Temporizadores y contadores en PLC: TON, TOF, TP y CTU

Respuesta corta

Los temporizadores de la IEC 61131-3 son bloques de función: TON retarda la conexión, TOF retarda la desconexión y TP genera un pulso de duración fija. Los contadores CTU, CTD y CTUD cuentan flancos hacia arriba, hacia abajo o ambos. Todos guardan memoria propia en su instancia.

Respuesta corta

Un temporizador mide cuánto tiempo lleva activa una condición; un contador suma eventos. En la IEC 61131-3 ambos son bloques de función: cada uno que se usa en el programa crea una instancia con sus propios datos internos (tiempo transcurrido, cuenta, estado). Los nombres estándar son TON, TOF y TP para el tiempo, y CTU, CTD y CTUD para el conteo. Cada fabricante añade variantes y sus propios nombres; revise el manual del modelo.

Temporizadores

Los tres bloques tienen una entrada de disparo (IN), un tiempo preseleccionado (PT), una salida booleana (Q) y el tiempo transcurrido (ET).

Bloque	Nombre	Comportamiento de Q
TON	Retardo a la conexión	Sube cuando IN lleva activa el tiempo PT; baja en cuanto IN baja
TOF	Retardo a la desconexión	Sube con IN; baja cuando IN lleva apagada el tiempo PT
TP	Pulso	Un pulso de duración PT ante un flanco ascendente de IN, sin importar si IN baja antes

Con TON, si IN baja antes de cumplirse PT, el tiempo transcurrido vuelve a cero; la acción solo ocurre si la condición persistió. Es el filtro natural para señales que fluctúan. Con TOF, la salida se mantiene un rato tras apagarse la causa: se usa en ventilación posterior a la parada de un equipo o en luces de escalera. Con TP, el pulso sale completo aunque la orden se retire, útil para accionar un solenoide durante un tiempo fijo.

Temporizadores del mando clásico

Los relés temporizadores de los tableros de mando eran de «retardo a la conexión» y «retardo a la desconexión». Esas funciones pasan sin cambios a los bloques TON y TOF. El arranque estrella-triángulo, por ejemplo, usa un TON para decidir cuándo pasar de estrella a triángulo, como se ve en arranque estrella-triángulo.

Contadores

Bloque	Nombre	Qué hace
CTU	Contador ascendente	Suma uno por cada flanco ascendente en CU; Q sube cuando la cuenta alcanza PV
CTD	Contador descendente	Resta uno por cada flanco en CD; Q sube cuando la cuenta llega a cero o menos
CTUD	Ascendente y descendente	Combina ambos; tiene salidas QU y QD

Todos tienen una entrada de reinicio (R en CTU, LD para cargar el valor en CTD). El valor presente (CV) puede leerse en el programa y mostrarse en una pantalla.

Los contadores trabajan con flancos, no con niveles. Una entrada que permanece alta no vuelve a sumar. Dos consecuencias prácticas: un sensor mecánico con rebote puede sumar de más, y un pulso más corto que el tiempo de scan puede perderse (ver ciclo de scan). Para frecuencias altas, los controladores ofrecen contadores rápidos por hardware.

Ejemplo ilustrativo: arranque secuencial de motores

Datos supuestos: tres motores de 15 kW, 400 V, que arrancan escalonados para no sumar sus corrientes de arranque. Con un arranque directo, el pico de cada motor sería de varias veces los 28 A nominales, y arrancar todos a la vez exigiría mucho de la red; vea arranque de motores grandes y caída de tensión.

Paso	Condición	Acción
1	Orden de marcha	Arranca el motor 1
2	TON1 con PT supuesto de 5 s, activado por el motor 1 en marcha	Arranca el motor 2
3	TON2 con PT supuesto de 5 s, activado por el motor 2 en marcha	Arranca el motor 3
Paro	Orden de paro	Se detienen en orden inverso con TOF o directamente

Los 5 s son un dato supuesto para el ejemplo; en un proyecto, el tiempo se fija con la aceleración real de cada carga, y se confirma midiendo. El mismo esquema se puede resolver con un SFC, como se explica en GRAFCET y SFC.

Otro uso típico del contador: una banda transporta cajas, un sensor genera un flanco por caja y un CTU con PV de 24 cierra el paquete. Una salida pulsa para desviar la banda y un reinicio pone la cuenta a cero.

Reglas para usarlos bien

Una instancia por función. Compartir un temporizador entre dos lógicas produce interferencias.
Ejecutar el bloque en cada ciclo. Si la rama que lo contiene se salta, el bloque se detiene, y el tiempo transcurrido queda congelado o se reinicia según el fabricante.
Tiempos como constantes con nombre, no números sueltos dentro del programa.
Resolución. El tiempo se mide con la base de la CPU; un TON de 10 ms con un scan de 20 ms no da precisión de 10 ms.
Acumular tiempos largos (horas de operación) con un contador alimentado por un pulso de reloj, no con un temporizador de horas.
Retención: decidir qué temporizadores y contadores sobreviven a un corte de tensión.

