GFS-CN-333E M13 定时器和计数器功能

定时器和计数器
功能
目标
完成本单元学习后，学员应当能够:
∙使用定时器和计数器功能编制梯形逻辑应用程序;
∙存取定时器/计数器的数据;
∙使用定时器和计数器下载、调试和测试梯形逻辑程序。

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概述
梯形图功能
梯形程序块是由梯形逻辑功能构成的。

若要创建一个可执行的逻辑单元，你将功能及其操作数插入到梯形程序块中。

编辑器自动地按照要求建立新的梯级。

每个功能对变量执行一次操作，该变量被定义为与梯形逻辑相关联对象。

注解
全部可用的功能包含在 工具箱的PLC 逻辑开发器的指令抽屉中。

将这些功能拖曳到你的梯形逻辑的任一个梯级中。

梯形逻辑功能根据执行的操作类型分组。

这些指令组是： ∙ 梯形图高级数学运算 ∙ 梯形图位操作 ∙ 梯形图线圈 ∙ 梯形图触点 ∙ 梯形图控制功能 ∙ 梯形图转换功能 ∙ 梯形图计数器
∙ 梯形图数据传送功能 ∙ 梯形图数据查表功能 ∙ 梯形图数学运算功能 ∙ 梯形图程序流向功能 ∙ 梯形图关系运算功能 ∙ 梯形图定时器
在前一单元我们已经讨论了梯形图的触点和线圈，在本单元中我们着手讨论梯形图的定时器和计数器。

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定时器
与定时器功能相关联的数据在电源通断时始终是被保留的。

表 13-1. 可供使用的定时器
定时器需要的功能块数据
每个定时器使用一个一维的、由三个字数组排列的%R 存储器，存储下列信息：
当前值 (CV) 字 1 预置值 (PV) 字 2 控制字
字 3
当向定时器输入时，必须为三字数组(寄存器的三字程序块)输入一个起始地址。

字 1: 当前值 (CV)
警告
第一个字(CV) 能够被读取但是不能写入，否则会导致功能运行不正常。

字 2: 预置值 (PV)
当预置值(PV) 操作数是一个变量时，通常将它设定到与字2在定时器功能块中的位置不同的另一个位置。

∙ 如果你使用一个不同的地址并且直接更改字2，你的更改将不起作用，因为PV 将覆写字2。

∙ 如果预置值操作数和字2的地址相同，你能够在定时器运行时更改字2中的预置值，并且更改是有效的。

警告!
不要使用2个连续的字（寄存器）作为二个定时器的起始地址。

Logic Developer - PLC 并不检验或警告你寄存器块是否重叠。

如果你将第二个定时器的当前值放置到前一个定时器的预置值的第一个记录，定时器将不能按照预定要求工作。

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字 3: 控制字
控制字存储与之相关的定时器的布尔逻辑的输入和输出状态，如下图所示：
图 13-1. 控制字存储布尔逻辑的输入和输出状态
位 0 至位 11 用于定时器精确度；不用于计数器。

