Как работают таймеры ПЛК TON, TOF и TP

Таймеры ПЛК — это стандартные функциональные блоки, которые вносят в логику управления выдержку времени: задержку включения, задержку выключения и импульс заданной длительности. Чтобы понять, как работают таймеры ПЛК, достаточно разобрать три блока, определённые стандартом МЭК 61131-3: TON (задержка включения), TOF (задержка выключения) и TP (импульс). Все три используют одни и те же входы и выходы — IN, PT, Q и ET — и отличаются только тем, как выход Q связан со входом IN во времени. Ниже разобраны логика каждого блока, их временные диаграммы, типовые схемы применения и характерные ошибки.

Таймер как функциональный блок: входы и выходы

В стандарте МЭК 61131-3 действующий таймер — это функциональный блок (ФБ), то есть узел логики с собственной памятью состояния. Такой блок нельзя вызвать как простую функцию: его экземпляр объявляют по имени и вызывают в каждом рабочем цикле (скане) программы. Именно поэтому таймер «помнит» накопленное время между циклами.

У всех трёх таймеров одинаковый набор входов и выходов.

Три таймера различаются одним: как выход Q связан со входом IN во времени. Всё остальное — IN, PT, ET — у них общее.

TON — таймер задержки включения (On-Delay)

TON включает выход не сразу, а с задержкой: выход Q становится TRUE только после того, как вход IN непрерывно удерживается в TRUE в течение времени PT.

1. Запуск. При переходе IN из FALSE в TRUE таймер начинает отсчёт, ET растёт от нуля.
2. Ожидание. Пока ET меньше PT, выход Q остаётся FALSE.
3. Срабатывание. Когда ET достигает PT, Q становится TRUE и остаётся таким, пока IN держится в TRUE; ET удерживается на значении PT.
4. Сброс. При переходе IN в FALSE выход Q и время ET немедленно сбрасываются в исходное состояние.

Если IN сбросился в FALSE раньше, чем ET достигло PT, выход Q так и не включится — отсчёт начнётся заново при следующем переходе IN в TRUE. Это делает TON удобным фильтром коротких сигналов.

TOF — таймер задержки выключения (Off-Delay)

TOF работает зеркально к TON: выход включается сразу, а выключается с задержкой. Пока вход IN в TRUE, выход Q тоже TRUE. Задержку даёт спад входного сигнала.

1. Включение. При переходе IN в TRUE выход Q немедленно становится TRUE, ET равно нулю.
2. Удержание входа. Пока IN в TRUE, Q остаётся TRUE.
3. Запуск задержки. При переходе IN в FALSE стартует отсчёт, ET растёт от нуля.
4. Выключение. Когда ET достигает PT, выход Q становится FALSE.

Если вход IN снова перейдёт в TRUE до того, как ET достигнет PT, отсчёт сбрасывается, а выход Q так и остаётся во включённом состоянии. Поэтому TOF удобен для продления работы механизма после снятия команды.

TP — таймер импульса (Pulse)

TP формирует импульс фиксированной длительности. По фронту входного сигнала выход Q включается ровно на время PT независимо от того, что происходит со входом дальше.

1. Старт импульса. По переходу IN из FALSE в TRUE выход Q становится TRUE, ET растёт от нуля.
2. Формирование. Пока ET меньше PT, Q удерживается в TRUE. Изменения входа IN в это время на импульс не влияют, повторные фронты его не продлевают и не перезапускают.
3. Завершение. Когда ET достигает PT, выход Q становится FALSE.
4. Готовность. Значение ET удерживается на PT, пока IN в TRUE, и сбрасывается в ноль, когда IN возвращается в FALSE, — после чего блок готов сформировать следующий импульс.

Ключевая особенность TP: длительность выхода задаётся только уставкой PT, а не тем, как долго удерживается вход. Даже очень короткий импульс на входе даёт на выходе полноценный импульс длиной PT.

Сравнение TON, TOF и TP

Все три блока строятся на одних входах и выходах, а различие удобно свести в таблицу — она же помогает выбрать нужный таймер под задачу.

Простое правило выбора: нужна пауза перед действием — TON; нужно продлить действие после команды — TOF; нужен строб или разовый сигнал фиксированной длины — TP.

Типовые схемы применения

Типовые ошибки при работе с таймерами

1. Разрешение ограничено циклом. Точность отсчёта определяется временем рабочего цикла ПЛК: уставка PT, соизмеримая с периодом опроса, отрабатывается неточно. PT следует брать заметно больше времени скана.
2. Непреднамеренный перезапуск каждый цикл. Если условие на входе IN формируется так, что сбрасывается и снова взводится в каждом цикле, ET не успевает нарасти и Q никогда не срабатывает.
3. Один экземпляр в нескольких местах. Каждый экземпляр таймера уникален и хранит своё состояние. Использование одного экземпляра для двух независимых задержек приводит к взаимному сбросу отсчёта.
4. Чтение выхода не в том месте программы. Значения Q и ET нужно читать после вызова блока в текущем цикле; чтение до вызова даёт данные предыдущего скана.
5. Путаница с сохранением времени. Стандартные TON, TOF и TP не сохраняют накопленное время при пропадании условия — при сбросе IN отсчёт обнуляется. Накопительное (ретентивное) поведение строят отдельно, комбинируя таймер с фиксатором состояния.

Частые вопросы