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PLC定时器的使用和精度  

2010-07-20 13:01:29|  分类: 学海无涯 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、PLC定时器的使用

实际上有多种多样的定时器, 这也是它们有趣的地方. 通常, 不同生产商都提供不同类型的定时器. 下面是最常用的一些定时器:

·延时ON定时器(On-Delay Timer) -- 这种类型的定时器为"延时后变为ON". 换句话说, 当我们的传感器(输入)变为ON以后, 等待x秒后, 才激励一个电磁阀(输出). 这是最常见的定时器. 它通常叫做TON(timer on-delay, 延时ON定时器), TIM(timer, 定时器)或TMR(timer).

·延时OFF定时器(Off-Delay Timer) -- 这种定时器与上面提到的延时ON定时器刚好相反. 这种定时器仅仅"延时OFF". 我们的传感器(输入)检测到目标后, 激励电磁线圈(输出). 当传感器检测不到目标时, 电磁线圈将保持被激励的状态x秒后才变为OFF. 这种定时器叫做TOF(延时OFF定时器), 它较上面提到的延时ON定时器少见.(例如, 很少生产商在其PLC中装入这种定时器).

·保持或累积定时器 -- 这种定时器需要两个输入端. 一个输入端启动定时器(即时钟开始计时), 另一个输入端将定时器复位.如果输入传感器在整个定时时间内没有ON/OFF, 则上面提到的延时ON或OFF传感器将被复位.而当传感器中途断开时, 这种定时器将保持当前状态, 直到将其复位为止. 例如, 我们想知道在1个小时内传感器为ON的时间有多长. 如果我们用上面提到的那些定时器, 当传感器变为OFF或ON时, 它们将保持复位. 而保持或累积定时器, 将给我们一个总的或累积的时间. 我们通常把它叫做RTO(Retentive Timer, 保持定时器)或TMRA(Accumulating Timer, 累积定时器).

下面我们来看一下怎样使用它们. 典型地, 我们需要知道两件事情:
1. 用什么启动定时器. 典型情况下为一输入. (例如连接到输入0000的一个传感器)
2. 在做出反应前, 我们要延时多长时间. 例如, 我们在使一个电磁阀打开前要等待5秒钟.

当定时器符号前面的指令为真(True)时, 定时器开始计数. 当定时时间到达时, 定时器将自动关闭它的触点. 当程序在PLC上运行时, 将显示逝去的或"累积的"时间, 便于我们观察当前值. 典型定时器的定时范围为0到9999或0到65535次.

为什么是这么怪异的数字呢? 这是因为大多数的PLC使用的是16位定时器. 我们将在以后学习这是什么意思, 现在我们只要知道0-9999是16位BCD(Binary Coded Decimal, 二进制编码的十进制数), 0到65535是16位二进制数就行. 时钟每计一次为X秒.

典型地, 每个生产商提供几种不同的计数单位. 大多数厂家提供10和100ms的增量. 一"ms"是一毫秒或1/1000秒. 一些生产商也提供1ms或1秒的增量. 这些不同增量的计数器工作起来和上面讲的一样, 只是有时为了表明它们的时基不同,它们的名称不一样. 有的叫做TMH(High speed Timer, 高速定时器), TMS(Super high speed Timer, 超高速定时器), 或TMRAF(Accumulating Fast Timer, 累积式快速定时器).

下面是一个典型的定时器指令符号, 我们该怎样使用它呢? 记住一点, 当它们外表看起来不同时, 它们的基本用法都是相同的. 如果我们会设置一个, 我们就会设置所有的定时器.

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这个定时器为延时ON型的, 名称为Txxx. 当定时器的使能输入端为ON时, 它开始计时. 当它计了yyyy(预设值)次后, 它将它的触点变为ON, 我们将在程序的后面使用该触点. 注意, 每次计数的间隔时间(增量)因生产商和所用时基不同而有所不同. (即, 计一个数可能为1ms或1秒或...).

下面是梯形图中的符号.

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在该图中, 我们等待输入0001变为ON. 当它变为ON时, 定时器T000(一个100ms时基的定时器)开始计数. 它将计数100次. 每次(增量)为100ms, 于是该定时器为一10000ms(即10秒)定时器.100次×100ms 10,000ms. 当10秒钟过去后, T000接触器闭合, 500变为ON. 当输入0001变为Off(错误)时, 定时器T000将复位为0, 同时使它的触点变为OFF(变为False), 所以使输出500变为返回OFF状态.

