Codesys 的 TON 定时器功能块应用

TON（Time On Delay）是电气自动化控制中最基础的通电延时定时器功能块。当输入信号接通后，定时器开始计时，达到预设时间后输出信号接通。若输入信号在计时过程中断开，定时器立即复位。掌握 TON 的正确用法是实现顺序控制、延时启动及防抖动逻辑的核心。

1. 理解功能块参数

在使用 TON 之前，必须明确其四个核心引脚的定义。这些参数决定了定时器的工作行为和数据流向。

注意 PT 和 ET 的数据类型均为 TIME。在 Codesys 中，时间格式必须严格遵守 T# 前缀规范，例如 T#100ms 或 T#1h。

2. 配置与调用步骤

在 Codesys 环境中调用 TON 功能块无需编写复杂算法，只需按以下步骤操作即可实现逻辑控制。

1. 声明 功能块实例变量。在变量表中添加一个新变量，数据类型选择 TON，例如命名为 Timer_Delay。
2. 拖拽 功能块到程序组织单元（POU）中。在网络编辑器中找到 TON 并将其放置在逻辑行上。
3. 连接 输入引脚 IN。将启动条件（如按钮信号 bStart）连接到 IN 端口。
4. 设置 预设时间 PT。在 PT 引脚输入标准时间格式，例如 T#5s 代表 5 秒延时。
5. 关联 输出引脚 Q 和 ET。将 Q 连接到控制负载的变量（如 bMotor_Run），将 ET 连接到监视变量（如 tCurrent_Time）。
6. 编译 项目代码。点击顶部菜单栏的编译按钮，确保无语法错误。
7. 登录 控制器进行调试。下载程序后在线监控变量状态，观察 ET 值的变化。

3. 逻辑状态流转分析

定时器的核心在于输入信号与输出信号的时间关系。当 IN 信号不稳定时，Q 输出会受到直接影响。以下流程图展示了 TON 内部的状态判断逻辑。

上图清晰表明，只有在 IN 持续为 TRUE 且 ET 累加到 PT 设定值时，Q 才会输出 TRUE。一旦 IN 中途变为 FALSE，无论 ET 累计了多少，都会立即跳回复位状态。

4. 结构化文本（ST）代码示例

在结构化文本编程语言中，调用 TON 功能块需要实例化并显式赋值参数。以下代码演示了如何实现一个 5 秒延时启动电机的逻辑。

PROGRAM Main
VAR
    bStartSwitch : BOOL;          (* 启动按钮信号 *)
    bMotorOutput : BOOL;          (* 电机控制输出 *)
    tElapsedTime : TIME;          (* 用于监视的流逝时间 *)
    Timer_Instance : TON;         (* 定时器实例 *)
END_VAR

(* 调用定时器功能块 *)
Timer_Instance(
    IN := bStartSwitch,           (* 连接启动信号 *)
    PT := T#5s,                   (* 设定延时 5 秒 *)
    Q => bMotorOutput,            (* 输出到电机控制 *)
    ET => tElapsedTime            (* 输出当前计时值 *)
);

(* 可选：手动复位逻辑，若需要强制停止 *)
IF bEmergencyStop THEN
    bStartSwitch := FALSE;
END_IF;

代码中 := 表示输入赋值，=> 表示输出读取。确保 Timer_Instance 变量在 VAR 区域已正确声明为 TON 类型，否则编译会报错。

5. 常见误区与排查

实际应用中，定时器不工作或逻辑异常通常由以下原因导致。按照以下清单逐一检查可快速解决问题。

1. 检查 时间格式写法。确保 PT 参数包含 T# 前缀，错误写法 5s 会导致编译失败，正确写法为 T#5s。
2. 验证 输入信号持续性。如果 IN 信号只是一个扫描周期的脉冲，定时器无法累计时间。使用 自锁电路或保持信号确保 IN 在延时期间持续为 TRUE。
3. 确认 任务周期设置。定时器的精度受限于 PLC 任务周期。如果任务周期设置为 100ms，那么毫秒级的延时设定可能无法精确触发。
4. 监控 变量状态。在线模式下观察 ET 值。如果 ET 始终为 0，说明 IN 信号未接通；如果 ET 在跳动但不到 PT 就归零，说明 IN 信号存在中断。
5. 避免 多重实例冲突。不要在多个不同的任务周期中调用同一个定时器实例，这会导致计时混乱。创建 独立的实例变量供每个逻辑段使用。
6. 注意 数据类型匹配。ET 输出是 TIME 类型，如果需要用于数学计算（如除以 1000 得到秒数），必须先进行类型转换，不能直接与 INT 类型运算。

对于需要断电保持的计时需求，TON 并不适用，应改用 TON_RETAIN 功能块。TON 仅在 PLC 运行且输入接通时计时，断电或输入断开均会清零。