定时器在PLC中的应用

题目:定时器在PLC中的应用系别机械系专业机电一体化班级61003序号18姓名王鹏学号201062468指导教师张国胜2012年10月2论文摘要定时器确实是一项了不起的发明，使相当多需要人控制时间的工作变得简单了许多。人们甚至将定时器用在了军事方面，制成了定时炸弹，定时雷管。现在的不少家用电器都安装了定时器来控制开关或工作时间。可编程控制器中的定时器是根据时钟脉冲累积计时的，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms等不同规格。（定时器的工作过程实际上是对时钟脉冲计数）因工作需要，定时器除了占有自己编号的存储器位外，还占有一个设定值寄存器（字），一个当前值寄存器（字）。设定值寄存器（字）存储编程时赋值的计时时间设定值。当前值寄存器记录计时当前值。这些寄存器为16位二进制存储器。其最大值乘以定时器的计时单位值即是定时器的最大计时范围值。定时器满足计时条件开始计时，当前值寄存器则开始计数，当当前值与设定值相等时定时器动作，起常开触点接通，常闭触点断开，并通过程序作用于控制对象，达到时间控制的目的。定时器相当于继电器电路中的时间继电器，可在程序中作延时控制。关键词:定时器PLC编程方法继电器3定时器在在PLC可编程程序设计中的应用一、定时器的介绍（一）概述定时器主要用于控制系统的延时操作,PLC中的定时器类似于继电接触器控制系统中的时间继电器,由它们去完成各种各样的时间控制.它们虚拟的模拟电路，改变了原来只有继电器和接触器控制的状况，能更好的改变线路，适应不同要求的电路。在现代工业现场控制中,PLC作为控制系统的重要组成部分,起着不可替代的用。现代PLC的功能不仅局限于简单的逻辑运算,而且具备了定时、计数、数值计算、中断处理网络配置等多种强大的功能,使之应用于工业现场时更能发挥其作用。作为PLC重要功能之一的定时,在PLC程序中,可以进行时序构造、等待响应、人为制造中断、产生时间脉冲等多种应用,是PLC编程中不可或缺的重要手段（二）定时器的种类和扩展应用1.定时器的种类定时器分为通用定时器和积算定时器两类。通用定时器中，对于不同的PLC,其定时方式可分为两种,一种是增计数定时方式,一种是减计数定时方式,如三菱公司FX2系列PLC,其定时器采用增计数定时方式,即在定时器线圈接通时,寄存器当前值为0,并从0开始每隔单位设定时间当前值加1,直到当前值与设定值相等,定时器产生输出,而OMRON公司C系列PLC和松下电工的FP1和FP—M系列PLC,其定时器都是采用减计数定时方式,即在定时器线圈接通时,定时器寄存器当前值为设定值,此时定时器从设定值开始每隔单位设定时间当前值减1,直到当前值减为0,定时器产生输出,其常开触点闭合,常闭触点断开.2.定时器的扩展应用①接通定时图1所示程序为接通延时控制程序,其运行过程为:定时输入触点X1闭合,定时器T1开始定时,经过10s延时,T1的常开触点接通,使输出继电器Y0线圈得电,Y0常开触点闭合。当X1复位,T1线圈断电,其常开触点断开,输出继电器Y0线圈断电,Y0常开触点断开。如果X1接通时间不够10s,则定时器T1和输出继电器Y0都不动作。由时序图可4以看到从输入信号X1接通瞬间开始经过10s延时,Y0才有信号输出,所以成为接通定时型控制程序。图1接通定时使用②限时控制程序PLC在使用过程中,经常会用到把负载的工作时间限定在一定时间内,就要用到限时控制程序。限时控制程序在使用过程中又有最多限时时间(见图2)和最少限时时间(图3)两种情况。图2最多限时时间控制程序图2所示为最多限时时间控制程序,运行过程为:当启动定时信号X0接通后,定时器T0和输出继电器Y0线圈得电,T0定时器开始定时,经10s延时,T0的常闭触点断开,Y0线圈失电,Y0常开触点由闭合恢复为断开。由时序图可看出,该段程序的特点是,若定时启动信号X0接通时间少于10s(T0的常数设定值决定),则输出继电器Y0接通时间与X0接通时间一样。