3.2 定时器与计数器指令

S7-1200使用符合IEC标准的定时器和计数器指令。本节的程序在项目“定时器计数器例程”的OB1中。

3.2.1 定时器指令

1.脉冲定时器

IEC定时器和IEC计数器属于函数块，调用时需要指定配套的背景数据块，定时器和计数器指令的数据保存在背景数据块中。打开右边的指令列表窗口，将“定时器操作”文件夹中的定时器指令拖放到梯形图中适当的位置。在出现的“调用选项”对话框中（见图2-23），可以修改默认的背景数据块的名称。IEC定时器没有编号，可以用背景数据块的名称（例如“T1”，或“1号电机起动延时”），来做定时器的标示符。单击“确定”按钮，自动生成的背景数据块见图3-13。

定时器的输入IN（见图3-14）为启动输入端，在输入IN的上升沿（从0状态变为1状态），启动TP、TON和TONR开始定时。在输入IN的下降沿，启动TOF开始定时。

图3-13 定时器的背景数据块

PT（Preset Time）为预设时间值，ET（Elapsed Time）为定时开始后经过的时间，称为当前时间值，它们的数据类型为32位的Time，单位为ms，最大定时时间为T#24D20H31M23S647MS，D、H、M、S、MS分别为日、小时、分、秒和毫秒。可以不给输出Q和ET指定地址。Q为定时器的位输出，各参数均可以使用I（仅用于输入参数）、Q、M、D、L存储区，PT可以使用常量。定时器指令可以放在程序段的中间或结束处。

脉冲定时器的指令名称为“生成脉冲”，用于将输出Q置位为PT预设的一段时间。用程序状态功能可以观察当前时间值的变化情况（见图3-14）。在IN输入信号的上升沿启动该定时器，Q输出变为1状态，开始输出脉冲。定时开始后，当前时间ET从0ms开始不断增大，达到PT预设的时间时，Q输出变为0状态。如果IN输入信号为1状态，则当前时间值保持不变（见图3-15的波形A）。如果IN输入信号为0状态，则当前时间变为0s（见波形B）。

图3-14 脉冲定时器的程序状态

图3-15 脉冲定时器的波形图

IN输入的脉冲宽度可以小于预设值，在脉冲输出期间，即使IN输入出现下降沿和上升沿（见波形B），也不会影响脉冲的输出。

图3-14中的I0.1为1时，定时器复位线圈（RT）通电，定时器被复位。用定时器的背景数据块的编号或符号名来指定需要复位的定时器。如果此时正在定时，且IN输入信号为0状态，将使当前时间值ET清零，Q输出也变为0状态（见波形C）。如果此时正在定时，且IN输入信号为1状态，将使当前时间清零，但是Q输出保持为1状态（见波形D）。复位信号I0.1变为0状态时，如果IN输入信号为1状态，将重新开始定时（见波形E）。只是在需要时才对定时器使用RT指令。

2.接通延时定时器

接通延时定时器（TON，见图3-16）用于将Q输出的置位操作延时PT指定的一段时间。IN输入端的输入电路由断开变为接通时开始定时。定时时间大于等于预设时间PT指定的设定值时，输出Q变为1状态，当前时间值ET保持不变（见图3-17中的波形A）。

IN输入端的电路断开时，定时器被复位，当前时间被清零，输出Q变为0状态。CPU第一次扫描时，定时器输出Q被清零。如果IN输入信号在未达到PT设定的时间时变为0状态（见波形B），输出Q保持0状态不变。

图3-16中的I0.3为1状态时，定时器复位线圈RT通电（见波形C），定时器被复位，当前时间被清零，Q输出变为0状态。复位输入I0.3变为0状态时，如果IN输入信号为1状态，将开始重新定时（见波形D）。

图3-16 接通延时定时器

图3-17 接通延时定时器的波形图

3.关断延时定时器指令

关断延时定时器（TOF，见图3-18）用于将Q输出的复位操作延时PT指定的一段时间。其IN输入电路接通时，输出Q为1状态，当前时间被清零。IN输入电路由接通变为断开时（IN输入的下降沿）开始定时，当前时间从0逐渐增大。当前时间等于预设值时，输出Q变为0状态，当前时间保持不变，直到IN输入电路接通（见图3-19的波形A）。关断延时定时器可以用于设备停机后的延时，例如大型变频电动机的冷却风扇的延时。

