3.2 定时器指令及案例
3.2.1 定时器指令介绍
定时器是PLC中最常用的编程元件之一，其功能与继电器控制系统中的时间继电器相同，起到延时作用。与时间继电器不同的是定时器有无数对常开常闭触点供用户编程使用。其结构主要由一个16位当前值寄存器（用来存储当前值）、一个16位预置值寄存器（用来存储预置值）和1位状态位（反映其触点的状态）组成。
在S7-200 SMART PLC中，按工作方式的不同，可以将定时器分为通电延时型定时器，断电延时型定时器和保持型通电延时定时器3大类。定时器的指令格式，如表3-10所示。
表3-10 定时器的指令格式
（1）图说定时器指令
图说定时器指令，如图3-19所示。
图3-19 图说定时器
定时器相关概念
①定时器编号：T0～T255。
②使能端：使能端控制着定时器的能流，当使能端输入有效时，也就是说，使能端有能流流过时，定时时间到，定时器输出状态为1。
当使能端输入无效时，也就是说，使能端无能流流过时，定时器输出状态为0。
③预置值输入端：在编程时，根据时间设定需要在预置值输入端输入相应的预置值，预置值为16位有符号整数，允许设定的最大值为32767，其操作数为VW、IW、QW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、常数等。
④时基：相应的时基有3种，它们分别为1ms、10ms和100ms，不同的时基，对应的最大定时范围、编号和定时器刷新方式不同。
⑤当前值：定时器当前所累计的时间称为当前值，当前值为16位有符号整数，最大计数值为32767。
⑥定时时间计算公式：
T=PT×S
式中，T表示定时时间；PT表示预置值；S表示时基。
（2）定时器类型、时基和编号
定时器类型、时基和编号，如表3-11所示。
表3-11 定时器类型、时基和编号
3.2.2 定时器指令的工作原理
（1）通电延时型定时器（TON）指令工作原理
①工作原理：当使能端输入（IN）有效时，定时器开始计时，当前值从0开始递增，当当前值大于或等于预置值时，定时器输出状态为1，相应的常开触点闭合，常闭触点断开；到达预置值后，当前值继续增大，直到最大值为32767，在此期间定时器输出状态仍然为1，直到使能端无效时，定时器才复位，当前值被清零，此时输出状态为0。
②应用举例：如图3-20所示。
图3-20 通电延时型定时器指令应用举例
案例解析
当I0.1接通时，使能端（IN）输入有效，定时器T39开始计时，当前值从0开始递增，当当前值等于预置值300时，定时器输出状态为1。定时器对应的常开触点T39闭合，驱动线圈Q0.1吸合，当I0.1断开时，使能端（IN）输出无效，T39复位，当前值清0，输出状态为0，定时器常开触点T39断开，线圈Q0.1断开；若使能端接通时间小于预置值，定时器T39立即复位，线圈Q0.1也不会有输出；若使能端输出有效，计时到达预置值以后，当前值仍然增加，直到32767，在此期间定时器T39输出状态仍为1，线圈Q0.1仍处于吸合状态。
（2）断电延时型定时器（TOF）指令工作原理
①工作原理：当使能端输入（IN）有效时，定时器输出状态为1，当前值复位；当使能端（IN）断开时，当前值从0开始递增，当当前值等于预置值时，定时器复位并停止计时，当前值保持。
②应用举例：如图3-21所示。
图3-21 断电延时型定时器（TOF）指令应用举例
案例解析
当I0.1接通时，使能端（IN）输入有效，当前值为0，定时器T40输出状态为1，驱动线圈Q0.1有输出；当I0.1断开时，使能端输入无效，当前值从0开始递增，当当前值到达预置值时，定时器T40复位为0，线圈Q0.1也无输出，但当前值保持；当I0.1再次接通，当前值仍为0；若I0.1断开的时间小于预置值，定时器T40仍处于置1状态。
（3）保持型通电延时定时器（TONR）指令工作原理
①工作原理：当使能端（IN）输入有效时，定时器开始计时，当前值从0开始递增，当当前值到达预置值时，定时器输出状态为1；当使能端（IN）无效时，当前值处于保持状态，但当使能端再次有效时，当前值在原来保持值的基础上继续递增计时；保持型通电延时定时器采用线圈复位指令（R）进行复位操作，当复位线圈有效时，定时器当前值被清0，定时器输出状态为0。
②应用举例：如图3-22所示。
图3-22 保持型通电延时定时器（TONR）指令应用举例
案例解析
当I0.1接通时，使能端（IN）有效，定时器开始计时；当I0.1断开时，使能端无效，但当前值仍然保持并不复位，当使能端再次有效时，其当前值在原来的基础上开始递增，当前值大于或等于预置值时，定时器T5状态位置1，线圈Q0.1有输出，此后即使是使能端无效时，定时器T5状态位仍然为1，直到I0.2闭合，线圈复位（T5）指令进行复位操作时，定时器T5状态位才被清0，定时器T5常开触点断开，线圈Q0.1断电。
（4）使用说明
①通电延时型定时器，符合通常的编程习惯，与其他两种定时器相比，在实际编程中通电延时型定时器应用最多。
②通电延时型定时器适用于单一间隔定时；断电延时型定时器适用于故障发生后的时间延时；保持型通电延时定时器适用于累计时间间隔定时。
③通电延时型（TON）定时器和断电延时型（TOF）定时器共用同一组编号（表3-11），因此同一编号的定时器不能即作通电延时型（TON）定时器使用，又作断电延时型（TOF）定时器使用；例如：不能既有通电延时型（TON）定时器T37，又有断电延时型（TOF）定时器T37。
④可以用复位指令对定时器进行复位，且保持型通电延时定时器只能用复位指令对其进行复位操作。
⑤不同时基的定时器它们当前值的刷新周期是不同的。
3.2.3 定时器指令应用举例
（1）控制要求
有红绿黄3盏小灯，当按下启动按钮，3盏小灯每隔2s轮流点亮，并循环；当按下停止按钮时，3盏小灯都熄灭。
（2）解决方案
解法（一），如图3-23所示。解法（二），如图3-24所示。
图3-23 顺序控制电路解法（一）
图3-24 顺序控制电路解法（二）
案例解析
当按下启动按钮，I0.0的常开触点闭合，辅助继电器M0.0线圈得电并自锁，其常开触点M0.0闭合，输出继电器线圈Q0.0得电，红灯亮；与此同时，定时器T37～T39开始定时，当T37定时时间到，其常闭触点断开、常开触点闭合，Q0.0断电、Q0.1得电，对应的红灯灭、绿灯亮；当T38定时时间到，Q0.1断电、Q0.2得电，对应的绿灯灭，黄灯亮；当T39定时时间到，其常闭触点断开，Q0.2失电且T37～T39复位，接着定时器T37～T39又开始新一轮计时，红绿黄等依次点亮往复循环；当按下停止按钮时，M0.0失电，其常开触点断开，定时器T37～T39断电，三盏灯全熄灭。
案例解析
当按下启动按钮，I0.0的常开触点闭合，线圈Q0.0得电并自锁且T37开始定时，2s后定时时间到，T37常开触点闭合，Q0.1得电且T38定时，Q0.1常闭触点断开，Q0.0失电；2s后T38定时时间到，Q0.2得电并自锁且T39定时，Q0.2常闭触点断开，Q0.1失电；2s后T39定时时间到，Q0.0得电并自锁且T37定时，Q0.0常闭触点断开，Q0.2失电；T37再次定时，重复上面的动作。当按下停止按钮时，Q0.0、Q0.1和Q0.2断电。