按时间控制是常用的逻辑控制形式,所以定时器是plc中常用的元件之一。用好、用对定时器对PLC程序设计非常重要。
定时器是根据预先设定的定时值,按一定的时间单位进行计时的PLC内部装置,在运行过程中当定时器的输入条件满足时,当前值从0开始按一定的单位增加。当定时器的当前值到达设定值时,定时器发生动作,从而满足各种定时逻辑控制的需要。下面详细介绍定时器的使用。
1、S7—200 PLC定时器种类
S7—200 PLC为用户提供了三种类型的定时器:接通延时定时器(TON)、有记忆接通延时定时器(TONR)和断开延时定时器(TOF)。对于每一种定时器,又根据定时器的分辨率的不同,分为:1 ms、10 ms和100 ms三个精度等级。
定时器定时时间T的计算:T=PT×S。式中:T为实际定时时间,PT为设定值,S为分辨率。例如:TON指令使用T35(为10 ms的定时器),设定值为100,则实际定时时间为:
T=100 X 10=1 000 ms
定时器的设定值PT:数据类型为INT型。操作数可为:VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常数,其中常数为常用。
定时器的编号用定时器的名称和它的常数编号(大为255)来表示,即T×××。如:T40。定时器的编号包含两方面的变量信息:定时器位和定时器当前值。定时器位即定时器触点,与其他继电器的输出相似。当定时器的当前值达到设定值PT时,定时器的触点动作。定时器当前值即定时器当前所累计的时间值,它用16位符号整数来表示,大计数值为32 767。
定时器的分辨率和编号如表所列。
定时器类型 | 分辨率/ms | 大当前值/s | 定时器编号 |
TONR | 1 | 32.767 | T0,T64 |
10 | 327.67 | T1~T4,T65~68 |
100 | 3276.7 | T5~T31,T69~T95 |
TON,TOF | 1 | 32.767 | T32,T96 |
10 | 327.67 | T33~T36,T97~T100 |
100 | 3276.7 | T37~T63,T101~T255 |
从上表可以看出TON和TOF使用相同范围的定时器编号,需要注意的是,在同一个PLC程序中决不能把同一个定时器号同时用作TON和TOF。例如在程序中,不能既有接通延时(TON)定时器T32,又有断开延时(TOF)定时器T32。
2、定时器指令的使用
三种定时器指令的LAD和STL格式如表所列。
表 定时器指令的LAD和STL形式
三种定时器指令的LAD和STL格式如表7.10所列。 |
表7.10 定时器指令的LAD和STL形式 格式 | 名称 | 接通延时定时器 | 有记忆接通延时定时器 | 断开延时定时器 | LAD | | | | STL | TON T***, PT | TONR T***, PT | TOF T***, PT |
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(1)接通延时定时器TON(On—Delay Timer)
接通延时定时器用于单一时间间隔的定时。上电周期或**扫描时,定时器位为OFF,当前值为0。输入端接通时,定时器位为OFF,当前值从0开始计时,当前值达到设定值时,定时器位为ON,当前值仍继续计数,直到32 767为止。输入端断开,定时器自动复位,即定时器位为OFF,当前值为0。
(2)记忆接通延时定时器TONR(Retentive On—Delay Timer)
记忆接通延时定时器对定时器的状态具有记忆功能,它用于对许多间隔的累计定时。**扫描或复位后上电周期,定时器位为OFF,当前值为0。当输入端接通时,当前值从0开始计时。当输入端断开时,当前值保持不变。当输入端再次接通时,当前值从上次的保持值继续计时,当前值累计达到设定值时,定时器位ON并保持,只要输入端继续接通,当前值可继续计数到32 767。
需要注意的是,断开输入端或断开电源都不能改变TONR定时器的状态,只能用复位指令R对其进行复位操作。
(3)断开延时定时器TOF(Off—Delay Timer)
断开延时定时器用来在输入断开后延时一段时间断开输出。上电周期或**扫描,定时器位为OFF,当前值为0。输入端接通时,定时器位为ON,当前值为0。当输入端由接通到断开时,定时器开始计时。当达到设定值时定时器位为OFF,当前值等于设定值,停止计时。输入端再次由OFF—ON时,TOF复位;如果输入端再从ON—OFF,则TOF可实现再次启动。
