1.6 定時器及計數器指令

1.6.1 定時器指令

1.脈沖定時器

在梯形圖中輸入脈沖定時器指令時，打開右邊的指令窗口，將“定時器操作”文件夾中的定時器指令拖放到梯形圖中的適當位置。在出現的“調用選項”對話框中，可以修改將要生成的背景數據塊的名稱，或采用默認的名稱，單擊“確定”按鈕，自動生成數據塊。

脈沖定時器類似于數字電路中上升沿觸發的單穩態電路，其應用如圖1-31a所示，圖1-31b為其工作時序圖。在圖1-31a中，“%DB1”表示定時器的背景數據塊（此處只顯示了絕對地址，因此背景數據塊地址顯示為“%DB1”，也可設置顯示符號地址），TP表示脈沖定時器。

脈沖定時器的工作原理如下。

1）起動：當輸入端IN從“0”變為“1”時，定時器起動，此時輸出端Q也置為“1”，開始輸出脈沖。到達PT（Preset Time）預置的時間時，輸出端Q變為“0”狀態（見圖1-31b波形A、B、E）。輸入端IN輸入的脈沖寬度可以小于輸出端Q的脈沖寬度。在脈沖輸出期間，即使輸入端IN輸入發生了變化又出現上升沿（見波形B），也不影響脈沖的輸出。到達預設值后，如果輸入端IN輸入為“1”，則定時器停止定時且保持當前定時值。若輸入端IN輸入為“0”，則定時器定時時間清零。

2）輸出：在定時器定時過程中，輸出端Q為“1”，定時器停止定時，不論是保持當前值還是清零當前值其輸出皆為“0”狀態。

3）復位：當圖1-31a中的I0.1為“1”時，定時器復位線圈（RT）通電，定時器被復位。如果此時正在定時，且輸入端IN輸入為“0”狀態，將使已耗時間值清零，輸出端Q輸出也變為“0”（見波形C）。如果此時正在定時，且輸入端IN輸入為“1”狀態，將使已耗時間值清零，輸出端Q輸出保持為“1”狀態（見波形D）。復位信號I0.1變為“0”狀態時，如果輸入端IN輸入為“1”狀態，將重新開始定時（見波形E）。

圖1-31a中的ET（Elapsed Time）為已耗時間值，即定時開始后經過的時間，它的數據類型為32位的Time，采用T#標識符，單位為ms，最大定時時間長達T#24D_20H_31M_23S_647MS（D、H、M、S、MS分別為日、小時、分、秒和毫秒），可以不給輸出ET指定地址。

定時器指令可以放在程序段的中間或結束處。IEC定時器沒有編號，在使用對定時器復位的RT（Reset Time）指令時，可以用背景數據塊的編號或符號名來指定需要復位的定時器。如果沒有必要，不用對定時器使用RT指令。

【例1-1】 按下起動按鈕I0.0，電動機立即直接起動并運行，工作3h后自動停止。在運行過程中若發生故障（如過載I0.2接通），或按下停止按鈕I0.1，電動機立即停止運行，如圖1-32所示。

2.接通延時定時器

接通延時定時器如圖1-33a所示，圖1-33b為其工作時序圖。在圖1-33a中，“%DB2”表示定時器的背景數據塊，TON表示接通延時定時器。

接通延時定時器的工作原理如下。

1）起動：接通延時定時器的使能輸入端IN的輸入電路由“0”變為“1”時開始定時。定時時間大于等于預置時間PT指定的設定值時，定時器停止計時且保持為預設值，即已耗時間值ET保持不變（見圖1-33b的波形A），只要輸入端IN為“1”，定時器就一直起作用。

2）輸出：當定時時間到，且輸入端IN為“1”，此時輸出端Q變為“1”狀態。

3）復位：輸入端IN的電路斷開時，定時器被復位，已耗時間值被清零，輸出端Q變為“0”狀態。CPU第一次掃描時，定時器輸出端Q被清零。如果輸入端IN在未達到PT設定的時間變為“0”（見波形B），輸出端Q保持“0”狀態不變。圖1-33a中的I0.1為“1”狀態時，定時器復位線圈RT通過（見波形C），定時器被復位，已耗時間值被清零，輸出端Q變為“0”狀態。I0.1變為“0”狀態，如果輸入端IN為“1”狀態，將開始重新定時（見波形D）。

【例1-2】 使用接通延遲定時器實現【例1-1】中電動機的起停控制，如圖1-34所示。

視頻“接通延時定時器指令”可通過掃描二維碼1-7播放。

3.關斷延時定時器

關斷延時定時器如圖1-35a所示，圖1-35b為其工作時序圖。在圖1-35a中，TOF表示關斷延時定時器。

關斷延時定時器的工作原理如下。

1）起動：關斷延時定時器的輸入端IN由“0”變為“1”時，定時器尚未定時且當前定時值清零。當輸入端IN由“1”變為“0”時，定時器起動開始定時，已耗時間值從0逐漸增大。當定時器時間到達預設值時，定時器停止計時并保持當前值（見圖1-35b波形A）。

2）輸出：當輸入端IN從“0”變為“1”時，輸出端Q變為“1”狀態，如果輸入端IN又變為“0”，則輸出繼續保持“1”，直到到達預設的時間。如果已耗時間未達到PT設定的值時，輸入端IN又變為“1”狀態，輸出端Q將保持“1”狀態（見圖1-35b波形B）。