警告
第三个字(控制字) 能够被读取，但是不能写入，否则功能不起作用。

断开延迟定时器
图 13-2. 断开延迟定时器
运行
当电源关闭时，断开延迟定时器(OFDT) 增加计时值，当电源开启时，定时器的当前值（CV ）复位到零。

OFDT 传送电力的过程一直到规定的时间间隔 PV (预置值) 用完才结束。

时间可以按照1/10秒(0.1)、1/100秒(0.01)、或1/1000秒(0.001)进行计算。

预置值的范围是0 至 +32,767个时间单位。

如果预置值超出范围，它就对定时器的字2不起作用。

电源故障时定时器的值是保留的；而通电时不发生自动执行的初始化过程。

当断开延迟定时器初次通电时，当前值设置为零，定时器向右传送电力，即使预置值=0。

只要定时器通电，输出就保持导通。

如果断开延迟定时器停止从左面接受电源，它仍继续向右面传送电力，此时断开延迟定时器开始累计时间的当前值。

当每次断开延迟定时器随着电源从开启转换到关闭而被激活时，当前值被更新，反映自从定时器关闭后经过的时间。

断开延迟定时器继续向右传送电力，一直到当前值=预置值为止。

待到当前值=预置值时，断开延迟定时器停止向右传送电力并且停止累计时间。

当前值保持与预置值相等，从来不超过预置值。

如果预置值=0，一旦定时器停止通电，它就停止向右传送电力。

✉ 注解!
当使用位测试、位设置、位清除、或位定位功能时，位的编号从1至16，而不是右图显示的0至15。

✉ 注解!
当断开延迟定时器使用在不是每次扫描都被调用的程序块中时，定时器累计程序块二次调用它的间隔时间，直到被复位为止。

这意味它在程序中的扫描比主程序块中定时器的扫描慢得多。

对于长时间不用的程序块，定时器编程时应当考虑到这个弥补特性。

例如，如果程序块中一个定时器被复位，并且程序块长达4分钟时间没有被调用（处于停用 ），当程序块被调用时，4分钟时间将予累加。

在定时器被启用时要计入这段时间。

直至定时器被第一次复位。

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当功能元件再次接受电源时，当前值复位到零。

警告
如果允许在CPU 的一次扫描期间具有相同基准地址的相同的定时器多次出现，定时器的当前值将是相同的，定时器的预置值将等于第一个开启的定时器的预置值。

A B C D E F G
A. E nable 和 Q 二者都变为高电平; 定时器复位(当前值 = 0).
B. E nable 变为低电平; 定时器开始累计时间。

C. E nable 变为高电平; 在当前值可能达到预置值之前定时器复位(当前值 = 0) ，
D. E nable 变为低电平; 定时器开始累计时间。

E . 当前值达到预置值; Q 变为低电平, 定时器停止累计时间。

F. E nable 变为高电平; 定时器复位(当前值 = 0) 同时 Q 变为高电平。

G. E nable 变为低电平; 定时器开始累计时间。

图 13-3. 断开延迟定时器的运行
操作数
操作数 数据类型
存储区
描述
????
一维的
WORD 3个字的数组
R ???? 是一个3字WORD 数组的起始地址:
字 1: 当前值 (CV) 字 2: 预置值 (PV) 字 3: 控制字
警告：其它指令中不要使
用????、 ????+1、或 ????+2 地址。

重复的参考变量将造成定时器运行不稳定。

PV
INT 变量或常数 I ,Q, M, T, G, R, AI, AQ 启用或复位定时器时使用的预置值。

0至+32,767范围，如果预置值超出
范围，它对字2没有影响。

表 13-2. 可供使用的操作数
数组
数组是一个由一系列具有相同数据类型的变量单元组成的复合数据类型。

任何变量可以成为一个数组，除了另一个数组或变量单元之外。

在 Machine
Edition 中，你可以建立一维数组和二维数组。

定时器属于一维数组。

Q (output)
Enable
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布尔型存储器中的8位和16位变量
在90™系列和 Versamax® PLCs 中，大多数梯形图指令允许你在%I 、 %M 、 %Q 、 %T 、和 %G 布尔型存储器(位存储器) 中赋值8位和16位变量。

通常，%S 布尔型存储器没有这一性能。

为了将布尔型存储器作为寄存器处理，你必须按照“模数8加1”为一个8位或16位变量设置一个起始位存储器地址，换句话说，如地址00001、 00009、 00017、 00025、 00033、 00041、 00049等。

有些用户发现在布尔型存储器中能有效进行数学运算，然后使用 位操作指令询问各个位的状态。

例 1
每当触点%I00001闭合时，断开延迟定时器就接通输出线圈%Q00001。

在触点 %I0001断开以后，输出线圈 %Q0001 保持接通2秒钟，然后断路。

例 2
使用逻辑非输出线圈，其输出运行过程相反。

在此电路中，每当触点%I0001闭合时，断开延迟定时器使逻辑非输出线圈%Q0001断开。

在触点 %I0001断开以后，线圈%Q0001保持断路2秒钟，然后接通。

接通延迟秒表定时器
在本工作手册的最后单元将简要地讨论位操作指令。

图 13-4. 具有输出线圈的OFDT
图 13-5. 具有逻辑非输出线圈的OFDT
图 13-6. 接通延迟秒表定时器
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运行
当能保持的接通延迟秒表定时器(ONDTR)通电时，它增加计时值并且在失电时保持这个值。

