第2章S7-1200PLC的程序设计基础课件.ppt
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1、第第 2 章章S7-1200 PLC的程序设计基础的程序设计基础2.1 S7-1200的编程语言的编程语言国际标准国际标准IEC(国际电工委员会国际电工委员会)是为电子技术的所有领域制定全球标准的是为电子技术的所有领域制定全球标准的国际组织。国际组织。IEC 61131是是PLC的国际标准,其中第三部分的国际标准,其中第三部分IEC 61131-3是是PLC的编程语言标准。的编程语言标准。 IEC 61131-3是世界上第一个,也是至今唯一是世界上第一个,也是至今唯一的工业控制系统的编程语言标准,已经成为的工业控制系统的编程语言标准,已经成为DCS、IPC、FCS、SCADA和运动控制系统事实
2、上的软件标准。和运动控制系统事实上的软件标准。IEC 61131-3的的5种编程语言:指令表种编程语言:指令表(Instruction List)、结构文、结构文本本(Structured Text, ST)、梯形图、梯形图(Ladder Diagram, LD)、功能、功能块图块图(Function Block Diagram, FBD)、顺序功能图、顺序功能图(Sequential Function Chart, SFC)。2.1 S7-1200的编程语言的编程语言梯形图和功能块图梯形图和功能块图梯形图梯形图(LAD)是使用得最多的是使用得最多的PLC图形编程语言,由触点、线圈图形编程语言
3、,由触点、线圈和用方框表示的指令框组成。和用方框表示的指令框组成。触点和线圈组成的电路称为程序段触点和线圈组成的电路称为程序段(network,网络,网络),Step 7 Basic自动为程序段编号。自动为程序段编号。功能块图功能块图(FBD)使用类似于数字电路的图形逻辑来表示控制逻辑。使用类似于数字电路的图形逻辑来表示控制逻辑。2.2 系统存储区与数据类型系统存储区与数据类型物理存储器物理存储器PLC使用的物理存储器类型:使用的物理存储器类型:RAM, ROM, Flash EPROM(简称为简称为FEPROM)装载存储器:非易失性的存储区,用于保存用户程序、数据和组装载存储器:非易失性的存
4、储区,用于保存用户程序、数据和组态信息。所有的态信息。所有的CPU都有内部的装载存储器,都有内部的装载存储器,CPU插入存储卡后,插入存储卡后,用存储卡做装载存储器。类似于计算机的硬盘,具有断电保持功用存储卡做装载存储器。类似于计算机的硬盘,具有断电保持功能。能。工作存储器:集成在工作存储器:集成在CPU中的高速存取的中的高速存取的RAM。类似于计算机的。类似于计算机的内存,断电时内容丢失。内存,断电时内容丢失。断电保持存储器:用来防止在电源关闭时丢失数据,可以用不同断电保持存储器:用来防止在电源关闭时丢失数据,可以用不同方法设置变量的断电保持功能。方法设置变量的断电保持功能。存储卡:可选的存
5、储卡用来存储用户程序,或用于传送程序。存储卡:可选的存储卡用来存储用户程序,或用于传送程序。2.2 系统存储区与数据类型系统存储区与数据类型基本数据类型基本数据类型变量类型符号位数取值范围常数举例位Bool11,0TRUE,FALSE或1,0字节Byte816#0016#FF16#12,16#AB字Word1616#000016#FFFF16#ABCD,16#0001双字DWord3216#0000000016#FFFFFFFF16#02468ACE字符Char816#0016#FFA, t, 有符号字节SInt8-128127123, -123整数Int16-3276832767123, -
