在PLC程序中使用定时器

1 引言 对于搞工控的人士来说，一定对定时器不会陌生，甚至可以说，每时每刻都离不开定时器。无论是为了滤除信号的抖动，还是定期循环执行特定的任务，还是在规定的时刻自动采样数据，还是历经一定的工艺过程后中止任务的执行，诸如此类等等、等等，都要借助定时器来完成。在各种PLC系统中，也大都提供了丰富灵活的定时指令，但要真正用好定时器，让它恰如其分地发挥它应有的作用，并非是一件容易的事情。笔者想结合自己的经验和体会，来着重探讨一下西门子PLC系统中的各种定时器，以及如何构筑符合自己需要的定时器。 在西门子的S7－300和S7－400系列PLC系统中，有5条定时器指令，根据我们的实际需要，可以灵活选择使用。但是，如果定时的预置时间特别长，就不能简单地直接使用基本定时器指令了，而这要用到集成在STEP7软件中的功能块；或者定时的精度要求特别高，比如间隔特定的时间重复采样，这样的任务可能使用时间中断OB块应该更可靠。所以我们应该根据控制任务，选择使用合适的定时器。 2 使用基本定时器指令 在STEP7中，基本定时器指令共有5条，分别是：延时接通型定时器，保持型延时接通定时器，脉冲型定时器，扩展脉冲型定时器和延时断开型定时器。它们的预置值数据类型都是S5TIME类型，参见图1，所以最大定时预置值是999×0.01 =9,990 秒或999×10 =9999 秒，即2小时46分钟30秒（取决于选取的时基）。我们分别来看一下这5类定时器： 2.1 延时接通型定时器 顾名思义，触发信号 “0”到“1”的跳变（上升沿）启动定时器开始计时，定时器的状态保持为“0”，直到预置的时间达到，定时器才会输出“1”。如果在定时运行过程中，触发信号复位为“0”，或复位输入端有上升沿信号，那么，定时器终止定时运行，输出仍为“0”信号。正确使用该定时器，关键要确保启动信号是可以保持的信号。 2.2 保持型延时接通定时器 它与延时接通型定时器的功能差不多，唯一的区别是触发信号不必是保持的信号，一个瞬时脉冲信号足以触发定时器的运行，并且能走完定时值，输出为“1”信号。如果循环使用时要注意给它复位，如果没有复位输入端的上升沿信号，或没有新的启动触发信号，它的输出始终保持为“1”。 2.3 脉冲型定时器 输出脉冲的最大宽度是预置的时间值。它的启动运行也需要触发信号 “0”到“1”的跳变（上升沿），而且运行过程中，触发信号必须保持为“1”信号，如果触发信号变为“0”，定时器就停止计时运行，输出也复位为“0”。只要计时运行中，输出就为高电平保持型。 2.4 扩展脉冲型定时器 它是脉冲定时器的扩展，就像保持型延时接通定时器是延时接通型定时器的扩展一样，它也不需要触发信号在计时运行过程中保持为“1”，即使信号变为“0”，计时照常运行，直到预置时间到，除非触发信号又有新的跳变，计时重新开始进行。 2.5 延时断开型定时器 与延时接通型定时器相反，它是计时过程中，输出为“1”信号，直到预置定时时间达到，定时器复位为“0”信号。与之显著不同的是，触发信号的“1”到“0”的跳变（下降沿）触发定时器计时运行，且运行过程中触发信号必须保持为“0”，否则定时器终止运行。 3 使用集成在系统的功能块库来实现定时 集成在STEP7软件中，有许多功能库，在库中有些功能块是与计时相关的。比如：SF3"TP"对应基本定时器中的脉冲型定时器；SFB4 "TON"对应延时接通型定时器；SFB5 "TOF"对应延时断开型定时器。但这些功能块的预置定时值却是32位的TIME数据类型，计时精度是1ms。最大的定时值可以达到24天20小时31分23秒648毫秒，这样极大地扩展了计时的范围。 这三个功能块的参数是类似的，下面以SFB4 "TON"为例作介绍，参照图3，IN端是触发信号输入端，它的上升沿触发定时器运行；PT是 预置定时时间，是TIME数据类型；Q端是输出端，可以得到定时器的状态；ET是当前计时值输出端。 此外，在STEP7标准功能块中，还有其他类型的定时器，比如说软件型延时接通定时器FC80“TONR”。它的特性与普通的定时器没什么不同，所不同的是它每步累加的时间是OB1上次循环扫描的执行时间，这一点要特别注意。 4 使用时间中断OB块 在STEP7中，有两类组织块与时间有关。分别是时间中断组织块OB10到OB17和延时中断组织块OB20到OB23。前者可以执行一次，或间隔一定的时间（比如：每分钟、每小时、每天、每周等等）来自动执行，后者则是延时设定的时间后执行设定的任务。 使用时间中断组织块时，我们只要把要执行的程序代码编写到选中的OB块中，然后激活该OB块就可以了。有两种方法可以激活OB块的中断运行。其一是在做硬件配置时，选中CPU的属性选项卡，参照图4，选择“Time-of-Day Interrupts”标签，特别注意要选中“Active”复选框，在“Execution”的下拉框中选择执行的时间间隔。完成这些选项后也就激活了该时间中断。其二是调用系统功能块来完成时间的设定和组织块的激活，其中SFC28 "SET_TINT"是设定时间中断，SFC30 "ACT_TINT." 是激活时间中断的执行。 延时中断组织块的执行只有调用系统功能块来实现了。分别有3个系统功能块与之对应，它们是：SFC32 (SRT_DINT)激活延时中断，SFC33 (CAN_DINT)取消延时中断和SFC34 (QRY_DINT)查询延时中断。 由于中断组织块的优先级比较高，不会被低优先级的任务所打断，可以把一些对时间要求比较苛刻的任务放到中断组织块中来执行，这样可以更充分地保证特定任务的可靠运行。 5 使用其它方法构造定时器 构造定时器还可以采用一些非常规的方法，比如说，我们可以用加法构造递加定时器，用加法构造递减定时器。参照图5，我们用整数加法构造出了计时长度为65535秒的定时器。当然，我们可以还使用计数器对时钟脉冲进行计数，灵活地构造定时器。 6 结束语 以上介绍了使用定时器的各种各样的方法，归根结底目的只有一个：为我们的生产生活服务。根据我们的实际情况来选择合适的方法，如果基本的定时器可以满足要求，我们没有必要非要舍近求远，以炫耀我们的编程技巧，因为那样只能是哗众取宠，有些情况下可能是事半功倍的。记住：简单的是最可靠的。 参考文献 [1] 西门子公司. Ladder Logic (LAD) for S7-300 and S7-400 Programming. [2] 西门子公司. System and Standard Functions for S7-300/400. 作者简介 刘安杰（1969年） 男 工程师 现致力于数控机床的开发和组态软件的应用设计。