3）復位：當I0.1為“1”時，定時器復位線圈RT通電。如果輸入端IN為“0”狀態，則定時器被復位，已耗時間值被清零，輸出端Q變為“0”狀態（見圖1-35b波形C）。如果復位時輸入端IN為“1”狀態，則復位信號不起作用（見圖1-35b波形D）。

【例1-3】 通過關斷延遲定時器實現電動機停止后其冷卻風扇延時2min后停止，如圖1-36所示。

4.保持型接通延時定時器

保持型接通延時定時器（又稱時間累加器）如圖1-37a所示，圖1-37b為其工作時序圖。在圖1-37a中，TONR表示保持型接通延時定時器。

其工作原理如下。

1）起動：當定時器的輸入端IN從“0”到“1”時，定時器起動，開始定時（見圖1-37b波形A和B），當輸入端IN變為“0”時，定時器停止工作并保持當前計時值（累計值）。當定時器的輸入端IN又從“0”變為“1”時，定時器繼續計時，當前值繼續增加。如此重復，直到定時器當前值達到預設值時，定時器停止計時。

2）輸出：當定時器計時時間到達預設值時，輸出端Q變為“1”狀態（見圖1-37b波形D）。

3）復位：當復位輸入I0.1為“1”時（見圖1-37b波形C），TONR被復位，它的累計時間值變為零，同時輸出端Q變為“0”狀態。

1.6.2 計數器指令

S7-1200 PLC提供3種計數器：加計數器、減計數器和加減計數器。它們屬于軟件計數器，最大計數速率受到其所在OB（組織塊）的執行速率的限制。如果需要速度更高的計數器，可以使用內置的高速計數器。

與定時器類似，使用S7-1200的計數器時，每個計數器需要使用一個存儲在數據塊中的結構來保存計數器數據。在程序編輯器中放置計數器即可分配該數據塊，可以采用默認設置，也可以手動自行設置。

使用計數器需要設置計數器的計數數據類型，計數值的數據范圍取決于所選的數據類型。如果計數值是無符號整型數，則可以減計數到零或加計數到范圍限值。如果計數值是有符號整數，則可以減計數到負整數限值或加計數到正整數限值。支持的數據類型包括有符號短整數SInt、整數Int、雙整數DInt、無符號短整數USInt、無符號整數UInt、無符號雙整數UDInt。

1.加計數器

加計數器如圖1-38a所示，圖1-38b為其工作時序圖。在圖1-38a中，CTU表示加計數器，圖中計數器數據類型是整數，預設值PV（Preset Value）為3，其工作原理如下。

當接在輸入端R的復位輸入I0.1為“0”狀態，接在輸入端CU（Count Up）的加計數脈沖從“0”到“1”時（即輸入端出現上升沿），計數值CV（Count Value）加1，直到CV達到指定的數據類型的上限值。此后CU輸入的狀態變化不再起作用，即CV的值不再增加。

當計數值CV大于等于預設值PV時，輸出Q變為“1”狀態，反之為“0”狀態。第一次執行指令時，CV被清零。

各類計數器的復位輸入端R為“1”狀態時，計數器被復位，輸出Q變為“0”狀態，CV被清零。

打開計數器的背景數據塊，可以看到其結構如圖1-39所示，其他計數器的背景數據塊與此類似，不再贅述。

視頻“加計數器指令”可通過掃描二維碼1-8播放。

2.減計數器

減計數器如圖1-40a所示，圖1-40b為其工作時序圖。在圖1-40a中，CTD表示減計數器，圖中計數器數據類型是整數，預設值PV為3，其工作原理如下。

減計數器的裝載輸入LD（LOAD）為“1”狀態時，輸出端Q被復位為0，并把預設值PV裝入CV。在減計數器CD（Count Down）的上升沿，當前計數值CV減1，直到CV達到指定的數據類型的下限值。此后CD輸入的狀態變化不再起作用，CV的值不再減小。

當前計數值CV小于等于0時，輸出Q為“1”狀態，反之輸出Q為“0”狀態。第一次執行指令時，CV值被清零。

3.加減計數器

加減計數器如圖1-41a所示，圖1-41b為其工作時序圖。在圖1-41中，CTUD表示加減計數器，圖中計數器數據類型是整數，預設值PV為3，其工作原理如下。

在加計數輸入CU的上升沿，加減計數器的當前值CV加1，直到CV達到指定的數據類型的上限值。達到上限值時，CV不再增加。

在減計數輸入CD的上升沿，加減計數器的當前值CV減1，直到CV達到指定的數據類型的下限值。達到下限值時，CV不再減小。

如果同時出現計數脈沖CU和CD的上升沿，CV保持不變。CV大于等于預設值PV時，輸出QU為“1”狀態，反之為“0”狀態。CV值小于等于0時，輸出QD為“1”狀態，反之為“0”狀態。

裝載輸入LD為“1”狀態，預設值PV被裝入當前計數值CV，輸出QU變為“1”狀態，QD被復位為“0”狀態。

復位輸入R為“1”狀態時，計數器被復位，CU、CD、LD不再起作用，同時當前計數值CV被清零，輸出QU變為“0”狀態，QD被復位為“1”狀態。