6、123双整数Dint32-21474836482147483647123, -123无符号字节USInt80255123无符号整数UInt16065535123无符号双整数UDInt3204294967295123浮点数(实数)Real321.17549510-383.402823 103812.45, -3.4, -1.2E+3双精度浮点数LReal642.2250738585072020 10-308 1.7976931348623157 1030812345.12345-1,2E+40时间Time321T#-24d20h31m23s648ms T#24d20h31m23s648msT#1
7、d_2h_15m_30s_45ms2.2 系统存储区与数据类型系统存储区与数据类型字节,字节字节,字节.位寻址位寻址“字节字节. 位位”寻址方式寻址方式 :如:如I3.2,首位字母表示存储器标识符,首位字母表示存储器标识符,I表示输入过程映像区表示输入过程映像区8位二进制数组成位二进制数组成1个字节个字节(Byte):以起始字节的地址作为字和双字的地址。以起始字节的地址作为字和双字的地址。起始字节为最高位的字节。起始字节为最高位的字节。2.2 系统存储区与数据类型系统存储区与数据类型字,双字寻址字,双字寻址MW100MD10032位的浮点数又称为实数位的浮点数又称为实数(Real)。浮点数的优
8、点是用很小的存。浮点数的优点是用很小的存储空间储空间(4B)表示非常大和非常小的数。表示非常大和非常小的数。PLC输入和输出的数值大多是整数,例如模拟量输入和输出值,输入和输出的数值大多是整数,例如模拟量输入和输出值,用浮点数来处理这些数据需要进行整数和浮点数之间的转换,用浮点数来处理这些数据需要进行整数和浮点数之间的转换,浮点数的运输速度不及整数的运算速度慢一些。浮点数的运输速度不及整数的运算速度慢一些。在编程软件中,用十进制小数来表示浮点数,例如在编程软件中,用十进制小数来表示浮点数,例如50是整数,是整数,50.0为浮点数。为浮点数。2.2 系统存储区与数据类型系统存储区与数据类型浮点数
9、浮点数 2.2 系统存储区与数据类型系统存储区与数据类型系统存储系统存储区区 存储区存储区描述描述强制强制保持保持过程映像输入过程映像输入(I)在扫描循环开始时,从物理输入复制的输在扫描循环开始时,从物理输入复制的输入值入值YesNo物理输入物理输入(I_:P)通过该区域立即读取物理输入通过该区域立即读取物理输入NoNo过程映像出过程映像出(Q)在扫描循环开始时,将输出值写入物理输在扫描循环开始时,将输出值写入物理输出出YesNo物理输出物理输出(Q_:P)通过该区域立即写物理输出通过该区域立即写物理输出NoNo位存储器位存储器(M)用于存储用户程序的中间运算结果或标志用于存储用户程序的中间运
10、算结果或标志位位NoYes临时局部存储器临时局部存储器(L)块的临时局部数据,只能供块内部使用,块的临时局部数据,只能供块内部使用,只可以通过符合方式来访问只可以通过符合方式来访问NoNo数据块数据块(DB)数据存储器与数据存储器与FB的参数存储器的参数存储器NoYes2.3 位逻辑指令位逻辑指令常开触点、常闭触点、取反触点常开触点、常闭触点、取反触点输出线圈、取反输出线圈输出线圈、取反输出线圈复位、置位复位、置位区域置位、区域复位区域置位、区域复位复位优先锁存器、置位优先锁存器复位优先锁存器、置位优先锁存器上升沿检测触点、下降沿检测触点上升沿检测触点、下降沿检测触点上升沿检测线圈、下降沿检测
11、线圈上升沿检测线圈、下降沿检测线圈上升沿触发器、下降沿触发器上升沿触发器、下降沿触发器2.3 位逻辑指令位逻辑指令置位复位指令置位复位指令最主要的特点是有记忆和保持功能。最主要的特点是有记忆和保持功能。2.3 位逻辑指令位逻辑指令多点置位复位指令多点置位复位指令多点置位指令将指定的地址开始的连续若干个地址置位多点置位指令将指定的地址开始的连续若干个地址置位(变为变为1状态并保持状态并保持)。多点复位指令将指定的地址开始的连续若干个地址复位多点复位指令将指定的地址开始的连续若干个地址复位(变为变为0状态并保持状态并保持)。2.3 位逻辑指令位逻辑指令复位优先、置位优先锁存器复位优先、置位优先锁存
