定時(shí)器有幾種類型 分別實(shí)現(xiàn)什么功能

定時(shí)器是梯形邏輯編程的基本功能。在本文中，我們討論開啟和關(guān)閉延遲以及保持定時(shí)器，并定義正確使用它們所需的輸入和輸出。

定時(shí)器幾乎被用于工業(yè)領(lǐng)域的所有 PLC 程序。我個(gè)人使用它們的幾個(gè)示例應(yīng)用程序是用于電機(jī)心軸的加油系統(tǒng)、消息系統(tǒng)時(shí)間表、去抖動(dòng)，還有很多其他應(yīng)用程序。定時(shí)器是任何程序員都必須了解的基本功能和關(guān)鍵組件。我們將從羅克韋爾自動(dòng)化 Studio 5000和西門子博途角度介紹梯形邏輯定時(shí)器。最后，我還將簡要描述對其他 PLC 平臺(tái)的使用，不同平臺(tái)可能看起來有些不同。

在我們繼續(xù)之前，讓我快速定義一些可能并非所有讀者都知道的術(shù)語。

1. 布爾值（也稱為 BOOL）- 數(shù)據(jù)類型的名稱，可以為真或假、1 或 0、關(guān)閉或打開。一個(gè) BOOL 只有兩種狀態(tài)。
2. 雙整數(shù)（也稱為 DINT 或雙字）- 一種數(shù)據(jù)類型的名稱，它使用 32 個(gè)單獨(dú)的 BOOL 來創(chuàng)建人們可以輕松理解和使用的非常大的十進(jìn)制數(shù)。DINT 讓我們計(jì)數(shù)，對于定時(shí)器來說絕對是至關(guān)重要的。
3. True - 這是表示邏輯電路完整的語句。它就像一個(gè)已關(guān)閉的開關(guān)，為設(shè)備供電。
4. false - 這是表示邏輯電路不完整的語句。想象一下關(guān)掉一個(gè)電燈開關(guān)。你把它關(guān)掉，電路就“假”了。

在下面的文本中，“true”和“false”以及標(biāo)簽名稱將用大寫的拼寫列出，方便大家清晰閱讀。

定時(shí)器有幾種類型

我們將使用 Rockwell 的 Studio 5000 Logix Designer 開始討論定時(shí)器。Studio 5000 使用三種不同類型的定時(shí)器：延時(shí)延時(shí)定時(shí)器 (TON)、延時(shí)延時(shí)定時(shí)器 (TOF) 和延時(shí)延時(shí)定時(shí)器 (RTO)。所有這三個(gè)指令都使用在 Studio 5000 程序中簡稱為 TIMER 的通用數(shù)據(jù)類型結(jié)構(gòu)。

如下圖 1所示，TIMER 數(shù)據(jù)類型由五個(gè)單獨(dú)的標(biāo)簽組成：

啟用 BOOL (EN)

定時(shí)器計(jì)時(shí) BOOL (TT)

完成 BOOL (DN)

預(yù)設(shè) DINT (PRE)

累積 DINT (ACC)

圖 1.?“TIMER”數(shù)據(jù)類型中包含的標(biāo)簽。所有圖片均由作者提供。

只要定時(shí)器指令處于活動(dòng)狀態(tài)，啟用位就為真，無論經(jīng)過了多長時(shí)間。當(dāng)定時(shí)器主動(dòng)執(zhí)行定時(shí)操作時(shí)，定時(shí)器定時(shí)位為真。當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)達(dá)到其預(yù)設(shè)值時(shí)，Done 位變?yōu)?TRUE。預(yù)設(shè)是一個(gè)輸入，允許用戶“設(shè)置定時(shí)器”在完成之前持續(xù)多長時(shí)間。最后，累積數(shù)字向用戶顯示其當(dāng)前計(jì)數(shù)的高低。

另一個(gè)需要注意的重要功能是所謂的時(shí)基。時(shí)基是指作為定時(shí)器計(jì)數(shù)的單位。在 Studio 5000 中，我們總是以毫秒為單位。沒有其他選擇。其他程序可能允許您更改時(shí)基。在 Productivity Suite（通過 Automation Direct）中，您可以選擇毫秒、秒、分鐘或小時(shí)。在 RSLogix500 中，您可以選擇 100ths、10ths 或 1 秒時(shí)基。