一个累积定时器看起来将如下图所示:

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该定时器被命名为Txxx. 当使能输入为ON时, 定时器开始计时. 当它计过yyyy(预设值)次后, 它将使它的触点变为ON, 以备我们在后面的程序中使用. 注意, 每计一个数的时间(增量)会因厂家和时基不同而不同(例如,1ms或1秒或...). 但是, 如果使能输入在定时结束前变为OFF, 当前值将被保留. 当输入返回到ON状态时, 定时器将从它停止的地方继续计时. 使定时器强制返回预设值状态的唯一办法就是重新启动.

在梯形图中, 它的符号如下:

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在该图中, 我们等待输入0002变为ON. 当它变为ON时, 定时器T000(一个10ms增量定时器)开妈计时. 它将计数100次. 每计一个数的时间(增量)为10ms, 于是定时器的定时时间为1000ms(即1秒). 100次×10ms=1,000ms. 当1少过去后, T000的触点闭合, 输出500变为ON. 如果输入0002返回到OFF状态, 当前计时值将被保留. 当0002返回到ON状态时, 计时从停止点继续. 当输入0001变为ON(True, 真)时, 定时器T000将复位到0, 同时使得它的触点变为OFF状态(变为False, 假), 所以输出500返回OFF状态.

重要的一点就是注意计数器和定时器不能拥有相同的名字(在大多数的PLC中). 这是因为它们使用相同的寄存器.
还有一点要时刻牢记, 那就是虽然它们的符号看起来不一样, 但是它们的工作方式都是一样的. 主要区别就是每计一个数所花的时间不一样.

二、PLC定时器的精度

在应用定时器时通常有两种误差. 第一种叫做输入误差. 另一种叫做输出误差. 总的误差是输入误差和输出误差之和.

·输入误差-该误差的产生取决于定时器的输入在扫描周期内变为ON的时间. 当定时器的输入恰在PLC扫描完输入状态时变为ON, 输入误差最大. (即大于1个全扫描时间!). 这是因为, 请回想一下, (见以前学过的扫描时间部分)在一个扫描周期内, 输入只被扫描一次. 如果当PLC扫描输入的时候它没有变为ON, 而是在扫描完输入的时候变为ON, 显然有一个误差. 另外,我们还不得不在扫描周期的程序执行部分等待定时器指令的执行.如果定时器指令是那一横档上的最后一条指令, 那么又有了一个不小的误差!

·输出误差-另一个误差的产生取决于定时器定时完成的确切时间, PLC完成程序执行然后更新输出的时间. 这是因为虽然定时器在程序执行期间已定时完成, 但是PLC必须首先执行完余下部分的程序, 才去更新输出.

下图所示为最坏情况下的输入误差. 可以看出最大的输入误差为1完整的扫描时间+1程序执行时间. 注意, 程序执行时间会因程序不同而不同.(取决于程序中的指令数.)

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下图所示为最坏情况下的输出误差. 从中可以看出最大的输出误差为1完整的扫描时间.

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基于上面的分析, 我们可以得出最坏情况下的定时器总误差为:
1扫描时间 + 1程序执行时间 + 1扫描时间
= 2扫描时间 + 1程序执行时间.

这到底意味着什么呢? 这意味着虽然大多数的生产商目前均提供增量为1ms的定时器, 但是它们实际上不能用于少于几个毫秒的定时. 这是假设我们的扫描时间为1ms. 如果我们的扫描时间为5ms, 那么最好不用少于15ms的定时器. 即便如此, 我们所预计的误差也会产生. 既然我们能预计误差的大小, 那么我们就知道我们的应用程序能否容忍此误差的存在. 在大多数的应用中, 误差都是可以忽略不计的, 但是在一些高速或要求非常精确的应用中误差就变得不容忽视.

我们也应该注意上面的误差仅仅指的是"软件误差". 当然还有硬件输入误差和硬件输出误差.

硬件输入误差是由PLC扫描输入时确切认知其输入为ON所花的时间引起的, 典型值为10ms. 这是因为许多PLC要求一个输入应该为ON几个扫描周期以后, 才确认其物理状态为ON. (这是为了减少噪声或瞬动输入的影响)

硬件输出误差的产生, 是由于从PLC告诉它的输出变为ON, 到其确实变为ON要花费一定的时间. 典型的晶体管要花费大约0.5ms的时间, 而机械式的继电器要花费大约10ms的时间.

误差是不是越来越大了? 如果对于我们的应用来说, 它已经变得非常大, 那么就应该考虑使用外部"硬件"定时器了.

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