12、器复位优先锁存器置位优先锁存器SR1输出位RS1输出位00保持前一状态00保持前一状态010100101011110001复位优先锁存器、置位优先锁存器:输出线圈可选2.3 位逻辑指令位逻辑指令边缘检测触点指令边缘检测触点指令如果输入信号如果输入信号I0.6由由0变为变为1状态状态(即输入信号即输入信号I0.6的上升沿的上升沿),则,则该触点接通一个扫描周期。该触点接通一个扫描周期。触点下面的触点下面的M4.3为边缘存储位,用来存储上一个扫描循环是为边缘存储位,用来存储上一个扫描循环是I0.6的状态,通过比较输入信号的当前状态和上一次循环的状态的状态,通过比较输入信号的当前状态和上一次循环的状
13、态来检测信号的边沿。边沿存储位的地址只能在程序中使用一次,来检测信号的边沿。边沿存储位的地址只能在程序中使用一次,它的状态不能在其他地方被改写。只能使用它的状态不能在其他地方被改写。只能使用M、全局、全局DB和静态和静态局部变量来作边沿存储位,不能使用临时局部数据或局部变量来作边沿存储位,不能使用临时局部数据或I/O变量来变量来作边沿存储位。作边沿存储位。2.3 位逻辑指令位逻辑指令边缘检测线圈指令边缘检测线圈指令边缘检测线圈指令:边缘检测线圈指令:上升沿检测线圈仅在流进该线圈的能流的上升沿,输出位上升沿检测线圈仅在流进该线圈的能流的上升沿,输出位M6.1为为1状态,状态,M6.2为边沿存储位
14、。为边沿存储位。在在I0.7的上升沿,的上升沿,M6.1的常开触点闭合一个扫描周期,使的常开触点闭合一个扫描周期,使M6.6置位,在置位,在I0.7的下降沿,的下降沿,M6.3的常开触点闭合一个扫描周期,使的常开触点闭合一个扫描周期,使M6.6复位。复位。2.3 位逻辑指令位逻辑指令P_TRIG与与N_TRIG指令指令在流进在流进P_TRIG指令的指令的CLK输入端的能流的上升沿,输入端的能流的上升沿,Q端输出一个端输出一个扫描周期的能流,使扫描周期的能流,使M8.1置位,方框下面的置位,方框下面的M8.0是脉冲存储器位。是脉冲存储器位。P_TRIG指令与指令与N_TRIG指令不能放在电路的开
15、始处和结束处。指令不能放在电路的开始处和结束处。2.3 位逻辑指令位逻辑指令3种边沿检测指令的功能种边沿检测指令的功能以上升沿检测为例:以上升沿检测为例:在在P触点指令中,触点上面的地址的上升沿,该触点接通一个扫触点指令中,触点上面的地址的上升沿,该触点接通一个扫描周期,因此描周期,因此P触点用于检测触点上面地址的上升沿,并且直接触点用于检测触点上面地址的上升沿,并且直接输出上升沿脉冲。输出上升沿脉冲。在在P线圈的能流的上升沿,线圈上面的地址在一个扫描周期为线圈的能流的上升沿,线圈上面的地址在一个扫描周期为1状状态,因此态,因此P线圈用于检测能流的上升沿,并用线圈上面的地址来线圈用于检测能流的
16、上升沿,并用线圈上面的地址来输出上升沿脉冲。输出上升沿脉冲。P_TRIG指令用于检测能流的上升沿,并且直接输出上升沿脉冲。指令用于检测能流的上升沿,并且直接输出上升沿脉冲。如果如果P_TRIG指令左边只有指令左边只有I1.0触点,可以用触点,可以用I1.0的的P触点来代替触点来代替P_TRIG指令。指令。2.3 位逻辑指令位逻辑指令故障信息显示电路举例故障信息显示电路举例 1/2设计故障信息显示电路,从故障信号设计故障信息显示电路,从故障信号I0.0的上升沿开始,的上升沿开始,Q0.7控控制的指示灯以制的指示灯以1Hz的频率闪烁。操作人员按复位按钮的频率闪烁。操作人员按复位按钮I0.1后,如果