我們將討論的每條指令都以不同的方式使用這些位中的每一個(gè)來創(chuàng)建可以在程序中使用的不同結(jié)果。

延時(shí)定時(shí)器 (TON)的功能

TON 指令可能是您看到最多的指令。它的功能非常簡單。當(dāng)為該定時(shí)器供電的梯級為 True 時(shí)，它開始以毫秒為間隔計(jì)數(shù)。

圖 2.?TON 指令示例

在圖 2的邏輯中，可以看到 TON 指令。因?yàn)槲以谒懊媸褂昧顺ｉ]（也稱為檢查是否打開或 XIO）指令，所以只要定時(shí)器未完成，定時(shí)器就會(huì)開始計(jì)數(shù)。當(dāng)它一直計(jì)數(shù)到 5 秒時(shí)，定時(shí)器啟用完成位。在程序的下一次掃描中，由于定時(shí)器在定時(shí)器未完成時(shí)被激活，PLC 將立即關(guān)閉定時(shí)器，將其復(fù)位，并觸發(fā) Arbor1Oiler 系統(tǒng)一個(gè)短暫的脈沖。在下一次掃描中，Done 位將被關(guān)閉，定時(shí)器開始再次計(jì)數(shù)到 5000。在其他邏輯中，定時(shí)器可以由溫度傳感器或按鈕開啟。觸發(fā)和復(fù)位取決于您的程序需要如何運(yùn)行。

TON 指令在梯級為真時(shí)開始計(jì)數(shù)，在達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)觸發(fā)完成位，并在梯級變?yōu)榧贂r(shí)將計(jì)數(shù)重置為零。

定時(shí)器關(guān)閉延遲 (TOF)的功能

Timer-Off-Delay 指令不像 On-Delay 那樣常見，但適用于機(jī)器關(guān)閉后負(fù)載必須保持短時(shí)間運(yùn)行的許多特殊情況。令人驚訝且經(jīng)常令人困惑的是，一旦梯級變?yōu)?True，此定時(shí)器的 Done 位就會(huì)變?yōu)?True，并且它會(huì)保持 Done 位，直到定時(shí)器完成計(jì)數(shù)。定時(shí)器在其梯級變?yōu)?False 時(shí)開始計(jì)數(shù)。

當(dāng)您需要在事件發(fā)生后保持某些東西運(yùn)行一段時(shí)間時(shí)，這尤其有用。例如，如果電機(jī)關(guān)閉，但您需要在其關(guān)閉后保持其冷卻系統(tǒng)開啟 4 秒鐘。

圖 3.?TOF 指令示例。

在圖 3的邏輯中，可以看到 TOF 指令。當(dāng) MotorRunning 變?yōu)?True 時(shí)，Done 位啟用并打開 CoolingSystem。當(dāng) MotorRunning 變?yōu)?False 時(shí)，Done 位保持 True，直到冷卻系統(tǒng)運(yùn)行再經(jīng)過 4000 毫秒。這就是 Done 位丟失并且 CoolingSystem 關(guān)閉的時(shí)候。

回顧一下，當(dāng)梯級為真時(shí)，TOF 指令將其 Done 位設(shè)置為 True，并在梯級為 False 時(shí)開始向上計(jì)數(shù)。只有在梯級在預(yù)設(shè)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)變?yōu)?False 后，它才會(huì)丟棄 Done 位。此定時(shí)器在達(dá)到預(yù)設(shè)值后自動(dòng)重置。

保持定時(shí)器延遲 (RTO)的功能

Retentive Timer-On-Delay 與 Studio 5000 中其他兩個(gè)定時(shí)器的風(fēng)格不同。當(dāng)梯級為 True 時(shí) RTO 計(jì)數(shù)，但當(dāng)梯級變?yōu)?False 時(shí)它不會(huì)重置。它保留它積累的任何計(jì)數(shù)。如果機(jī)器需要每運(yùn)行 100 小時(shí)進(jìn)行一次維修，則可以直觀地看到可以在哪里使用它。您希望定時(shí)器在運(yùn)行時(shí)累積值，在不運(yùn)行時(shí)停止累積，但保留計(jì)數(shù)以便在達(dá)到服務(wù)間隔時(shí)顯示通知。

圖 4.保持定時(shí)器指令。

在圖 4的邏輯中，RTO 的布局與前兩個(gè)示例中的一樣。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，梯級為真，我們正在計(jì)數(shù)。當(dāng)電機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，在等待下一次梯級變?yōu)?True 時(shí)保持計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，完成位變?yōu)檎妗?/p>