当X0接通时间大于10s。则Y0接通时间为10s,Y0最长接通时间为10s。在程序设计中,这类程序可将负载的工作时间限制在规定的时间内。图3最少限时时间控制程序图3所示为最少限时时间控制程序,运行过程为:当定时启动信号X1接通并且接通时间大于10s时,定时器T1和输出继电器Y1线圈得电,Y1常开触点闭合自锁,T1开始定5时,经10s延时,T1常闭触头断开,使Y1常开触点失去自锁作用。这样,当X1触点断后,T1和Y1线圈随之失电,T1和Y1的触点复位。当X1接通时间小于10s时,因Y1常开触头闭合自锁,使T1和Y1线圈在X1常开触点断开后能继续得电,经过10s延时,T1常闭触点才断开,T1和Y1线圈随之失电,T1和Y1触点复位。由时序图可以看出这种限时控制程序的特点是:当定时启动信号X1接通间小于10s时,则输出信号Y1接通时间保持10s,当X1接通时间大于10s时,则Y1接通时间与X1接通时间相同,即输出信号Y1最少接通时间为10s。在工程上采用这种程序,可控制负载的最少工作时间。③定时器串级定时器定时时间的长短由常数设定值决定,FX系列PLC定时器的常数设定值的取值范围为:1~32767,即最长的设定时间为t=32767!0.1=3276.7s,不到1h,如果需要设计定时时间为1h或更长的定时器,则可采用定时器串级使用的方法实现长时间延时。图4所示是定时时间为1h的时间控制程序,由图1(b)所示的时序图可以看到,输入触点X1闭合后,经过1h(3600s)的延时,输出信号Y1才接通,从而实现了长时间定时。为实现这种功能,采用两个定时器T0和T1串级使用。运行过程为:输入触点X1闭合,辅助继电器M0线圈通电,M0的常开触点闭合自锁。T0线圈通电并开始延时,经1800s延时后,T0的常开触头闭合,使T1线圈再通电并开始延时,又经1800s的延时后,T1的常开触头闭合,输出继电器Y1的线圈接通。这样,从输入触点X1接通,到Y1产生输出信号,其延时时间为1800s+1800s=3600s=1h。定时器串级使用就是先启动一个定时器定时,时间一到,用第一个定时器的常开触点控制第二个定时定时,如此下去,使用最后一个定时器的常开触点去控制所要控制的对象。图4定时器串级使用定时器串级使用时,其总的控制时间为各个定时器常数设定值之和。N个定时器串级使用,其最长定时时间为3276.7!N(s)。6④断开延时控制程序PLC中定时器都是接通延时型的,但在实际的电力拖动控制线路中常常用到断电延时型的控制,所以断电延时型必须自己编写。图5所示为断电延时程序的梯形图和动作时序图,程序的运行过程为:当定时启动信号X0接通时,M0线圈接通并自锁,输出继电器Y0线圈接通,这时定时器T0因X0常闭触点断开而没有定时。当启动信号X0断开时,X0的常闭触点恢复闭合,T0线圈得电,开始延时。经10s延时后,T0常闭触点断开,使M0复位。输出继电器Y0线圈失电,Y0常开触点断开,从而实现从输入信号X0断开,经10s(定时器常数设定值决定)延时后,输出信号Y0才断开的延时功能。图5断电延时控制程序⑤连续脉冲程序在PLC程序设计中,也经常需要一系列连续的脉冲信号作为计数器的计数脉冲或其他作用,常用的有脉冲宽度和脉冲周期不可调节的连续脉冲程序和脉冲周期可调的连续脉冲程序。图6所示为脉冲宽度和脉冲周期不可调控制程序,利用辅助继电器M0产生一个脉宽为一个扫描周期、脉冲周期为两个扫描周期的连续脉冲。梯形图是利用PLC的扫描工作方式来设计的。当X0常开触点闭合后,第一次扫描到M0常闭触点时,它是闭合的,于是,M0线圈得电。当第二次从头开始扫描,扫描到M0的常闭触点时,因M0线圈得电后其常闭触点已经断开,M0线圈失电。这样,M0线圈得电时间为一个扫描周期。M0线圈不断连续地得电、失电,其常开触点也随之不断连续地断开、闭合,就产生了脉宽为一个描周期的连续脉冲信号输出。图6脉冲周期不可调控制程序图7所示为利用定时器T0产生一个周期可调的连续脉冲。