S7-1200定時(shí)器的編程應(yīng)用

趙尚麗

【摘要】? ? 本文重點(diǎn)介紹了S7-1200定時(shí)器指令的工作原理和編程方法，并通過編程實(shí)例詳細(xì)介紹了定時(shí)器的編程應(yīng)用，為初學(xué)者提供幫助。

【關(guān)鍵詞】? ? S7-1200定時(shí)器? ? S7-200? ? PLC

S7-1200 是 S7-200 的升級(jí)產(chǎn)品，目前已成為西門子新一代小型可編程控制，并已廣泛應(yīng)用于各種中小型自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。在工業(yè)自動(dòng)化控制過程中PLC定時(shí)器常用于實(shí)現(xiàn)各種計(jì)時(shí)功能，所以本文以小型S7-1200為例，介紹定時(shí)器的應(yīng)用方法，為學(xué)生學(xué)習(xí)S7-1200提供幫助，通過編程實(shí)例的講解，讓學(xué)生深入理解并靈活應(yīng)用S7-1200定時(shí)器進(jìn)行編程。

一、S7-1200定時(shí)器分類

S7-1200 CPU定時(shí)器是IEC定時(shí)器，共有生成脈沖定時(shí)器（TP）、接通延時(shí)定時(shí)器（TON）、關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器（TOF）及時(shí)間累加器（TONR）4種。IEC定時(shí)器屬于函數(shù)塊（FB），定時(shí)器的設(shè)定值（PT）和當(dāng)前值（ET）存儲(chǔ)在指定的 IEC_TIMER DB 數(shù)據(jù)中，調(diào)用時(shí)需要指定配套的背景數(shù)據(jù)塊。用戶程序中可以使用的定時(shí)器數(shù)量僅僅受CPU的存儲(chǔ)容量限制[1]。

二、S7-1200定時(shí)器指令的工作原理

S7-200定時(shí)器有三種時(shí)基：1ms、10ms、100ms，預(yù)設(shè)時(shí)間和當(dāng)前時(shí)間以數(shù)字形式輸入，并與時(shí)基相乘，時(shí)基與定時(shí)器編號(hào)有關(guān)。而S7-1200定時(shí)器沒有編號(hào)，可用背景數(shù)據(jù)塊的名稱作為標(biāo)識(shí)符，其時(shí)基均為1ms，每1ms更新一次數(shù)據(jù)[2]。定時(shí)設(shè)置時(shí)直接輸入時(shí)間值即可。TIME 數(shù)據(jù)使用 T# 標(biāo)識(shí)符，可以用簡單時(shí)間單元（T#500ms 或 500）或復(fù)合時(shí)間單元（如T#3s_500ms）的形式輸入，最大定時(shí)值為T#24D_20H_31M_23S_647MS[3]。4種定時(shí)器指令的工作原理與對(duì)應(yīng)波形如圖1（a）、（b）、（c）、（d）所示。

圖1（a）中，當(dāng)IN端I0.1接通（信號(hào)上升沿）時(shí)，脈沖定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，無論后續(xù)I0.0的信號(hào)狀態(tài)如何變化，在PT時(shí)間內(nèi)（10s）輸出Q始終置位為“1”;如果定時(shí)器正在計(jì)時(shí)，即使檢測到I0.1的信號(hào)再次從“0”變?yōu)椤?”，Q的狀態(tài)也不變。當(dāng)ET≥PT值時(shí)，Q復(fù)位為“0”;當(dāng)I0.1再次接通時(shí)，定時(shí)器又重新計(jì)時(shí)，所以生成脈沖定時(shí)器指令可以生成具有預(yù)設(shè)時(shí)間寬度的脈沖。

在圖1（b）中，當(dāng)I0.0接通時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)。當(dāng)ET=PT值時(shí)，定時(shí)觸發(fā)，Q 置位為“1”，直到I0.0斷開或者復(fù)位信號(hào)R置位為“1”， Q復(fù)位為“0”，ET值為0。當(dāng)I0.0再次接通時(shí)，重新啟動(dòng)定時(shí)。圖中定時(shí)器TON接通延時(shí)時(shí)間為50s，即接通延時(shí)時(shí)間由PT值來決定。

