4、PLC编程基础（二）：定时器指令（TON、TOF、TP）、计数器指令（CTU、CTD）、比较指令应用

好，咱们接着聊PLC编程基础的第二部分。上一章我们把位逻辑指令讲透了，这一章要上点硬货——定时器、计数器和比较指令。这三样东西，说白了就是PLC程序里的“时间管家”、“事件计数器”和“决策大脑”。我做了这么多年项目，可以说90%以上的逻辑控制都离不开它们。

4.1 定时器指令：TON、TOF、TP

定时器这东西，你想想看，就是让PLC学会“等一会儿”。但怎么等、等多久、什么时候开始计时，这里面门道可不少。IEC 61131-3标准里定义了三种基本定时器：TON、TOF和TP。我建议你先把这三种吃透，因为几乎所有品牌的PLC都支持它们。

4.1.1 TON（接通延时定时器）

TON是最常用的定时器。它的逻辑很简单：输入信号从0变1（上升沿）时开始计时，计时时间到，输出就置1。如果计时过程中输入变回0，定时器立即复位，输出保持0。

我在项目中遇到过这样一个场景：一个传送带启动后，需要等5秒让物料到位，才能启动下一个工位。用TON就特别合适。

// TON 定时器示例（结构化文本）
TON_1(IN := Start_Signal,
      PT := T#5s);
IF TON_1.Q THEN
    Next_Station := TRUE;
END_IF

4.1.2 TOF（断开延时定时器）

TOF和TON正好相反。输入信号从1变0（下降沿）时开始计时，计时时间到，输出才变0。如果计时过程中输入又变回1，定时器复位，输出保持1。

嗯，这里要注意：TOF的输入一开始必须是1，否则定时器不会启动。我曾经在调试一个冷却风扇控制时，就因为这个细节折腾了半天——风扇停止后需要继续吹30秒散热，结果TOF没触发，因为启动信号一开始就是0。

// TOF 定时器示例
TOF_1(IN := Fan_Running,
      PT := T#30s);
IF NOT TOF_1.Q THEN
    Cooling_Fan := FALSE;
END_IF

4.1.3 TP（脉冲定时器）

TP定时器，说白了就是产生一个固定宽度的脉冲。不管输入信号持续多久，输出只保持PT设定的时间。这个在需要“短按触发长动作”的场景下特别好用。

举个例子：一个按钮按一下，不管按多久，气缸只伸出2秒就缩回。用TP就完美解决。

// TP 定时器示例
TP_1(IN := Button_Pressed,
     PT := T#2s);
Cylinder_Extend := TP_1.Q;

4.2 计数器指令：CTU、CTD

计数器，顾名思义就是数数的。但PLC里的计数器不只是数数，它还能做很多有意思的事情。我习惯把计数器看作“事件累加器”——每来一个脉冲，它就记一笔。

4.2.1 CTU（加计数器）

CTU每检测到一次CU输入的上升沿，当前值CV就加1。当CV大于等于预设值PV时，输出Q置1。还有一个R输入，用来复位计数器。

// CTU 加计数器示例
CTU_1(CU := Sensor_Pulse,
      R := Reset_Button,
      PV := 10);
IF CTU_1.Q THEN
    Box_Full := TRUE;
END_IF

你看这个例子：传感器每检测到一个产品，计数器加1。数到10个，就认为箱子满了，输出一个信号。这个逻辑在包装线上太常见了。

4.2.2 CTD（减计数器）

CTD和CTU相反，每检测到一次CD输入的上升沿，当前值CV就减1。当CV小于等于0时，输出Q置1。还有一个LD输入，用来把预设值PV加载到当前值CV。

我个人习惯用CTD来做“库存管理”。比如仓库里有100个零件，每取走一个，计数器减1。减到0就报警补货。

// CTD 减计数器示例
CTD_1(CD := Part_Taken,
      LD := Restock_Signal,
      PV := 100);
IF CTD_1.Q THEN
    Low_Stock_Alarm := TRUE;
END_IF

4.3 比较指令应用

比较指令，说白了就是让PLC学会“做判断”。它把两个数值比一比，然后输出一个布尔结果。别小看这个功能，它能把定时器和计数器的数据变成真正的控制逻辑。

4.3.1 常用比较操作符

IEC 61131-3支持这些比较操作符：GT（大于）、GE（大于等于）、EQ（等于）、NE（不等于）、LE（小于等于）、LT（小于）。

// 比较指令示例
IF TON_1.ET > T#3s THEN
    // 如果定时器当前值大于3秒
    Alarm := TRUE;
END_IF

IF CTU_1.CV >= 5 THEN
    // 如果计数器当前值大于等于5
    Half_Full := TRUE;
END_IF

4.3.2 实际应用场景

我做过一个混合罐的控制程序，需要根据液位和时间两个条件来决定是否开启搅拌器。你看，定时器和比较指令一结合，逻辑就活了。

// 混合罐控制逻辑
TON_Mixer(IN := Fill_Valve_Open,
          PT := T#30s);

// 液位传感器信号（0-100%）
IF (Level_Sensor > 50) AND (TON_Mixer.ET > T#10s) THEN
    Mixer_Start := TRUE;
END_IF

4.3.3 组合应用：定时器+计数器+比较

最后，咱们把今天学的三个知识点串起来。假设你要做一个“3次报警后停机”的功能：每次报警持续超过5秒，就记一次。记满3次，直接停机。

// 组合应用示例
// 报警持续时间超过5秒，产生一个脉冲
TON_Alarm(IN := Alarm_Signal,
          PT := T#5s);

// 每次TON输出上升沿，计数器加1
CTU_Alarm(CU := TON_Alarm.Q,
          R := System_Reset,
          PV := 3);

// 计数器达到3次，触发停机
IF CTU_Alarm.Q THEN
    Machine_Stop := TRUE;
    // 同时记录故障代码
    Fault_Code := 1001;
END_IF

你看，这个逻辑用到了TON来过滤短时干扰，用CTU来累计次数，用比较指令（隐含在CTU的Q输出中）来判断是否达到阈值。三个指令配合得天衣无缝。

好了，这一章的内容就到这儿。定时器、计数器、比较指令，这三样东西你玩熟了，PLC编程的基本功就算扎实了。下一章我们聊聊更高级的指令——数据处理和移位寄存器，那才是真正体现编程水平的地方。