每周一个编程小例子：设备安全计时功能

By jzgkchina

September 6, 2026

引言

在工业自动化领域，安全是最重要的考虑因素之一。随着自动化设备和系统的复杂性增加，确保设备运行过程中的安全性显得尤为重要。FB_SafetyTimer功能块是一种用于监控和控制安全条件的工具，它通过计时器的方式来确保系统在安全时间范围内运行。如果超出这一时间限制或安全条件不满足，系统将采取相应的措施以保护人员和设备的安全。本文将详细介绍这一功能块的代码实现、应用场景以及其潜在的拓展思考。

程序代码及介绍

下面是完整的 PLC 程序代码(代码基于 CodeSys 平台的 ST 语言)：


FUNCTION_BLOCK FB_SafetyTimer
VAR_INPUT
    SafetyCondition : BOOL; // 安全条件
    StartTimer : BOOL;     // 启动计时
    ResetTimer : BOOL;     // 复位计时
    MaxSafeTime : TIME := T#1h; // 最大安全时间
    WarningTime : TIME := T#50m; // 警告时间
END_VAR
VAR_OUTPUT
    TimerRunning : BOOL;   // 计时运行中
    TimeElapsed : TIME;    // 已用时间
    TimeRemaining : TIME;  // 剩余时间
    SafetyOK : BOOL;       // 安全状态
    WarningActive : BOOL;  // 警告激活
END_VAR
VAR
    Timer : TON;           // 安全计时器
    TimerActive : BOOL;    // 计时激活
    LastStart : BOOL;      // 上次启动状态
END_VAR
// 启动计时检测
IF StartTimer AND NOT LastStart AND SafetyCondition THEN
    TimerActive := TRUE;
    Timer(IN := TRUE, PT := MaxSafeTime);
END_IF
// 计时控制
IF TimerActive THEN
    TimerRunning := TRUE;
    TimeElapsed := Timer.ET;
    TimeRemaining := MaxSafeTime - TimeElapsed;
    // 安全状态判断
    IF NOT SafetyCondition THEN
        SafetyOK := FALSE;
        TimerActive := FALSE;
        Timer(IN := FALSE);
    ELSIF TimeElapsed >= MaxSafeTime THEN
        SafetyOK := FALSE;  // 超时不安全
        WarningActive := FALSE;
    ELSIF TimeElapsed >= WarningTime THEN
        SafetyOK := TRUE;   // 仍安全但接近极限
        WarningActive := TRUE;
    ELSE
        SafetyOK := TRUE;
        WarningActive := FALSE;
    END_IF
ELSE
    TimerRunning := FALSE;
    TimeElapsed := T#0s;
    TimeRemaining := MaxSafeTime;
    SafetyOK := SafetyCondition;
    WarningActive := FALSE;
END_IF
// 复位处理
IF ResetTimer THEN
    TimerActive := FALSE;
    Timer(IN := FALSE);
    TimeElapsed := T#0s;
    TimeRemaining := MaxSafeTime;
END_IF
LastStart := StartTimer;

功能解析

输入变量：

SafetyCondition：布尔值，表示当前的安全条件是否满足。
StartTimer：布尔值，用于启动计时器。
ResetTimer：布尔值，用于复位计时器。
MaxSafeTime：最大安全时间，默认为 1 小时。
WarningTime：警告时间，默认为 50 分钟。

输出变量：

TimerRunning：布尔值，指示计时器是否正在运行。
TimeElapsed：已用时间，显示计时器经过的时间。
TimeRemaining：剩余时间，显示距离最大安全时间的倒计时。
SafetyOK：布尔值，指示安全状态是否良好。
WarningActive：布尔值，指示警告是否被激活。

逻辑流程：

当StartTimer被触发且SafetyCondition满足时，计时器开始计时。
如果计时器正在运行，程序会检查安全条件和已用时间，更新安全状态和警告状态。
如果安全条件不满足，计时器将停止，并设置安全状态为不安全。
用户可以通过ResetTimer复位计时器，清除计时状态和已用时间。

应用场景

功能块适用于多种需要安全监控的场合，主要包括：

工业机械设备：在复杂机械设备的操作过程中，确保机器在安全条件下运行，避免事故发生。

自动化生产线：生产线上的自动化设备需要对安全时间进行监控，确保在规定时间内完成关键操作，避免因故障导致的停机或损失。

机器人操作：在机器人工作过程中，监控其活动时间，确保在安全范围内运行，防止过度疲劳或机械故障。

测试与实验：在科学实验中，使用该计时器监控实验过程中的安全条件，确保实验结果的可靠性和安全性。

拓展思考

随着工业自动化的发展，FB_SafetyTimer功能块可以进一步拓展，以适应更复杂的应用需求：

多条件监控：扩展功能块以支持多个安全条件的同时监控，提高系统的适应能力。

联网监控：结合 IoT 技术，将安全状态和计时信息上传至云端，实现远程监控和管理。

数据记录：增加数据记录功能，保存每次计时的历史记录，为后续分析和优化提供依据。

用户界面集成：为功能块开发友好的用户界面，使操作人员能够方便地配置和监控安全状态。

总结

FB_SafetyTimer功能块是一个强大的工具，能够有效地监控和控制工业自动化系统中的安全条件。通过精确的计时管理，它帮助工程师确保设备在安全范围内运行，从而保护人员和设备的安全。随着技术的不断发展，这一功能块的应用前景将更加广泛，成为智能制造时代不可或缺的安全保障。

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欢迎大家在评论区提一些标准功能块的需求，如果合适，我们会在以后的文章中与大家分享。

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