图1所示为三种类型定时器的基本使用举例,其中T35为TON、T2为TONR、T36为TOF。
图1 定时器指令
3、定时器的分辨率(时基)及其正确使用
定时器实质就是对时间间隔计数。定时器的分辨率(时基)决定了每个时间间隔的时间长短。在S7—200系列PLC的定时器中,定时器的分辨率有1 ms、10 ms、100 ms三种,这三种定时器的刷新方式是不同的,从而在使用方法上也有很大的不同。这和其他PLC是有很大区别的。使用时一定要注意根据使用场合和要求来选择定时器。
(1)定时器的刷新方式
①1 ms定时器 1 ms定时器采用的是中断刷新方式,由系统每隔1 ms刷新一次,与扫描周期及程序处理无关。对于大于1ms 的程序扫描周期,在一个扫描周期内,定时器位和当前值刷新多次。其当前值在一个扫描周期内不一定保持一致。
②10 ms定时器 10 ms定时器由系统在每个扫描周期开始时自动刷新,在每个扫描周期的开始会将一个扫描累计的时间间隔加到定时器当前值上。由于是每个扫描周期只刷新一次,故在一个扫描周期内定时器位和定时器的当前值保持不变。
③100 ms定时器 100 ms定时器在定时器指令执行时被刷新,因此,如果100 ms定时器被激活后,如果不是每个扫描周期都执行定时器指令或在一个扫描周期内多次执行定时器指令,都会造成计时失准。100ms定时器仅用在定时器指令在每个扫描周期执行一次的程序中。
(2)定时器的正确使用
图2所示为正确使用定时器的一个例子。它用来在定时器计时时间到时产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲。
图2定时器指令的正确使用
结合各种定时器的刷新方式规定,从图中可以看出:
①对1ms定时器T32,在使用错误方法时,只有当定时器的刷新发生在T32的常闭触点执行以后到T32的常开触点执行以前的区间时,Q0.0才能产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲,而这种可能性是小的。在其它情况下不会产生这个脉冲。
②对10 ms定时器T33,使用错误方法时,Q0.0永远产生不了这个脉冲。因为当定时器计时到时,定时器在每次扫描开始时刷新。该例中T33被置位,但执行到定时器指令时,定时器将被复位(当前值和位都被置0)。(//www./版权所有)当常开触点T33被执行时,T33永远为OFF,Q0.0也将为OFF,即永远不会被置位ON。
③100 ms的定时器在执行指令时刷新,所以当定时器T37到达设定值时,Q0.0肯定会产生这个脉冲。改用正确使用方法后,把定时器到达设定值产生结果的元器件的常闭触点用做定时器本身的输入,则不论哪种定时器,都能保证定时器达到设定值时,Q0.0产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲。所以,在使用定时器时,要弄清楚定时器的分辨率,否则,一般情况下不要把定时器本身的常闭触点作为自身的复位条件。在实际使用时,为了简单,100 ms的定时器常采用自复位逻辑,而且100 ms定时器也是使用多的定时器。
初,PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步,它的应用领域不断扩大。
如今,PLC不仅用于开关量控制,还用于模拟量及数字量的控制,可采集与存储数据,还可对控制系统进行监控;还可联网、通讯,实现大范围、跨地域的控制与管理。PLC已日益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。。
3.1用于开关量控制
PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数,少的十几点、几十点,多的可到几百、几千,甚至几万点。由于它能联网,点数几乎不受限制,不管多少点都能控制。
所控制的逻辑问题可以是多种多样的:组合的、时序的;即时的、延时的;不需计数的,需要计数的;固定顺序的,随机工作的;等等,都可进行。
PLC的硬件结构是可变的,软件程序是可编的,用于控制时,非常灵活。必要时,可编写多套,或多组程序,依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。
用PLC进行开关量控制实例是很多的,冶金、机械、轻工、、纺织等等,几乎所有工业行业都需要用到它。目前,PLC首用的目标,也是别的控制器无法与其比拟的,就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。