Aplicaciones frecuentes en instalaciones industriales

Función	Bloque	Descripción
Filtro de una señal ruidosa	TON	La condición debe mantenerse un tiempo antes de actuar
Retardo de parada de un ventilador	TOF	El ventilador sigue unos minutos después de apagar el equipo
Pulso de apertura de una válvula	TP	La válvula abre un tiempo fijo con cada orden
Intermitencia de una baliza	Dos TON cruzados	Un temporizador enciende, el otro apaga, en bucle
Conteo de piezas o ciclos	CTU	Una salida señala el lote completo
Horas de operación de un equipo	TON de un minuto más CTU	El mantenimiento se programa por horas reales
Vigilancia de realimentación	TON	Si el contactor no confirma en el tiempo previsto, se declara falla
Descarga de un tanque por unidades	CTD	Cuenta regresiva desde un valor cargado

La vigilancia de realimentación merece atención especial: es la forma más barata de detectar un contactor que no cerró, una válvula atascada o un sensor desconectado. El programa no da por cumplida la orden. Espera la confirmación del campo durante un tiempo máximo; si no llega, detiene la secuencia y avisa.

Qué mostrar al operador

Los valores preseleccionados de tiempos y conteos suelen ser parámetros de proceso que el operador o el ingeniero de planta ajustan desde la pantalla. Conviene limitar el rango permitido, proteger su modificación con niveles de acceso y registrar los cambios. Un tiempo de filtro llevado a cero por error puede anular una protección sin que se note.

Qué ocurre al arrancar y al detener el PLC

Al pasar de parada a ejecución, los temporizadores y contadores parten de su valor inicial o conservan el que tenían, según su configuración. Un temporizador que estaba contando cuando el controlador se detuvo no retoma el conteo de forma automática salvo que sea retentivo. Esa diferencia importa en secuencias largas: tras un corte de energía conviene que el proceso regrese a un estado conocido y no continúe con un tiempo a medias. Se documenta qué bloques son retentivos y por qué.

Errores frecuentes

Usar TON cuando hace falta TOF, y viceversa, por confundir qué se retarda.
Alimentar el TON con un pulso corto. El temporizador nunca llega a PT.
Reiniciar el contador con la misma condición que lo incrementa.
Contar con un nivel y no con un flanco.
Contar un sensor con rebote sin filtro ni temporización antirrebote.
Perder la cuenta en un corte de tensión por memoria no retentiva.
Usar temporizadores para sincronizar con el proceso en lugar de realimentación. Un retardo fijo oculta fallas; es mejor confirmar con el contacto auxiliar o el sensor de posición.
Duplicar la instancia en varias ramas con el mismo nombre.

Lista de verificación

Cada temporizador y contador tiene una instancia propia y nombrada.
El tipo de retardo (conexión, desconexión o pulso) corresponde a la función.
Los tiempos se confirmaron con el proceso real.
Los contadores usan flancos y tienen reinicio definido.
Los sensores con rebote tienen filtro.
Se definió qué datos son retentivos tras un corte de energía.
Los retardos críticos están acompañados de una confirmación de campo.
Los valores preseleccionados se pueden ajustar desde la HMI con protección de acceso.

Dudas técnicas frecuentes

¿Qué precisión tiene un temporizador?: depende de la base de tiempo de la CPU y del tiempo de scan; para tiempos cortos se usan tareas periódicas.
¿Cuántos temporizadores admite el PLC?: lo limita la memoria de la CPU, no un número fijo en la norma.
¿Se pueden combinar TON y TOF?: sí, por ejemplo para filtrar la apertura y la caída de una señal con tiempos distintos.
¿Existen temporizadores en el lenguaje de texto?: se llaman como funciones. Vea Structured Text: fundamentos.

Cómo le ayudamos

Los tiempos de un arranque escalonado, de una transferencia o de una secuencia se definen con datos del proceso y de la red, no con valores por defecto. En Tiza Group hacemos el estudio y el diseño del control, y luego probamos y ponemos en servicio la instalación. Vea diseño de ingeniería y estudios y pruebas y puesta en servicio, o escríbanos por contacto.

Guías relacionadas

Referencias

Hugh Jack, Automating Manufacturing Systems with PLCs (CC BY-NC-SA 3.0 US), capítulos de temporizadores y contadores.
IEC 61131-3, bloques de función estándar (norma de pago).
OpenPLC, documentación de bloques estándar.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre TON y TOF?

El TON retarda la activación: la salida sube cuando la entrada lleva activa el tiempo preseleccionado. El TOF retarda la desactivación: la salida sube con la entrada y baja cuando la entrada lleva ese tiempo apagada.

¿Por qué mi temporizador no cuenta?

Las causas habituales son que la entrada no se mantiene activa todo el tiempo, que el bloque está en una rama del programa que no se ejecuta o que se reinicia en cada ciclo. Con TON la entrada debe permanecer verdadera hasta cumplir el tiempo.

¿El contador cuenta niveles o flancos?

Cuenta flancos: un cambio de 0 a 1 en la entrada de conteo suma uno, sin importar cuánto dure el nivel alto. Por eso un sensor que parpadea o rebota puede sumar de más.

¿Se conserva el valor del contador tras un corte de energía?

Solo si la memoria del bloque está configurada como retentiva. Para producción acumulada o conteos que no pueden perderse, se declara retentiva y se guarda además en un registro de respaldo.