在很多工程應(yīng)用中，根據(jù)控制功能要求，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)控，在經(jīng)過某一特定時(shí)間或遇到緊急情況后給出提醒或預(yù)警。為了減少人為因素造成的影響，我們希望系統(tǒng)能自動(dòng)進(jìn)行。PLC中的定時(shí)器便具有這個(gè)功能。

但是，定時(shí)器的計(jì)數(shù)值在PLC的內(nèi)部使用二進(jìn)制，一個(gè)16位二進(jìn)制字除去一個(gè)符號(hào)位后，能表示的最大整數(shù)是32767，它將對(duì)應(yīng)定時(shí)器的最大定時(shí)時(shí)間。以100ms定時(shí)器為例，32767對(duì)應(yīng)最大定時(shí)時(shí)間為32767×0.1=3276.7（s），時(shí)間不足1小時(shí)。這使得在使用單個(gè)定時(shí)器編制長時(shí)間計(jì)時(shí)程序受到很大制約。

由于定時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間有限，利用單個(gè)定時(shí)器達(dá)不到長時(shí)間計(jì)時(shí)的目的，要解決問題需要利用軟件編程來實(shí)現(xiàn)長時(shí)間計(jì)時(shí)。下面以S7-200 PLC為例，通過案例來探討利用定時(shí)器和計(jì)數(shù)器擴(kuò)展的方式進(jìn)行長時(shí)間計(jì)時(shí)，供使用者參考。

1 定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

1.1 定時(shí)器基本應(yīng)用

S7-200 PLC有三種類型的定時(shí)器，接通延時(shí)定時(shí)器（TON）、斷開延時(shí)定時(shí)器（TOF）、記憶接通延時(shí)定時(shí)器（TONR）。以常用的延時(shí)接通定時(shí)器（TON）為例討論定時(shí)器的基本應(yīng)用。

圖1 定時(shí)器基本應(yīng)用

工作原理：當(dāng)輸入端閉合，即I0.0為“ON”時(shí)，定時(shí)器T37接通并開始計(jì)時(shí)，10秒后，定時(shí)器T37常開觸點(diǎn)接通并保持，輸出繼電器Q0.0輸出。I0.0斷開，定時(shí)器復(fù)位，Q0.0斷開。

1.2 計(jì)數(shù)器基本應(yīng)用

S7-200 PLC有三種類型的計(jì)數(shù)器，增計(jì)數(shù)器（CTU）、減計(jì)數(shù)器（CTD）、增/減計(jì)數(shù)器（CTUD）[2]。以常用的增計(jì)數(shù)器（CTU）為例討論計(jì)數(shù)器的基本應(yīng)用。

圖2 計(jì)數(shù)器的基本應(yīng)用

工作原理：首先，使I0.1輸入端通、斷一次，計(jì)數(shù)器C0復(fù)位，即當(dāng)前值回“0”。然后，每通、斷一次I0.0，計(jì)數(shù)器C0記錄1個(gè)數(shù)，即C0當(dāng)前值加1，當(dāng)C0當(dāng)前值達(dá)到10后，計(jì)數(shù)器C0常開觸點(diǎn)接通并保持，輸出繼電器Q0.0輸出，直到I0.1再次閉合，計(jì)數(shù)器復(fù)位，Q0.0斷開。

1.3 定時(shí)器級(jí)聯(lián)擴(kuò)展延時(shí)

對(duì)于分辨率為100ms的延時(shí)接通定時(shí)器（TON）來講，其設(shè)定值最大為32767，延時(shí)時(shí)間最長為3276.7秒。當(dāng)超過該時(shí)間，單個(gè)定時(shí)器則無法完成計(jì)時(shí)功能。這種情況下，可以利用定時(shí)器級(jí)聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)延時(shí)時(shí)間的擴(kuò)展。

案例1：利用兩個(gè)定時(shí)器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)延時(shí)1小時(shí)

圖3 定時(shí)器延時(shí)1小時(shí)

總的延時(shí)時(shí)間T=T37+T38=1800秒+1800秒=3600秒=1小時(shí)。這是單個(gè)定時(shí)器無法完成的定時(shí)時(shí)間。