在圖1（c）中，當(dāng)I0.0接通時(shí)， Q 置位為“1”。當(dāng)I0.0斷開（信號(hào)下降沿）時(shí)，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，在 PT 時(shí)間段內(nèi)，輸出 Q狀態(tài)沒有改變，直到ET= PT值時(shí)，輸出Q將復(fù)位為“0”，若 I0.0 信號(hào)在 PT 計(jì)時(shí)時(shí)間結(jié)束之前變?yōu)椤?”，則復(fù)位定時(shí)器，輸出 Q 的狀態(tài)仍將為“1”。圖中定時(shí)器TOF關(guān)斷延時(shí)時(shí)間為30s，關(guān)斷延時(shí)時(shí)間由PT值來決定。

在圖1（d）中，當(dāng)I0.1接通時(shí)，定時(shí)器TONR開始計(jì)時(shí)，Q的狀態(tài)為“0”;I0.1斷開時(shí)，ET值保持不變;當(dāng)I0.1再次接通時(shí)，ET值接續(xù)增加直到達(dá)到PT值時(shí)，Q置位為“1”，之后即使I0.1的狀態(tài)變?yōu)椤?”，Q仍置位“1”，直到復(fù)位信號(hào)R接通時(shí)，定時(shí)器復(fù)位，當(dāng)前值ET為0，Q復(fù)位為“0”。定時(shí)器TONR可以用來累計(jì)輸入電路接通的若干個(gè)時(shí)間段。

三、定時(shí)器的編程方法

只有當(dāng)定時(shí)器的輸入位有電平信號(hào)跳變時(shí)，定時(shí)器才會(huì)開始啟動(dòng)。TP、TON、TONR需要輸入端IN從“0”變?yōu)椤?”啟動(dòng)，TF需要IN從“1”變?yōu)椤?”啟動(dòng)。只有在定時(shí)器功能框的輸出Q或ET連接變量，或者在程序中使用背景DB（IEC_TIMER類型的變量）中的Q或ET，定時(shí)器才會(huì)開始計(jì)時(shí)并更新定時(shí)器時(shí)間[1]。而且在整個(gè)程序中，定時(shí)器的背景數(shù)據(jù)塊不能重復(fù)使用。定時(shí)器正確使用方法如圖2（a）、（b）。

四、定時(shí)器的編程應(yīng)用

以彩燈的循環(huán)控制為例，介紹S7-1200定時(shí)器的編程應(yīng)用，其控制要求是：啟動(dòng)按鈕I0.1接通后，紅燈、黃燈和綠燈依次點(diǎn)亮1s、2s、3s，此為一個(gè)工作周期，此后重復(fù)變化，直到停止按鈕I0.2按下所有燈均熄滅。程序?qū)?yīng)的梯形圖和時(shí)序圖分別如圖3（a）、（b）所示。

3個(gè)接通延時(shí)型定時(shí)器的預(yù)設(shè)值分別為1s、2s和3s，其輔助存儲(chǔ)分別為M100.0、M100.1和M100.2。I0.1為自復(fù)位按鈕，輸出Q0.1、Q0.2、Q0.3分別為紅、黃、綠燈。當(dāng)I0.1接通并保持時(shí)，Q0.1紅燈點(diǎn)亮，持續(xù)1s后第1個(gè)定時(shí)器延時(shí)時(shí)間到，M100.0線圈得電，斷開Q0.1并接通第2個(gè)定時(shí)器和Q0.1，黃燈亮2s的同時(shí)第2個(gè)定時(shí)器延時(shí)時(shí)間到，M100.1線圈得電，斷開Q0.2并接通第3個(gè)定時(shí)器和Q0.2，綠燈持續(xù)點(diǎn)亮3s后，第3個(gè)定時(shí)器延時(shí)時(shí)間到，M100.2線圈得電，其常閉觸點(diǎn)斷開，綠燈滅，同時(shí)復(fù)位所有定時(shí)器并重新開始計(jì)時(shí)，程序掃描的第1個(gè)周期結(jié)束，第2個(gè)周期開始。

程序中利用M100.2的常開觸點(diǎn)接通一個(gè)掃描周期，常閉觸點(diǎn)結(jié)束一個(gè)掃描周期后并重新開始計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)紅、黃、綠燈循環(huán)點(diǎn)亮。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]段禮才.西門子S7-1200 PLC編程及使用指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017：100-101.

[2]S7-1200過度手冊(cè)A5E02486860-AB[Z]，Siemens AG 2014：52.

[3]廖常初.S7-1200 PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017：67-68.