图3-18 关断延时定时器

图3-19 关断延时定时器的波形图

如果当前时间未达到PT预设的值，IN输入信号就变为1状态，当前时间ET被清0，输出Q将保持1状态不变（见波形B）。图3-18的I0.5为1时，定时器复位线圈RT通电。如果此时IN输入信号为0状态，则定时器被复位，当前时间被清零，输出Q变为0状态（见波形C）。如果复位时IN输入信号为1状态，则复位信号不起作用（见波形D）。

4.时间累加器

时间累加器（TONR，见图3-20）的IN输入电路接通时开始定时（见图3-21中的波形A和B）。输入电路断开时，累计的当前时间值保持不变。可以用TONR来累计输入电路接通的若干个时间段。图3-21中的累计时间t1+t2等于预设值PT时，Q输出变为1状态（见波形D）。

复位输入R为1状态时（见波形C），TONR被复位，它的当前时间值变为0，同时输出Q变为0状态。

图3-20中的PT线圈为“加载持续时间”指令，该线圈通电时，将PT线圈下面指定的时间预设值（即持续时间），写入图3-20中TONR定时器名为"T4"的背景数据块DB4中的静态变量PT（"T4".PT），将它作为TONR的输入参数PT的实参。用I0.7复位TONR时，"T4".PT也被清0。

图3-20 时间累加器

图3-21 时间累加器的波形图

【例3-2】用接通延时定时器设计周期和占空比可调的振荡电路。

图3-22中的串联电路接通后，左边的定时器的IN输入信号为1状态，开始定时。2s后定时时间到，它的Q输出端的能流流入右边的定时器的IN输入端，使右边的定时器开始定时，同时Q0.7的线圈通电。

图3-22 振荡电路

3s后右边的定时器的定时时间到，它的输出Q变为1状态，使“T6”.Q（T6是DB6的符号地址）的常闭触点断开，左边的定时器的IN输入电路断开，其Q输出变为0状态，使Q0.7和右边的定时器的Q输出也变为0状态。下一个扫描周期因为“T6”.Q的常闭触点接通，左边的定时器又从预设值开始定时，以后Q0.7的线圈将这样周期性地通电和断电，直到串联电路断开。Q0.7线圈通电和断电的时间分别等于右边和左边的定时器的预设值。

5.用数据类型为IECTIMER的变量提供背景数据

图3-23是卫生间冲水控制电路与波形图。I0.7是光电开关检测到的有使用者的信号，用Q1.2控制冲水电磁阀。在项目“定时器计数器例程”中，生成符号地址为“定时器DB”的全局数据块DB15。在DB15中生成数据类型为IEC TIMER的变量T1、T2、T3（见图3-23右下角的图），用它们提供定时器的背景数据。

将TON方框指令拖放到程序区后，单击方框上面的，再单击出现的小方框右边的按钮，单击出现的地址列表中的“定时器DB”，地址域出现“‘定时器DB’.”。单击地址列表中的“T1”，地址域出现“定时器DB”.T1。单击地址列表中的“无”，指令列表消失，地址域出现“定时器DB”.T1。用同样的方法为TP和TOF提供背景数据，和生成触点上各定时器Q输出的地址。

从I0.7的上升沿（有人使用）开始，接通延时定时器TON延时3s，3s后TON的Q输出变为1状态，使脉冲定时器TP的IN输入信号变为1状态，TP输出脉冲。

由波形图可知，控制冲水电磁阀的Q1.2的高电平脉冲波形由两块组成，4s的脉冲波形由TP的触点“定时器DB”.T2.Q提供。TOF的Q输出“定时器DB”.T3.Q的波形减去I0.7的波形得到宽度为5s的脉冲波形，可以用“定时器DB”.T3.Q的常开触点与I0.7的常闭触点的串联电路来实现上述要求。两块脉冲波形的叠加用并联电路来实现。“定时器DB”.T1.Q的常开触点用于防止3s内有人进入和离开时冲水。

图3-23 卫生间冲水控制电路

6.定时器线圈指令

两条运输带顺序相连（见图3-24），为了避免运送的物料在1号运输带上堆积，按下起动按钮I0.3，1号运输带开始运行，8s后2号运输带自动起动。停机的顺序与起动的顺序刚好相反，即按了停止按钮I0.2后，先停2号运输带，8s后停1号运输带。PLC通过Q1.1和Q0.6控制两台电动机M1和M2。

运输带控制的梯形图程序如图3-25所示，程序中设置了一个用起动按钮和停止按钮控制的辅助元件M2.3，用它来控制接通延时定时器（TON）的IN输入端，以及关断延时定时器（TOF）线圈。