還可以用同樣的方法實(shí)現(xiàn)三個(gè)、四個(gè)定時(shí)器級(jí)聯(lián)延時(shí)。這種擴(kuò)展方法的計(jì)時(shí)時(shí)間是各個(gè)定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間的總和。

1.4 利用計(jì)數(shù)器延時(shí)

案例2：利用兩個(gè)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)延時(shí)10小時(shí)

圖4 計(jì)數(shù)器延時(shí)10小時(shí)

總的延時(shí)時(shí)間為：1秒×（6000×6）=36000秒÷3600秒=10小時(shí)。

這種擴(kuò)展延時(shí)方法的關(guān)鍵是：（1）在網(wǎng)絡(luò)1中，首先，利用特殊功能寄存器SM0.5（周期為1秒,占空比為1:1），作為計(jì)數(shù)器C0的計(jì)數(shù)輸入脈沖，在計(jì)數(shù)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)；第二，將C0的輸出作為自身的復(fù)位，實(shí)現(xiàn)記錄6000個(gè)脈沖后重新開始。（2）在網(wǎng)絡(luò)2中，將C0的輸出作為C1的輸入，實(shí)現(xiàn)每記錄6000個(gè)脈沖觸發(fā)C1計(jì)數(shù)1次。

3 案例分析

3.1控制要求

某住宅小區(qū)需要24小時(shí)晝夜定時(shí)報(bào)警，早上6：30，電鈴每秒響一次，6次后自動(dòng)停止；9：00-17：00，啟動(dòng)住宅報(bào)警系統(tǒng)；晚上18：00打開小區(qū)內(nèi)照明系統(tǒng)；晚上22：00關(guān)閉小區(qū)內(nèi)照明系統(tǒng)。

3.2 I/0口分配

表1 I/O 分配表

3.3 接線圖

圖5 接線圖

3.4 梯形圖程序

程序說明：

（1） 網(wǎng)絡(luò)1、網(wǎng)絡(luò)2 中，I0.0為系統(tǒng)啟動(dòng)開關(guān)；I0.1 為快速調(diào)整開關(guān)； I0.2為系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)用開關(guān)；SM0.1用于上電時(shí)系統(tǒng)復(fù)位；C0 、C1兩個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，C0形成900秒的計(jì)時(shí)周期，C1記錄96個(gè)900秒，共計(jì)900×96=86400秒，即24個(gè)小時(shí)；

（2）網(wǎng)絡(luò)3用于實(shí)現(xiàn)早晨6:30啟動(dòng)電鈴，電鈴每隔1秒響1次，6次后停止；

（3）網(wǎng)絡(luò)4用于實(shí)現(xiàn)晚上18:00開啟小區(qū)內(nèi)照明系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)4用于實(shí)現(xiàn)晚上22:00關(guān)閉小區(qū)內(nèi)照明系統(tǒng)；

（4）網(wǎng)絡(luò)5用于實(shí)現(xiàn)9:00到17:00開啟小區(qū)內(nèi)報(bào)警系統(tǒng)；

（5）網(wǎng)絡(luò)7、網(wǎng)絡(luò)8，形成0.1秒鐘震蕩信號(hào)，用于快速調(diào)整系統(tǒng)使用。

圖6 梯形圖程序

4 結(jié)束語

定時(shí)器指令和計(jì)數(shù)器指令是PLC編程的重要指令，掌握好它們的使用方法，使設(shè)計(jì)格式規(guī)范化，可以優(yōu)化設(shè)計(jì)程序，對(duì)編程水平的提高有十分重要的意義，利用編程實(shí)現(xiàn)長時(shí)的方法還有很多，案例也不勝枚舉，同時(shí)，靈活利用定時(shí)器和計(jì)數(shù)器組合進(jìn)行長時(shí)間計(jì)時(shí)，PLC的編程功能，既可減少硬件設(shè)備資源，降低生產(chǎn)成本，又使系統(tǒng)運(yùn)行靈活可靠。

本文編自《電氣技術(shù)》，標(biāo)題為“關(guān)于利用PLC定時(shí)器和計(jì)數(shù)器進(jìn)行長計(jì)時(shí)功能的探討”，作者為侯肖霞。