3.2用于模拟量控制
模拟量,如电流、电压、温度、压力等等,它的大小是连续变化的。工业生产,特别是连续型生产过程,常要对这些物理量进行控制。
作为一种工业控制电子装置,PLC若不能对这些量进行控制,那是一大不足。为此,各PLC厂家都在这方面进行大量的开发。目前,不仅大型、中型机可以进行模拟量控制,就是小型机,也能进行这样的控制。
PLC进行模拟量控制,要配置有模拟量与数字量相互转换的A/D、D/A单元。它也是I/O单元,不过是特殊的I/O单元。
A/D单元是把外电路的模拟量,转换成数字量,然后送入PLC。D/A单元,是把PLC的数字量转换成模拟量,再送给外电路。
作为一种特殊的I/O单元,它仍具有I/O电路抗干扰、内外电路隔离,与输入输出继电器(或内部继电器,它也是PLC工作内存的一个区。可读写)交换信息等等特点。
这里的A/D中的A,多为电流,或电压,也有为温度。D/A中的A,多为电压,或电流。电压、电流变化范围多为0~5V,0~10V,4~20mA。有的还可处理正负值的。
这里的D,小型机多为8位二进制数,中、大型多为12位二进制数。
A/D、D/A有单路,也有多路。多路占的输入输出继电器多。
有了A/D、D/A单元,余下的处理都是数字量,这对有信息处理能力的PLC并不难。中、大型PLC处理能力强,不仅可进行数字的加、减、乘、除,还可开方,插值,还可进行浮点运算。有的还有PID指令,可对偏差制量进行比例、微分、积分运算,进而产生相应的输出。计算机能算的它几乎都能算。
这样,用PLC实现模拟量控制是完全可能的。控制的单位值可小到212分之一的测量程值,多数也是足够的。
PLC进行模拟量控制,还有A/D、D/A组合在一起的单元,并可用PID或模糊控制算法实现控制,可得到很高的控制质量。
用PLC进行模拟量控制的好处是,在进行模拟量控制的同时,开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的,或控制的实现不如PLC方便。
当然,若纯为模拟量的系统,用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。这也是应当看到的。
3.3用于运动控制
实际的物理量,除了开关量、模拟量,还有运动控制。如机床部件的位移,常以数字量表示。
运动控制,有效的办法是NC,即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及,并也很完善。目前,先进国家的金属切削机床,数控化的比率已过40%~80%,有的甚**。
PLC也是基于计算机的技术,并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。
PLC可接收计数脉冲,频率可高达几k到几十k赫兹。可用多种方式接收这脉冲,还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能,脉冲频率也可达几十k。有了这两种功能,加上PLC有数据处理及运算能力,若再配备相应的传感器(如旋转编码器)或脉冲伺服装置(如环形分配器、功放、步进电机),则完全可以依NC的原理实现种种控制。
高、中档的PLC,还开发有NC单元,或运动单元,可实现点位控制。运动单元还可实现曲线插补,可控制曲线运动。所以,若PLC配置了这种单元,则完全可以用NC的办法,进行数字量的控制。
新开发的运动单元,甚至还发行了NC技术的编程语言,为好地用PLC进行数字控制提供了方便。
3.4用于数据采集
随着PLC技术的发展,其数据存储区越来越大。如德维森公司的PLC,其数据存储区(DM区)可达到9999个字。这样庞大的数据存储区,可以存储大量数据。
数据采集可以用计数器,累计记录到的脉冲数,并定时地转存到DM区中去。
数据采集也可用A/D单元,当模拟量转换成数字量后,再定时地转存到DM区中去。
PLC还可配置上小型打印机,定期把DM区的数据打出来。
PLC也可与计算机通讯,由计算机把DM区的数据读出,并由计算机再对这些数据作处理。这时,PLC即成为计算机的数据终端。
电力用户曾使用PLC,用以实时记录用户用电情况,以实现不同用电时间、不同计价的收费办法,鼓励用户在用电低谷时多用电,达到合理用电与节约用电的目的。
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