计时的时间可以按照1/10秒(0.1)、1/100秒(0.01)、或1/1000秒(0.001)进行。

计时范围是0 至 +32,767个时间单位。

电源故障时定时器的状态被保留。

上电时不发生自动执行的初始化过程。

当该功能元件初次通电时，定时器开始累计时间(当前值 (CV))。

当定时器遇到梯形逻辑时，其当前值被更新。

在当前值等于或大于预置值(PV)时， 输出 Q 就被通电激励，不管电源输入的状态如何。

只要定时器继续通电，它就继续累计时间，一直至当前值等于最大值(+32,767 个时间单位)为止。

一旦达到最大值，它就保持住，同时输出Q 保持被激励状态，不管启动输入的状态如何。

当定时器失去电源以后，当前值停止增加并被保持。

输出Q ，如果处于通电激励状态，将保持激励。

当功能元件再次通电时，当前值从被保持的值起步又继续增加。

当复位 R 接受电源时，当前值被设置返回到零，此时输出Q 被断电去除激励。

警告
如果允许在CPU 的一次扫描期间具有相同基准地址的同一个定时器多次出现，定时器的当前值将是相同的，定时器的预置值将等于第一个开启的定时器的预置值。

A. E NABLE 变为高电平; 定时器开始累计时间.
B. 当前值达到预置值P V; Q 变为高电平。

定时器继续累计时间, 直至E NABLE 变低电平为止, RE SE T
变为高电平或者当前值等于最大时间值。

C. RESE T 变为高电平; Q 变为低电平, 已经累计的时间值被复位(CV=0).
D. RESE T 变为低电平; 定时器重新开始累计时间, 此时 E NABLE 为高电平。

E . ENABLE 变为低电平; 定时器停止累计时间。

已经累计的时间保持不变。

. F. E NABLE 再变为高电平; 定时器继续累计时间。

G. 当前值变为等于预置值P V; Q 变为高电平。

定时器继续累计时间直至E NABLE 变低电平为止,
RE SE T 变为高电平或者当前值变为相等于最大时间值。

H. E NABLE 变为低电平; 定时器停止累计时间。

图 13-7. 接通延迟秒表定时器的运行
注解!
对于90™-35x 系列和36x CPUs ， 如果接通延迟秒表定时器的输入电源为低电平，预置值=0，复位R 接受电源，然后当前值被设置返回到零，输出将变为低电平。

但是，对于 90™系列311 和 341 CPUs ，在同样的条件下，输出将是高电平。

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操作数
表 13-3. 可供使用的接通延迟秒表定时器操作数
举例
一个保持的接通延迟定时器用于产生一个输出信号(%Q0011) ，该信号在%Q0010 开启0.8秒之后接通。

并且，当%Q0010关闭时断开。

图 13-8. 保持的接通延迟定时器示例
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接通延迟定时器
图 13-9. 接通延迟定时器
运行
当接通延迟定时器(TMR)通电时，它增加计时值；当失电时，复位到零。

