)使能輸入端斷開時，定時器開始計時，當(dāng)達到預(yù)設(shè)時間時，定時器位斷開，并停止計時。由于斷開延時定時器必須用輸入端從接通到斷開的跳變啟動計時，如果輸入端接通持續(xù)時間短于預(yù)設(shè)值，定時器位將保持接通，下次輸入端接通后斷開時才開始計時，在設(shè)計程序時需注意這一點。

西門子PLC程序執(zhí)行一個循環(huán)稱為一個掃描周期。CPU在一個掃描周期內(nèi)執(zhí)行以下任務(wù)：讀輸入、執(zhí)行程序、處理通訊請求、執(zhí)行CPU自診斷測試、寫輸出。這些任務(wù)是按一定順序執(zhí)行，而不是并行處理，在每個掃描周期開始時將數(shù)字輸入值寫入輸入映像寄存器中，執(zhí)行程序階段則逐條執(zhí)行指令，處理通訊請求階段處理通訊端口的信息，自診斷階段則檢查硬件和程序存儲器，在掃描周期的末尾將輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)寫入數(shù)字輸出點，如圖一所示。中斷程序例外，它可以在掃描周期任意時間執(zhí)行。

在同一個程序中，一個定時器不能同時作為TON和TOF使用。對于不同分辨率的定時器，除了定時最大值不同外，在程序中使用方法略有區(qū)別。1ms定時器啟動后，定時器當(dāng)前值每隔1ms刷新一次，不與掃描周期同步。10ms定時器啟動后，定時器當(dāng)前值在每次掃描周期的開始刷新，即在一個掃描周期內(nèi)定時器位和當(dāng)前值保持不變。100ms定時器啟動后，定時器在每次掃描周期的開始將累計的100ms間隔數(shù)加到當(dāng)前值中，但只有定時器指令執(zhí)行時，其當(dāng)前值才刷新，也就是說，如果100ms定時器激活，但在某一個周期沒有執(zhí)行定時器指令，定時器的當(dāng)前值不刷新，從而造成時間丟失;同樣的，如果在一個掃描周期內(nèi)多次執(zhí)行同一定時器指令，就會造成多計時間，因此在設(shè)計程序時必須保證同一個100ms定時器指令每個掃描周期只執(zhí)行一次。

由上述描述我們可知，PLC定時器的定時時間是有誤差的，在程序設(shè)計合理時，其誤差最大值由其分辨率來決定。結(jié)合定時器更新方式和CPU的掃描周期，我們可以看出，對于1ms和10ms定時器，不可以用定時器自己的定時器位控制自身，而100ms定時器可以這么使用。

定時器除了定時功能外，還可以靈活運用，實現(xiàn)其它功能。如利用定時器實現(xiàn)硬件濾波，去除瞬間抖動，防止誤操作;還可以利用定時器預(yù)設(shè)值和當(dāng)前值實現(xiàn)不同周期和占空比的脈波輸出，如圖二程序和波形圖所示，實現(xiàn)了周期0.5秒占空比0.4的脈沖輸出。

在PLC程序設(shè)計中，合理使用定時器，可以避免不必要的問題。在我部門發(fā)射機自動化監(jiān)控程序設(shè)計過程中，有一部需要使用自由口通信來采集發(fā)射機的模擬量和狀態(tài)，它們采用了不同的采集頻率，因此我們分別使用了兩個定時器來控制。在調(diào)試過程中我們發(fā)現(xiàn)采集的數(shù)據(jù)誤碼率非常高，經(jīng)常連續(xù)數(shù)次采集都是錯誤數(shù)據(jù)，排除了硬件問題后，我們仔細分析程序，發(fā)現(xiàn)兩個定時器的啟動不同步，造成的后果就是有可能兩次采集間隔時間太短。我們修改了程序，將兩個定時器啟動同步后再測試，誤碼率大大降低，完全可以滿足我們監(jiān)控需求。

總之，在PLC程序設(shè)計中，合理使用不同分辨率的定時器，可以使我們的程序功能更完善實現(xiàn)更順利。

參考文獻：

[1]《S7-200系統(tǒng)手冊》

作者簡介：

宮興廣（1967-），男，漢族，山東濟南人，本科，濟南廣播電視臺科長，初級職稱，主要研究方向：無線電工程。