plc如何定时

可编程逻辑控制器（PLC）的定时功能是工业自动化控制中的核心环节，它通过内部定时器实现精确的时间延迟、周期操作与流程控制。本文将深入剖析定时器的类型、工作原理、编程方法及高级应用，涵盖从基础接通延时到复杂长时间定时的完整知识体系，并结合实际案例与权威资料，为工程师提供一套系统、实用且具备深度的定时解决方案。

       在现代工业自动化领域，可编程逻辑控制器（PLC）扮演着“大脑”与“神经中枢”的角色。其中，定时功能是实现工艺流程顺序控制、设备启停延时、周期信号生成等关键操作的基础。理解并掌握PLC如何定时，不仅是编程入门的必修课，更是设计稳定、高效控制系统的核心技能。本文将抛开浅显的说明，深入定时器的内部机制、多样化的类型、实际的编程技巧以及那些容易被忽视的高级应用策略，力求为您呈现一份详尽、专业且独一无二的指南。

       

一、 定时器的本质：PLC内部的时间度量衡

       PLC的定时器并非一个独立的物理时钟，而是一个由软件和硬件共同实现的虚拟功能模块。其本质是一个能够对内部标准时钟脉冲进行计数的存储单元。当定时条件满足时，这个计数器开始以固定的时间间隔（例如1毫秒、10毫秒、100毫秒或1秒）进行累加，当累计值达到预设值时，定时器输出状态改变，从而触发相应的控制动作。这个过程完全在PLC的中央处理器（CPU）内部完成，其精度和可靠性远高于传统的机械式或电子式时间继电器。

       

二、 定时器的核心类型与工作模式解析

       尽管不同品牌的PLC（如西门子、三菱、罗克韦尔等）在指令符号和地址分配上有所差异，但其定时器的基本类型和工作原理是相通的。主要可以分为以下几类：

       接通延时定时器（TON）：这是最常用的一种。当使能信号（通常是一个输入点或内部触点）持续为“真”的时间达到预设值时，定时器的输出触点才动作。如果使能信号在到达预设时间前断开，定时器会立即复位，当前值清零。它常用于电机启动后延时开启冷却风扇、设备启动前的预警等场景。

       断开延时定时器（TOF）：与TON相反，当使能信号从“真”变为“假”（即断开）时，定时器开始计时。计时到达预设值后，输出触点才复位。这种定时器适用于设备停止后需要继续运行一段时间的场合，如大型风机停机后的惯性滑行冷却、照明灯在人员离开后的延时关闭。

       保持型接通延时定时器（TONR或积算定时器）：这种定时器具有记忆功能。一旦开始计时，即使中途使能信号断开，其当前累计值也会被保持。当使能信号再次接通时，它会从保持值继续累加，直至达到预设值。它特别适用于累计算设备的总运行时间或记录某工序的断续工作时间。

       

三、 定时器的分辨率与时间基准

       定时器的分辨率，即其最小计时单位，是衡量定时精度的重要参数。常见的分辨率有1毫秒、10毫秒、100毫秒和1秒。例如，一个预设值为100的100毫秒分辨率定时器，其定时时长就是10秒（100 × 0.1秒）。选择何种分辨率的定时器，需根据实际控制需求在精度和资源占用之间取得平衡。高分辨率定时器（如1毫秒）占用更多的系统扫描时间资源，适用于精确定时；低分辨率定时器则用于对时间不敏感的场合。

       

四、 定时器的编程实现：梯形图语言为例

       在梯形图编程语言中，定时器通常以一个功能框或线圈的形式出现。编程时，工程师需要设定几个关键参数：定时器编号（地址）、预设值（PT）和有时也包括时间基准。当左侧的逻辑条件导通时，定时器开始计时，其当前值（ET）从0开始增加。可以通过触点指令来监测定时器的状态：常开触点在计时未到时断开，计时到时闭合；常闭触点则相反。这种直观的图形化表达，使得时序逻辑的控制变得清晰易懂。

       

五、 长时间定时的工程实现策略

       单个定时器的计时范围受限于其预设值寄存器的位数。当需要实现数小时甚至数天的超长延时时，直接使用单个定时器往往不够。此时，工程师常采用组合定时策略。最经典的方法是“定时器配合计数器”：用一个秒级或分钟级的定时器产生一个固定周期的脉冲信号，再将此脉冲作为计数器的输入。例如，用一个60秒的定时器每接通一次，驱动一个计数器加1，当计数器达到60时，即表示1小时时间到。这种方法极大地扩展了定时范围。

       

六、 利用系统时钟脉冲实现精确定时

       几乎所有PLC都内置了不同周期的系统时钟脉冲存储器位，例如1秒闪烁、0.5秒闪烁等。巧妙利用这些脉冲位，可以非常简便地实现闪烁指示灯、周期性巡检等无需复杂编程的定时功能。直接将这些脉冲位与输出点线圈串联，即可实现对应频率的输出。这是PLC定时功能中一个高效且节省资源的应用技巧。