当经过规定的预置时间间隔PV（预置值）以后，只要定时器接通电源，它就传送电力。

计时时间可以按照1/10秒(0.1)、1/100秒(0.01)、或1/1000秒(0.001)进行。

计时范围是0 至+32,767个时间单位。

电源故障时定时器的状态被保留；上电时不发生自动执行的初始化过程。

当接通延迟定时器功能元件通电时，定时器开始累计时间(当前值(CV))。

当定时器遇到梯形逻辑时，当前值被更新，反映从上一次复位以来定时器被启用的总的经过时间。

只要输入电源保持接通，就发生更新。

在当前值等于或超过预置值(PV)时，功能元件开始向右传送电力。

定时器继续累计时间，一直至达到最大值(32,767 个时间单位)为止。

当输入端电源从开启切换到关闭时，定时器停止累计时间，当前值被复位到零，输出Q 关断。

当启动计时寄存器并且预置值=当前值时，输出 Q 被通电激励。

警告
如果允许在CPU的一次扫描期间具有相同基准地址的同一个
定时器多次出现，定时器的当前值将是相同的，定时器的预置
值将等于第一个开启的定时器的预置值。

A. E NABLE变为高电平; 定时器开始累计时间.
B. 当前值达到预置值 P V; Q 变为高电平, 定时器继续累计时间.
C. E NABLE变为低电平; Q 变为低电平; 定时器停止累计时间、当前时间被清除.
D. E NABLE变为高电平; 定时器开始累计时间.
E. 在当前值达到预置值P V之前E NABLE变为低电平; Q 仍保持低电平; 定时器停止累计时间、并被清
除为零(CV=0)。

图 13-10. 接通延迟定时器的运行
操作数
表13-4. 可供使用的接通延迟定时器操作数
举例
命名为TMRID的接通延迟定时器被用于控制线圈导通的时间长短。

该线圈被赋值为DWELL变量名。

当具有DO_DWL变量名的常开(瞬时) 触点接通时，线圈DWELL 就被通电激励。

线圈DWELL 的触点使线圈DWELL 保持激励(此时触点DO_DWL 释放)，同时启动接通延迟定时器TMRID。

当TMRID 达到5/100秒的预置值时，线圈REL 通电激励，中断线圈DWELL的闭锁状态。

触点DWELL 断开接通延迟定时器TMRID的电源，将其当前值复位并去除线圈REL的激励。

此时，电路又准备接受触点DO_DWL的另一次瞬时激活。

图 13-11. 接通延迟定时器的示例
计数器
与计数器功能相关联的数据在电源循环期间被保留。

表 13-5. 可用的计数器
计数器需要的功能块数据
每个计数器使用%R存储器中的一个一维的三字数组存储以下信息: 当前值 (CV) 字 1
预置值 (PV) 字 2
控制字字 3
当你向计数器输入时，必须输入一个三字数组（寄存器块）的起始地址，诸如???? 操作数。

警告
不要使用2个连续的寄存器作为二个计数器的起始地址。

CIMPLICITY Logic Developer - PLC 并不检验或警告你寄存器
块是否重叠。

如果你将第二个计数器的当前值放置到前一个计
数器的预置值的第一个记录，计数器将不能工作。

字 1: 当前值 (CV)
警告
如果你向字1（CV ）写入数据，必须非常小心，因为可能存在功能不正常的危险。

字 2: 预置值 (PV)
当预置值 (PV) 操作数是一个变量时，通常将它设置在与计数器功能块中字2不同的位置。

∙ 如果使用一个不同的地址并且直接更改字2，这一更改将无效，因为预置值PV 将覆写字2。

∙ 如果预置值PV 操作数和字2使用相同的地址，你可以在计数器运行时更改字2中的预置值，这一更改将有效。

字 3: 控制字
控制字存储相关计数器的布尔型输入和输出状态，如下图所示
:
图 13-12. 控制字存储布尔逻辑的输入/输出状态
警告
第三个字(控制字) 能够被读取，但是不能被写入，否则功能将失去作用。

