2.2 定时器与时钟存储器

2.2.1 定时器种类

使用定时器指令用以创建可编程的延迟时间，表2-3所示为S7-1200 PLC的定时器指令，最常用的4种定时器如下：

1）TP：脉冲定时器，可生成具有预设宽度时间的脉冲。

2）TON：接通延迟定时器，输出Q在预设的延时过后设置为ON。

3）TOF：关断延迟定时器，输出Q在预设的延时过后重置为OFF。

4）TONR：保持型接通延迟定时器，输出在预设的延时过后设置为ON。在使用R输入重置经过的时间之前，会跨越多个定时时段一直累加经过的时间。

2.2.2 TON指令

TON指令就是接通延时定时器输出Q在预设的延时过后设置为ON，其指令形式见图2-10所示，参数及其数据类型见表2-4。参数IN从0跳变为1将启动定时器TON。

PT（预设时间）和ET（经过的时间）值以表示毫秒时间的有符号双精度整数形式存储在存储器中（见表2-5）。Time数据使用T#标识符，可以简单时间单元“T#200ms”或复合时间单元“T#2s_ 200ms（或T#2s200ms）”的形式输入。

如图2-11所示，在指令窗口中选择“定时器操作”中的TON指令，并将之拖入到程序段中（见图2-12），这时就会跳出一个“调用数据块”窗口，选择自动编号，则会直接生成DB1数据块；也可以选择手动编号，根据用户需要生成DB数据块。

在项目树的“程序块”中，可以看到自动生成的IEC_ Timer_ 0_ DB [DB1]数据块，生成后的TON指令调用如图2-13所示。

【实例2-3】 用TON指令延时起动电动机

任务说明

某电动机在启动按钮SB1动作后10s之后才起动，在停止按钮SB2动作后立即停止，请用TON指令进行编程。

解决步骤

STEP1：定义输入/输出元件和电气接线

表2-6所示的输入元件包括SB1启动按钮和SB2停止按钮，均采取常开触点接线；输出元件包括接触器KM1。具体电气接线如图2-14所示。

STEP2：PLC梯形图编程

图2-15所示为延时起动电动机PLC梯形图编程示意。

程序段1：对中间变量M10.1电动机起动信号定时10s，输出为Q0.0。

程序段2：采用启动按钮和停止按钮的SR触发器，输出为M10.1电动机起动信号，停止按钮复位优先。

需要注意的是：程序段1和2的位置对于本实例来说其先后次序不影响程序的正确执行。

STEP3：调试

为了更好地理解TON指令，图2-16所示为程序下载后的实时监控，即在DB1中实时读取当前的延时时间，如T#3S_ 110MS。

2.2.3 TOF定时器

TOF关断延时定时器指令的参数与TON相同，区别在于IN从1跳变为0将启动定时器。

【实例2-4】 用TOF指令延时停止电动机

任务说明

某电动机在启动按钮SB1动作后立即起动，在停止按钮SB2动作后10s才停止，请用TOF指令进行编程。

解决步骤

STEP1：定义输入/输出元件和电气接线

与【实例2-3】相同。

STEP2：PLC梯形图编程

在【实例2-3】的基础上，直接修改TON为TOF即可，其余不变，如图2-17所示。

STEP3：调试

把程序下载到PLC后，可以进行在线监控，在电动机运行时按下停止按钮SB2，M10.1马上断开，TOF定时器进行计时，但此时Q0.0仍处于接通状态（见图2-18）。

2.2.4 TP脉冲定时器

TP脉冲定时器指令虽然参数格式与TON、TOF一致，但含义与接通延时和断电延时不同，它是在IN输入从0跳变到1之后，立即输出一个脉冲信号，其持续长度受PT值控制。图2-19所示为【实例2-4】中修改TOF为TP，其余语句不变。

图2-20所示为TP指令时序图，从图中可以看到：即使TON的IN信号还处于“1”状态，TP指令输出Q在完成PT时长后，就不再保持为“1”；即使TON的IN信号为多个“脉冲”信号，输出Q也能完成PT时长的脉冲宽度。