图3-24 运输带示意图与波形图

中间标有TP、TON、TOF和TONR的线圈是定时器线圈指令。将指令列表的“基本指令”窗格的“定时器操作”文件夹中的“TOF”线圈指令拖放到程序区。它的上面可以是自动生成的类型为IECTIMER的背景数据块（见图中的DB11），也可以是数据块中数据类型为IECTIMER的变量，它的下面是时间预设值T#8S。定时器线圈通电时被起动，它的功能与对应的TOF方框定时器指令相同。

TON的Q输出端控制的Q0.6在I0.3的上升沿之后8s变为1状态，在停止按钮I0.2的上升沿时变为0状态。综上所述，可以用TON的Q输出端直接控制2号运输带Q0.6。

T11是DB11的符号地址。按下起动按钮I0.3，关断延时定时器线圈（TOF）通电。它的Bool输出"T11".Q在它的线圈通电时变为1状态，在它的线圈断电后延时8s变为0状态，因此可以用"T11".Q的常开触点控制1号运输带Q1.1。

图3-25 运输带控制的梯形图

3.2.2 计数器指令

1.计数器的数据类型

S7-1200有3种IEC计数器：加计数器（CTU）、减计数器（CTD）和加减计数器（CTUD）。它们属于软件计数器，其最大计数频率受到OB1的扫描周期的限制。如果需要频率更高的计数器，可以使用CPU内置的高速计数器。

IEC计数器指令是函数块，调用它们时，需要生成保存计数器数据的背景数据块。

CU（见图3-26）和CD分别是加计数输入和减计数输入，在CU或CD由0状态变为1状态时（信号的上升沿），当前计数器值CV被加1或减1。PV为预设计数值，Q为布尔输出，R为复位输入。CU、CD、R和Q均为Bool变量。

将指令列表的“计数器操作”文件夹中的CTU指令拖放到工作区，单击方框中CTU下面的3个问号（见图3-26的左图），再单击问号右边出现的按钮，用下拉式列表设置PV和CV的数据类型为Int。

PV和CV可以使用的数据类型见图3-26。各变量均可以使用I（仅用于输入变量）、Q、M、D和L存储区，PV还可以使用常数。

图3-26 设置计数器的数据类型

2.加计数器

当接在R输入端的复位输入I1.1为0状态（见图3-27），接在CU输入端的加计数脉冲输入电路由断开变为接通时（即在CU信号的上升沿），当前计数器值CV加1，直到CV达到指定的数据类型的上限值。此后CU输入的状态变化不再起作用，CV的值不再增加。

CV大于等于预设计数值PV时，输出Q为1状态，反之为0状态。第一次执行指令时，CV被清零。各类计数器的复位输入R为1状态时，计数器被复位，输出Q变为0状态，CV被清零。图3-28是加计数器的波形图。

图3-27 加计数器

图3-28 加计数器的波形图

3.减计数器

图3-29中的减计数器的装载输入LD为1状态时，输出Q被复位为0，并把预设计数值PV的值装入CV。LD为1状态时，减计数输入CD不起作用。

LD为0状态时，在减计数输入CD的上升沿，当前计数器值CV减1，直到CV达到指定的数据类型的下限值。此后CD输入信号的状态变化不再起作用，CV的值不再减小。

当前计数器值CV小于等于0时，输出Q为1状态，反之Q为0状态。第一次执行指令时，CV被清零。图3-30是减计数器的波形图。

图3-29 减计数器

图3-30 减计数器的波形图

4.加减计数器

在加减计数器的加计数输入CU的上升沿（见图3-31），当前计数器值CV加1，CV达到指定的数据类型的上限值时不再增加。在减计数输入CD的上升沿，CV减1，CV达到指定的数据类型的下限值时不再减小。

如果同时出现计数脉冲CU和CD的上升沿，CV保持不变。CV大于等于预设计数值PV时，输出QU为1，反之为0。CV小于等于0时，输出QD为1，反之为0。

装载输入LD为1状态时，预设值PV被装入当前计数器值CV，输出QU变为1状态，QD被复位为0状态。

复位输入R为1状态时，计数器被复位，CV被清零，输出QU变为0状态，QD变为1状态。R为1状态时，CU、CD和LD不再起作用。图3-32是加减计数器的波形图。

图3-31 加减计数器

图3-32 加减计数器的波形图