任务二 双定时器PLC闪光控制电路
【任务目标】
1.学习S7-200系列PLC的定时器指令。
2.掌握使用定时器指令进行编程的基本方法。
3.了解各种定时器的性能特点，并根据控制要求正确选用。
【任务分析】
闪光控制电路是广泛应用的一种实用控制电路，它既可以控制灯光的闪烁频率，又可以控制灯光的通断时间比，也可控制其他负载，如电铃、蜂鸣器等。图2-7是PLC闪光控制电路硬件布局图，要求接通电源开关QS使PLC上电后，电路即自动工作，彩灯点亮5s，熄灭3s，再亮5s，熄灭3s……
图2-7 PLC闪光控制硬件布局
【相关知识】
一、定时器指令工作方式及指令格式
S7-200 PLC的定时器为增量型定时器，用于实现时间控制，可以按照工作方式和时间基准（时基）分类，时间基准又称为定时精度和分辨率。
1.工作方式
按照工作方式，定时器可分为通电延时型（TON）、有记忆的通电延时型（TONR）、断电延时型（TOF）3种类型。
2.时基标准
按照时基标准，定时器可分为1ms、10ms、100ms 3种类型，不同的时基标准，定时精度、定时范围和定时器的刷新方式不同。
（1）定时精度。定时器的工作原理是定时器使能输入有效后，当前值寄存器对PLC内部的时基脉冲增1计数，最小计时单位为时基脉冲的宽度，故时间基准代表着定时器的定时精度，又称分辨率。
（2）定时范围。定时器使能输入有效后，当前值寄存器对时基脉冲递增计数，当计数值大于或等于定时器的预置值后，状态位T-bit置1。从定时器输入有效，到状态位输出有效经过的时间为定时时间。定时时间等于时基乘预置值，时基越大，定时时间越长，但分辨率越低。
（3）定时器的刷新方式。1ms定时器每隔1ms刷新一次，定时器刷新与扫描周期和程序处理无关。扫描周期较长时，定时器一个周期内可能多次被刷新（多次改变当前值）。
10ms定时器在每个扫描周期开始时刷新。每个扫描周期之内，当前值不变。如果定时器的输出与复位操作时间间隔很短，调节定时器指令盒与输出触点在网络段中位置是必要的。
100ms定时器是定时器指令执行时被刷新，下一条执行的指令即可使用刷新后的结果，非常符合正常思维，使用方便可靠。但应当注意，如果该定时器的指令不是每个周期都执行（比如条件跳转时），定时器就不能及时刷新.可能会导致出错。
CPU 22X系列PLC的256个定时器分TON（TOF）和TONR工作方式，具有3种时基标准，TOF与TON共享同一组定时器，定时器号不能重复使用。定时器号和分辨率见表2-11。
表2-11 定时器号和分辨率
使用定时器时应参照表2-11合理选择定时器编号，同时要考虑刷新方式对程序执行的影响。
3.定时器指令格式
表2-12是定时器指令格式。指令盒左下侧“？？？？”表示编程时预置值PT；指令盒中“？？？～”表示时基的大小。
表2-12 定时器指令格式
IN是使能输入端，编程范围T0～T255；PT是预置值输入端，最大预置值为32767；PT的数据类型：INT（整数）。
二、定时器工作原理分析
下面从原理、应用等方面，分别叙述通电延时型、有记忆通电延时型、断电延时型定时器的使用方法。
1.通电延时型（TON）
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，当前值大于或等于预置值（PT）时，定时器输出状态位T-bit置1（输出触点有效），当前值的最大值为32767。使能端无效（断开）时，定时器复位（当前值清零，输出状态位置0）。
通电延时型定时器应用示例见表2-13。
表2-13 通电延时型定时器应用示例
2.有记忆通电延时型（TONR）
使能端（IN）输入有效时（接通），定时器开始计时，当前值递增，当前值大于或等于预置值（PT）时，输出状态位置1。使能端输入无效（断开）时，当前值保持（记忆），使能端（IN）再次接通有效时，在原记忆值的基础上递增计时。有记忆通电延时型（TONR）定时器采用线圈的复位指令（R）进行复位操作，当复位线圈有效时，定时器当前值清零，输出状态位置0。
有记忆通电延时型定时器应用示例见表2-14，程序运行结果见时序分析。
表2-14 有记忆通电延时型定时器应用示例
3.断电延时型（TOF）
使能端（IN）输入有效时，定时器输出状态位立即置1，当前值复位（为0）。使能端（IN）断开时，开始计时，当前值从0递增，当前值达到预置值时，定时器状态位复位（置0），并停止计时，当前值保持。该指令通常用于电机停车后的延时冷却等场合。
断开延时型定时器应用示例见表2-15。
表2-15 断开延时型定时器应用示例
定时器指令的操作数如表2-16所示。
表2-16 定时器指令的操作数
【操作指导】
1.画出接线图，安装电路
根据任务要求，采用S7-200 CPU224 AC/DC/RLY型PLC，闪光控制电路I/O接线如图2-8所示。
图2-8 闪光控制电路I/O接线图
在教师指导下，按图2-8闪光控制电路I/O接线图完成电路的硬件接线。
由于系统要求PLC上电后即能自动进入工作状态，所以无任何输入控制元件，这是PLC的一种典型工作方式。
2.自检
检查布线。对照图检查是否掉线、错线，是否漏编、错编，接线是否牢固等。
3.编辑控制程序
在装有STEP7-Micro/WIN V4.0 SP6编程软件的个人电脑上编辑PLC控制程序，编译后保存为“*.mwp”文件备用。闪光控制电路梯形图程序见图2-9（a），指令表程序见图2-9（b）。
图2-9 闪光控制电路梯形图程序
输入输出继电器地址分配如表2-17所示。
表2-17 输入输出继电器的地址分配
其他编程元件地址分配如表2-18所示。
表2-18 其他编程元件的地址分配
简要说明：PLC闪光控制电路是用两个内部编程元件定时器T37和T38来实现的。
在图2-9所示闪光控制梯形图程序中，PLC接通电源后，定时器T37计时开始。其动断触点（T37-bit）使输出线圈Q0.0得电，彩灯亮。5s后，该动断触点断开，Q0.0的线圈失电（灯灭）。其动合触点接通T38输入端，T38计时开始。经过3s后，T38的动断触点断开T37的输入，使T37复位，T37的动合触点断开T38的输入，T38也被复位。T37的动断触点再次接通Q0.0，彩灯亮，T38的动断触点又接通T37的输入。这样，输出Q0.0所接的负载灯，以接通5s、断开3s的规律不停地闪烁，直到断开电源为止。若要想改变闪光电路的频率，只需改变两个定时器的时间预置值即可。
4.程序下载
① 在PLC断电状态下，用USB/PPI电缆连接电脑与S7-200 CPU224 AC/DC/RLY型PLC。
② 合上控制电源开关QS，将运行模式选择开关拨到STOP位置，通过软件将编制好的控制程序下载到PLC。
注意：一定要在断开QS的情况下插拔适配电缆，否则极易损坏PLC通信接口。
5.运行抢答器控制程序
① 将运行模式选择开关拨到RUN位置，使PLC进入运行方式。
② 观察彩灯是否立即点亮，是否按亮5s、灭3s的规律不停闪烁。
③ 调整T37时间预设值为20，T38时间预设值为10，观察彩灯闪光变化情况。
【课后思考】
1.查阅有关技术指标，说明CPU224 DC/AC/RLY型PLC输出端口能接多大功率的负载。
2.如果只需要做一个亮0.5s，熄0.5s 的闪光控制电路，程序设计是否可简化？