2.2.5 TONR时间累加器

TONR指令如图2-21所示，与TON、TOF、TP相比增加了参数R，相关的参数及数据类型见表2-7。

图2-22所示为TONR的时序图，当IN信号不连续输入时，定时器ET的值一直在累计，直到定时时间PT到，ET的值保持为PT值；当R信号ON时，ET的值复位为零。

【实例2-5】 用TONR指令统计设备运行时间

任务说明

某设备所用的电动机在运行100min后要进行计时到指示，以便于维护人员进行停机检查。请用TONR指令进行编程。

解决步骤

STEP1：定义输入/输出元件和电气接线

表2-8所示为统计设备运行时间的输入/输出元件及控制功能，包括3个输入信号的按钮和输出接触器、指示灯。电气接线如图2-23所示。

STEP2：PLC梯形图编程

如图2-24所示为统计设备运行时间的梯形图。

程序段1：调用TONR对输入信号Q0.0（即接触器KM1）进行累计定时，100min时间一到即输出HL1指示灯Q0.1，该定时器可以通过SB3进行复位。

程序段2：调用SR触发器对输入信号SB1进行Q0.0置位，对停止按钮SB2和运行累计时间到信号HL1进行Q0.0复位，其中复位优先。

2.2.6 系统和时钟存储器的选用

在报警指示中经常会碰到“闪烁”的频率概念，用TON等定时器可以完成，但更便捷的方式就是采用博途软件自带的PLC“系统和时钟存储器”。

在图2-25中，选中PLC属性中所示的“系统和时钟存储器”，单击右边窗口的复选框“启用系统存储器字节”和“启用时钟存储器字节”，采用默认的MB1、MB0作为系统存储器字节、时钟存储器字节，也可以修改该2字节的地址。

将MB1设置为系统存储器字节后，该字节的M1.0～M1.3的意义如下：

1）M1.0（FirstScan）：仅在进入RUN模式的首次扫描时为1状态，以后为0状态。

2）M1.1（DiagStatusUpdate）：诊断状态已更改。

3）M1.2（Always TRUE）：总是为1状态，其常开触点总是闭合或高电平。

4）M1.3（Always FALSE）：总是为0状态，其常闭触点总是闭合或低电平。

时钟脉冲是一个周期内0状态和1状态所占的时间各为50%的方波信号，以M0.5为例，其时钟脉冲的周期为1s，如果用它的触点来控制接在某输出点的指示灯，指示灯将以1 Hz的频率闪动，亮0.5s、熄灭0.5s。

因为系统存储器和时钟存储器不是保留的存储器，用户程序或通信可能改写这些存储单元，破坏其中的数据。应避免改写这两个M字节，保证它们的功能正常运行。指定了系统存储器和时钟存储器字节后，这些字节不能再作它用，否则将会使用户程序运行出错，甚至造成设备损坏或人身伤害。

【实例2-6】 用时钟存储器来编程指示灯闪烁

任务说明

如图2-26所示的指示灯HL1有两种闪烁方式，一种是当SB1按下时进行快闪，另外一种是当SB2按下时进行慢闪。当两个按钮同时按下时，指示灯HL1灭掉，然后进入待机状态，即按下SB1或SB2继续处于两种闪烁状态。请用时钟存储器来进行编程。

解决步骤

STEP1：定义输入/输出元件和电气接线

指示灯闪烁实例包括2个按钮输入和1个指示灯输出（见表2-9）。电气接线如图2-27所示。

STEP2：PLC梯形图编程

图2-28所示为指示灯闪烁梯形图，采用M0.2来作为快闪的时钟存储器，M0.7来作为慢闪的时钟存储器。

程序段1：按下SB1快闪按钮，则置位快闪中间变量M10.0，复位慢闪中间变量M10.1。

程序段2：按下SB2慢闪按钮，则置位慢闪中间变量M10.1，复位快闪中间变量M10.0。

程序段3：同时按下2个按钮时，则复位M10.0和M10.1，同时置位M10.2（即复位中间变量）。

程序段4：用2.5 Hz表示快闪，用0.5 Hz表示慢闪，在两种状态下输出指示灯。

程序段5：在同时按下2个按钮情况下，过2s后自动激活，运行再次进行慢闪或快闪动作。

2.2.7 任意交替时钟的编程

【实例2-7】 电动机往复运动控制

任务说明

如图2-29所示电动机往复运动控制示意，KM1正转10s、KM2反转5s。当按下FWD按钮时，先正转再反转，往复运行，直至STOP按下；当按下REV按钮时，先反转5s再正转10s，往复运行，直至STOP按下。请进行编程并调试。

解决步骤

STEP1：定义输入/输出元件和电气接线

表2-10所示为输入/输出元件定义，控制回路的电气接线如图2-30所示。

STEP2：PLC编程

根据任务说明，需要进行设置4个定时器，梯形图具体如图2-31所示。

程序段1：上电初始化或停止按钮后复位所有中间变量，这里采用RESET_BF指令连续复位M10.0-M10.7。

程序段2：正向按钮动作时，置位正转起动中间变量、正向定时变量1。

程序段3：反向按钮动作时，置位反转起动中间变量、反向定时变量1。

程序段4和5：正向起动定时，采用两个定时器的PT值确定正向的正转时间和反转时间。

程序段6和7：反向起动定时，采用两个定时器的PT值确定反向的反转时间和正转时间。

程序段8：正转接触器Q0.0是由正转起动时的第一个定时时间和反转起动时的第二个定时时间变量构成。

程序段9：反转接触器Q0.1是由正转起动时的第二个定时时间和反转起动时的第一个定时时间变量构成。

Q0.0时序图如图2-32所示。