减法计数器
图 13-13. 减法计数器
运行
减法计数器(DNCTR) 的作用是从一个预置值倒计数。

最小预置值(PV) 是零; 最大预置值是+32,767 个数。

当当前值(CV) 达到最小值、-32,768，它就保持为这个数直至被复位。

当减法计数器复位时，当前值CV 被设置为预置值PV 。

当电源输入从断开转换到接通时，当前值CV 减去1。

每当 CV
注解!
位0至位11不提供给计数器使用。

当使用位测试、位设置、位清除、或数位定位功能时， 位的编号是1至16，而不是图中显示的0至15。

< 0时，输出被启动。

当电源发生故障时，减法计数器的当前值保持不变。

在上电时不发生自动初始化过程。

操作数
表 13-6. 减法计数器可用的操作数
例 1
减法计数器对250个新零件计数之后，使输出%Q00005通电激励。

图 13-14. 新零件的计数示例
例 2
为了保持跟踪临时存储区的零件数量，你可以使用一个减法计数器和一个加法计数器，让它们共用一个寄存器存储累计数和当前值。

当一个零件从存储区移出，减法计数器就把存储区中的零件当前数量减去1。

当一个零件放入存储区，加法计数器(UPCTR)就加1，使库存存储值增加1。

为了避免共用寄存器中的冲突，二个计数器使用不同的寄存器地址。

表 13-7. 加法计数器和减法计数器共用寄存器示例
当寄存器计数时，其当前值必须移送到另一个计数器的当前值寄存器中。

图 13-15. 必须移动当前值的示例
加法计数器
图 13-16. 加法计数器
运行
加法计数器 (UPCTR) 的作用是把数加起来直至达到预置值(PV)。

计数范围是0 至 +32,767 。

当计数器的当前值(CV) 达到32,767, 它就保持不变直至被复位。

当加法计数器被复位，当前值就被复位到零。

每次当功率流输入从OFF 转换到ON时，当前值增加1。

增加的当前值可以超过预置值(PV)。

每当当前值>预置值时，输出被接通。

输出的接通状态一直保持到R输入接收到功率流、把当前值复位到零为止。

当电源故障时加法计数器的状态保持不变；上电时不发生自动的初始化过程。

操作数
表 13-8. 加法计数器的操作数
举例
每次当输入%I0012 从OFF 转换到ON时，加法计数器计数加1，当计数到100时，内部线圈%M0001 被通电激励。

每当%M0001 导通时，累计的计数值被复位到零。

图 13-17. 加法计数器逐一向上计数
实验练习 – 使用定时器和计数器
✉ 建立一个参考变量查看表，查看实验2a 和2b 中使用的定时器和计数器
的三字数组。

编程实验 2A
在浏览窗口中，建立一个新的梯形图程序块，命名为LAB_2. 在LAB_2 梯形图程序块中开发一个符合下列条件的程序。

该程序的功能是作为一个电机正转/倒转控制器。

设计程序的要求是必须在按动停止按钮后，电机才能够切换旋转方向。

此外，在按动停止按钮后，需要有一段为时5秒钟的延迟时间，以禁止重新启动。

当编写好程序后，转向操作 _ MAIN LD 程序块，并为LAB_2分配调用功能。

完成实验后，把它下载到PLC ，并且运行。

编程实验 2B
把下面的程序添加到LAB_2 梯形图程序块。

一个泵站有一个水泵电机，如果在30秒钟的时间间隔内使电机起动/
停止二次以上，它就进入过载状态。

为了保护电机，控制程序必须防止在30秒钟时间内发生第三次起动操作。

为此开发一个防止在30秒内第三次起动的程序。

另外，如果已经操作了第三次起动，在再启动电机之前，需要有一个30秒钟的等待期(让电机冷却)。

在这30秒钟的等待期中，有一个红灯闪烁，警告操作人员此时不能启动电机。

完成实验后，把它下载到PLC 并且运行。

✉ 注解!
I/O 模拟器上的全部拨动开关都按照常开开关接线。

当需要一个常闭输入时，你应当闭合相应的开关，用以模拟这一状态。

✉ 注解!
提醒! 建立一个参考变量查看表的步骤，包含在“控制器通讯”单元中。

复习
在本单元中，你已经学习了如何进行以下操作：
∙利用定时器和计数器功能，编制梯形逻辑应用程序;
∙存取定时器/计数器的数据;
∙使用定时器和计数器进行下载、排错和测试梯形逻辑程序。