西門子S71200定時器在電視塔彩燈中的應用

摘 要：本文選用西門子S7-1200接通延時定時器TON，在介紹TON使用的基礎上，通過分析電視塔彩燈的控制要求，分配電視塔彩燈的I/O，設計電視塔彩燈的梯形圖，最終實現電視塔彩燈的PLC控制。

關鍵詞：S7-1200PLC；接通延時定時器TON；電視塔彩燈

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.145

0 引言

西門子 S7-1200 系列 PLC 是西門子新一代可編程控制，用于代替老一代S7-200系列 PLC，現在已經廣泛應用于各種中小型自動化控制系統中[1]。定時器是PLC最常用的編程元件之一，其功能與繼電器控制系統中的時間繼電器相同，起到延時和定時的作用，但卻區別于時間繼電器而有無數對常開觸點和常閉觸點，主要用于自動控制系統中的時間控制，靈活、合理地使用定時器可以實現自動生產線中動作要求復雜的控制程序。

1 接通延時定時器的使用

S7-1200PLC使用IEC定時器（IEC timer），IEC定時器的設定值、當前值等數據存儲在指定的數據塊中，用戶程序中可以使用的定時器的數量僅受CPU存儲容量大小的限制。S7-1200PLC提供了四種IEC類型的定時器：接通延時定時器TON 、保持型接通延遲定時器TONR、關斷延時定時器TOF和脈沖定時器TP[2]。在工業控制中，可以單獨使用或組合使用這四種定時器，實現延時啟動、自動報警等功能。本文選用西門子S7-1200接通延時定時器TON，在介紹TON使用的基礎上，通過分析電視塔彩燈的控制要求，分配電視塔彩燈的I/O，設計電視塔彩燈的梯形圖，最終實現電視塔彩燈的PLC控制。

1.1 定時器指令

本文選用西門子S7-1200的PLC，1214C DC/DC/DC的CPU，博途V15的編程軟件，網線下載程序[3]。博途V15提供功能型和線圈型兩種類型的接通延時定時器TON。在使用時，前者只需從指令樹中直接拖拽到程序段中直接使用，系統則會自動為其分配背景數據塊，而后者需要先建立背景數據塊，然后再使用線圈型指令。本文采用功能型TON定時器，如圖1所示。在圖1中，%DB1“IEC_Timer_0_DB”為定時器背景數據塊。IN為定時器的使能端，即啟動定時器的條件。PT為定時器的預設值，它是一個大于0的32位雙整型變量（DInt），默認為毫秒（ms），最大定時值為2147483647 ms，同時S7-1200也支持以天d、小時h、分鐘m和秒s為單位的計時方式，此時則需在時間值的前面加上符號“T#”，比如定時200s，寫作：T#200s；定時1天-2小時-30分鐘-5秒-200毫秒，寫作：T#1d_2h_30m_5s_200ms。ET為存儲定時器當前值的地址。Q為定時器的輸出值。

1.2 定時器工作過程

S7-1200定時器使用一個存儲在數據塊中的結構來保持定時器數據。在工作區中，放置定期器指令時要求分配該數據塊，也就是說使用定時器時，要為其分配背景數據塊。下面利用時序圖2，說明接通定時器的工作過程。

當使能端IN接通時，定時器開始定時，當前值ET從0開始遞增，當前值ET等于預設值PT時，定時器的輸出狀態Q置位為1，定時器停止計數，保持當前計數值；當使能端IN斷開時，定時器的當前值ET和輸出狀態Q復位均為0；若再次接通使能端IN，則定時器重新開始計時。但是，若使能端IN斷開時，定時器的當前值<預設值，定時器的當前值也復位為0[4]。

2 定時器控制電視塔彩燈

2.1 控制要求

電視塔彩燈的控制要求如下，當按下啟動按鈕時，L0燈亮，5秒后L1燈亮，再過5秒L2燈亮，再過5秒L3燈亮；之后全亮5秒后均滅，再重復循環；當按下停止按鈕時，所有燈均滅。

2.2 I/O分配

根據電視塔彩燈的控制要求可知，有啟動按鈕、停止按鈕共計2個數字量輸入，有紅燈、綠燈、黃燈、藍燈共計4個數字量輸出，因此本文選擇的CPU為1214C DC/DC/DC的西門子S7-1200PLC可以滿足其硬件要求，表1是電視塔彩燈的I/O分配表。

2.3 梯形圖

在設計電視塔彩燈的梯形圖時，先借助輔助繼電器M，利用“啟保停”編程方法，實現M0.0啟動和停止[5]；再用M0.0啟動5秒、10秒、15秒、20秒這4個定時器，并用20秒定時器的常閉觸點切斷所有定時器的啟動條件，使所有定時器重新開始計時[6]，即實現電視塔彩燈的循環控制；再用m0.0直接啟動L0燈，用5秒定時器的常開觸點啟動L1燈，用10秒定時器的常開觸點啟動L2燈，用15秒定時器的常開觸點啟動L3燈，用20秒定時器的常閉觸點關閉所有燈，如圖3所示。

2.4 系統調試

打開博途V15編程軟件，首先創建新項目，在“設備組態”中，選擇控制器的PLC類型、CPU型號、CPU訂貨號和PLC版本號，然后完成以太網地址的設置，再在“程序塊-Main-OB1”中，輸入圖3設計的梯形圖，最后再分別將項目樹中的“設備組態”和“OBI梯形圖”下載到PLC中。此時，只需根據電視塔彩燈的I/O分配，完成其PLC的外部接線后，按下啟動按鈕I0.0閉合，M0.0線圈得電并自鎖，其常開觸點閉合，Q0.0 線圈得電，L0層燈亮，此時4個定時器也開始計時。當5秒定時器定時時間到時，Q0.1線圈得電，L1層燈亮；當10秒定時器定時時間到時，Q0.2線圈得電，L2層燈亮；當15秒定時器定時時間到時，Q0.3線圈得電，L3層燈亮；之后全亮5秒后，20秒定時器定時時間到時，所有燈均滅，又重復上述控制。

3 結論

本文在實現電視塔彩燈時，采用S7-1200的TON定時器，從TON定時器的使用、程序設計和系統調試3大方面進行分析、設計和論證，從而證明，采用TON定時器設計的電視塔彩燈，不但滿足控制要求，實現電視塔彩燈的循環控制，而且系統精確度高、修改和監視也方便。

參考文獻：

[1]黃喆.移車臺的自動化控制系統[J].科技與創新，2017（05）：94-95.

[2]盧蔚瑤.西門子S7-1200 PLC定時器的典型應用[J].自動化應用，2013（11）：66-67.

[3]陳建新，楊曉冬.基于S7-1200的步進電機控制[J].智慧工廠，2018（05）：54-55.

[4]張碩.TIA博途軟件與S7-1200/1500PLC應用詳解[M].北京：電子工業出版社，2016：170-174.

[5]盧蔚瑤.PLC 教學中輔助繼電器的巧妙引入及其典型應用[J].裝備制造技術，2017（05）：267-268.

[6]李方園.西門子S7-1200的設計與應用 第2講 造紙生產線的速度自動控制[J].自動化博覽，2011（06）：44-46.

作者簡介：何淼（1984-），女，陜西西安人，碩士研究生，講師，從事機械電子學科和檢測技術與自動化裝置領域的研究。