RTO 指令在其梯級變?yōu)?True 時(shí)開始計(jì)數(shù)。當(dāng)梯級變?yōu)?False 時(shí)，它不會(huì)重置計(jì)數(shù)。當(dāng)累計(jì)計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，它會(huì)觸發(fā) Done 位。

復(fù)位 (RES) 指令

我們對 RTO 樣式定時(shí)器的討論要求我們需要解決一條指令，該指令可在 Studio 5000 中的多個(gè)位置和容量中使用。Reset 指令可用于重置任何樣式定時(shí)器的計(jì)數(shù)，無論它位于何處它的計(jì)數(shù)周期。當(dāng)觸發(fā)復(fù)位時(shí)，它會(huì)將相關(guān)定時(shí)器的計(jì)數(shù)復(fù)位為零。要將重置與您想要的定時(shí)器相關(guān)聯(lián)，只需將定時(shí)器的標(biāo)簽名稱放入指令的標(biāo)簽中即可。

在這行邏輯中，您可以看到我已經(jīng)設(shè)置了一個(gè)重置，當(dāng)用戶點(diǎn)擊一個(gè)按鈕告訴 PLC 上面的 RTO 示例服務(wù)已完成時(shí)觸發(fā)。

圖 5.定時(shí)器復(fù)位指令。

復(fù)位指令將使用任何定時(shí)器并將其累積值設(shè)置回零。它也可用于將計(jì)數(shù)器的值重置為零，但最好留給不同的文章范圍。

跨其他平臺(tái)的定時(shí)器

盡管定時(shí)器很簡單，但值得注意的是，與其他平臺(tái)相比，Studio 5000 中定時(shí)器的外觀可能存在很大差異。在下圖中，您可以從 Siemens PLC 系統(tǒng)中看到 TIA Portal 中使用的定時(shí)器結(jié)構(gòu)。我們有一個(gè)梯級進(jìn)入指令（IN）的輸入，就像啟用位一樣，一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間（PT），一個(gè)等同于 ACC 的經(jīng)過時(shí)間（ET），最后是一個(gè)代表輸出的 Q。Q 可與 Studio 5000 的完成位相媲美。

在該指令中，Timer Timing (TT) 不存在，但可以由 IN 為真，Q 為假的簡單系列構(gòu)成。

圖 6.來自西門子 STEP 7 TIA Portal 軟件的 TON。

另一個(gè)例子是Automation Direct 的 Productivity Suite，其主定時(shí)器如下圖所示。

Productivity 將許多功能結(jié)合到他們的單個(gè) Timer 指令中。它本質(zhì)上是一個(gè)與 RTO 類似的保持性定時(shí)器，但您可以選擇自動(dòng)重置以及在當(dāng)前時(shí)間小于、等于或大于菜單中的預(yù)設(shè)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。它還有 3 個(gè)梯級輸入，一個(gè)向上計(jì)數(shù)，另一個(gè)向下計(jì)數(shù)，另一個(gè)復(fù)位。Automation Direct 使用許多指令來執(zhí)行此操作，將功能組合在一起，因此一條指令可以執(zhí)行無數(shù)任務(wù)。

圖 7.?Automation Direct 生產(chǎn)力套件中的定時(shí)器。

Automation Direct 也有一個(gè)簡單的定時(shí)器，其工作方式類似于 TON 或?TOF 指令。就像其他人一樣，您必須設(shè)置預(yù)設(shè)。這兩個(gè)定時(shí)器都是時(shí)基的示例，可以根據(jù)您的需要進(jìn)行更改，請注意在上圖中以“秒”為單位列出的時(shí)基（以秒為單位）。

概括

工業(yè)界有很多有趣的定時(shí)器版本和用途——從定時(shí)器繼電器到 PLC 定時(shí)器，再到集成電路定時(shí)器。我希望這對跨各種軟件平臺(tái)和應(yīng)用程序使用定時(shí)器有所啟發(fā)。

2022年以來，中國工業(yè)自動(dòng)化控制行業(yè)受到各級政府的高度重視和國家產(chǎn)業(yè)政策的重點(diǎn)支持。國家陸續(xù)出臺(tái)了多項(xiàng)政策，鼓勵(lì)工業(yè)自動(dòng)化控制行業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新，這必將加大對自動(dòng)化人才的需求及對技術(shù)固化人員的淘汰但你真的能適應(yīng)人才的需求嗎；