       

七、 定时器在顺序控制中的应用典范

       在多步顺序控制中，定时器是划分工序步骤的核心工具。例如，在一个灌装生产线上，可以设计为：第一步（启动灌装阀）定时5秒；第二步（关闭灌装阀，启动传送带）定时2秒；第三步（停止传送带）……每个步骤的转换条件就是对应定时器的到时信号。这种基于时间的顺序控制，结构简单，逻辑清晰，是许多自动化设备的控制基础。

       

八、 定时功能与故障诊断的结合

       定时器不仅是控制工具，也是强大的诊断工具。通过为关键动作设置“看门狗”定时器，可以有效地检测故障。例如，当发出“气缸伸出”命令后，启动一个2秒的定时器。若2秒后检测到气缸仍未到达伸出位置传感器，则定时器输出触发报警，提示可能出现的机械卡阻或气压不足故障。这种应用极大地提高了系统的可靠性和可维护性。

       

九、 扫描周期对定时精度的影响与补偿

       必须认识到，PLC的程序是循环扫描执行的。定时器的使能条件在扫描到定时器指令时才被检测和处理。这意味着，定时器的实际动作时间会存在最多一个扫描周期的误差。对于大多数工业过程，这种误差在可接受范围内。但在对时间极度敏感的场合，需要使用具有中断功能的定时器或利用硬件中断来确保计时起点的高度精确。

       

十、 不同品牌PLC定时器的特性对比

       虽然原理相通，但具体实现各有特色。例如，在西门子系列产品中，定时器作为独立的存储区域存在，有专用的指令块。而在一些日系品牌中，定时器可能被视为计数器的一种特殊形式。了解这些差异，对于进行多平台项目开发或程序移植至关重要。参考各品牌的官方编程手册是获取最准确信息的唯一途径。

       

十一、 高级定时功能：脉冲宽度调制与脉冲串输出

       现代中高端PLC的定时功能已远超简单的延时。其高速输入输出模块通常集成了硬件级的脉冲宽度调制（PWM）和脉冲串输出（PTO）功能。这些功能通过精密的硬件定时器实现，能够产生频率和占空比可调的高速脉冲，直接用于控制伺服驱动器、步进电机或进行温度调节，其精度和速度是软件定时器无法比拟的。

       

十二、 定时器资源的合理规划与管理

       在一个大型复杂的控制项目中，可能会使用数十甚至上百个定时器。如果不加以规划，容易造成地址冲突或资源耗尽。良好的编程习惯包括：为定时器分配有意义的符号名而非直接使用绝对地址；按照功能区域对定时器进行分组编号；在程序注释中清晰说明每个定时器的用途和预设值单位。这能极大提升程序的可读性和可维护性。

       

十三、 仿真与调试中的定时器观测技巧

       在软件仿真或连接真实PLC调试时，如何观察定时器的状态是关键。大多数编程软件都提供“监视”或“状态表”功能，可以实时查看定时器的使能状态、当前值和输出状态。通过强制修改当前值或预设值，可以加速调试过程，模拟长时间运行的场景，而无需实际等待。

       

十四、 安全相关系统中的定时考量

       在与安全功能相关的控制部分（如紧急停止后的延时复位、安全门互锁），定时器的选择和逻辑设计需要格外谨慎。通常建议使用经过安全认证的专用安全模块中的定时功能，或者采用冗余的、定期自检的定时逻辑，以确保即使在故障情况下，定时功能也不会失效导致危险发生。

       

十五、 从定时到计时：数据记录与生产管理

       定时器的延伸应用是计时，即记录某个事件的总持续时间。通过将保持型定时器的累计值定期传送到数据寄存器或上位机系统，可以实现设备运行时间统计、模具使用寿命管理、生产节拍分析等功能，为预测性维护和生产效率优化提供数据基础。

       

十六、 面向未来的定时技术发展趋势

       随着工业互联网和边缘计算的发展，PLC的定时功能正变得更加智能和协同。例如，通过工业以太网协议实现多个PLC之间、PLC与上位机之间的高精度时间同步，为分布式系统提供统一的时间基准。此外，将定时逻辑与数据分析算法结合，实现自适应的延时调整，也是智能控制的一个发展方向。

       总而言之，PLC的定时远非设置一个时间参数那么简单。它是一个从硬件基础、软件原理到工程实践、系统集成的完整知识体系。深入理解其内在机制，并灵活运用各种策略应对不同的控制需求，是每一位自动化工程师从“会用”走向“精通”的必经之路。希望本文的深度剖析，能为您在设计和调试控制系统时，提供扎实的理论依据和实用的方法参考。