当X0常开触点闭合后,第一次扫描到T0常闭触点时,它是闭合的,于是,T0线圈得电,经过1s的延时,T0常闭触点断开。T0常闭触点断开后的下一个扫描周期中,当扫描到T0常闭触点后,因它已7断开,使T0线圈失电,T0常闭触点又随之恢复闭合。这样,在下一个扫描周期扫描到T0常闭触点时,又使T0线圈得电,重复以上动作,T0的常开触点连续闭合、断开,就产生了脉宽为一个扫描周期、脉冲周期为1s的连续脉冲,改变T0常数设定值,就可改变脉冲周期。图7脉冲周期可调控制程序⑥接通延时和断开延时控制程序图8所示是接通延时和断开延时程序的梯形图和动作时序图。程序运行过程是:当启动信号X0接通时,M0线圈接通但不能自锁,T0线圈得电,开始定时,由于接通时间不到10s,X0即松开,所以Y0不会工作。如果X0接通时间超过10s,T0触点闭合,Y0工作。当启动信号X0断开时,X0的常闭触点恢复闭合,T1线圈得电,开始定时,超过10s后,T1常闭触点断开,Y0停止工作。从而实现输入信号X0接通10s(定时器常数设定值决定)Y0线圈工作,输入信号X0断开10s后Y0线圈才不工作的延时功图8接通延时和断开延时控制程序二、定时器在在PLC可编程程序设计中的应用（一）基本环节定时器在顺序逻辑控制系统中有大量应用。本文以OMRON公司产品为例,说明定时器在可编程序控制器中的部分应用。定时器的一些基本应用环节如图1所示。图1a)用于使触发信号保持设定时间;图1b)用一个定时器产生周期振荡输出;图1c)用两个8定时器产生不平衡周期振荡输出;图1d)用于设置定时器的设定时间。除了图1所示的基本环节外,定时器也可组成分频、延时脉冲等环节。本文仅以图1的基本环节为例,说明定时器在PLC中的应用。（二）液位控制当液位控制精度要求不高时,采用一个液位开关控制进料或出料的阀或泵[1]。控制系统设计原则如下:1)当进料量大于出料量时,应控制进料阀或进料泵的开停,称为液位进料控制系统;而当出料量大于进料量时,控制出料阀或出料泵的开停,称为液位出料控制系统。2)当用液位高限开关控制时,液位高关进料阀或进料泵,开出料阀或出料泵,经一段时间延时后,恢复开进料阀或进料泵,关出料阀或出料泵。这种控制系统称为液位高限开关控制系统。3)当用液位低限开关控制时,液位低开进料阀或进料泵,关出料阀或出料泵,经一段时间延时后,恢复关进料阀或进料泵,开出料阀或出料泵。这种控制系统称为液位低限开关控制系统。图1定时器基本环节4)液位控制的精度与定时器的设定时间有关,缩短定时器的设定时间有利于提高液位控制的精度,但阀门或泵的开闭频繁。假设某一阀开启,而另一阀关闭时,液位从高限降到低限(出料阀开启)或液位从低限升到高限(进料阀开启)的时间为停留时间,则定时器的设定时间一般可取停留时间的80%左右。下面说明用OMRON公司的PLC实现液位高限开关控制进料阀或液位低限开关控制出料阀的PLC程序。设液位高限开关00001在正常工况时触点闭合,液位低限开关00002在正常工况时触点断开,进料阀和出料阀信号连接到01004和01005。液位高限开关控制进料阀的PLC程序如下。9地址指令00000LD0000100001OUTNOT0100100002TIM000#020000003LDNOT0000100004LDTIM00000005KEEP(11)0030000006LD0030000007OUTNOT0100400008END(01)��液位低限开关控制出料阀的PLC程序如下。地址指令00000LDNOT0000200001OUTNOT0100200002TIM001#020000003LD0000200004LDTIM00100005KEEP(11)0030100006LD0030100007OUTNOT0100500008END(01)为了说明采用常开和常闭触点时控制程序的区别,在低限开关控制出料阀的程序中用了LNOT及OUTNOT。在实际应用时,这两个NOT操作码可同时取消。示例使用了图1a)的延时特性。当