17、后,如果故障已经消失,则指示灯灭,如果没有消失,则指示灯转为常亮,故障已经消失,则指示灯灭,如果没有消失,则指示灯转为常亮,直至故障消失。直至故障消失。2.3 位逻辑指令位逻辑指令故障信息显示电路举例故障信息显示电路举例 2/22.4 定时器指令定时器指令定时器的基本功能定时器的基本功能 1/2使用定时器指令可创建编程的时间延迟,使用定时器指令可创建编程的时间延迟,S7-1200 PLC有有4种定种定时器:时器:TP: 脉冲定时器可生成具有预设宽度时间的脉冲。脉冲定时器可生成具有预设宽度时间的脉冲。 TON:接通延迟定时器输出:接通延迟定时器输出Q在预设的延时过后设置为在预设的延时过后设置为
18、ON。 TOF:关断延迟定时器输出:关断延迟定时器输出 Q 在预设的延时过后重置为在预设的延时过后重置为 OFF。 TONR:保持型接通延迟定时器输出在预设的延时过后设置:保持型接通延迟定时器输出在预设的延时过后设置为为ON。在使用。在使用 R 输入重置经过的时间之前,会跨越多个定时时输入重置经过的时间之前,会跨越多个定时时段一直累加经过的时间。段一直累加经过的时间。 RT:通过清除存储在指定定时器背景数据块中的时间数据:通过清除存储在指定定时器背景数据块中的时间数据来重置定时器。来重置定时器。 每个定时器都使用一个存储在数据块中的结构来保存定时器数每个定时器都使用一个存储在数据块中的结构来保
19、存定时器数据。据。 在编辑器中放置定时器指令时可分配该数据块。在编辑器中放置定时器指令时可分配该数据块。 2.4 定时器指令定时器指令定时器的基本功能定时器的基本功能 2/22.4 定时器指令定时器指令定时器的输入输出参数定时器的输入输出参数 1/4TP、TON 和和 TOF 定时器具有相同的输入和定时器具有相同的输入和输出参数。输出参数。 TONR 定时器具有附加的复位输入参数定时器具有附加的复位输入参数 R。 可创建自己的可创建自己的“定时器名称定时器名称”来命名定时器来命名定时器数据块,还可以描述该定时器在过程中的用数据块,还可以描述该定时器在过程中的用途。途。 RT 指令可重置指定定时
20、器的定时器数据。指令可重置指定定时器的定时器数据。 2.4 定时器指令定时器指令定时器的输入输出参数定时器的输入输出参数 2/4参数参数数据类型数据类型说明说明INBool启用定时器输入启用定时器输入RBool将将 TONR 经过的时间重置为零经过的时间重置为零PT (Preset Time)Bool预设的时间值输入预设的时间值输入QBool定时器输出定时器输出ET (Elapsed Time) Time经过的时间值输出经过的时间值输出定时器数据块定时器数据块DB指定要使用指定要使用 RT 指令复位的定时器指令复位的定时器参数参数 IN从从0变为变为1将启动将启动TP、TON 和和 TONR,
21、从,从1变变0 将启动将启动 TOF。 ET 为定时开始后经过的时间,或称为已耗时间值为定时开始后经过的时间,或称为已耗时间值(可以不为可以不为ET指指定地址定地址),它们的数值类型为,它们的数值类型为32位的位的Time,单位为,单位为ms,最大定时,最大定时时间为时间为T#24D_20H_31M_23S_647MS。2.4 定时器指令定时器指令定时器的输入输出参数定时器的输入输出参数 3/4IEC定时器和定时器和IEC计数器属于功能块,调用时需要指定配套的背计数器属于功能块,调用时需要指定配套的背景数据块,定时器和计数器指令的数据保存在背景数据块中。景数据块,定时器和计数器指令的数据保存在
22、背景数据块中。在梯形图中输入定时器指令时,打开右边的指令窗口将在梯形图中输入定时器指令时,打开右边的指令窗口将“定时器定时器操作操作”文件夹中的定时器指令拖放到梯形图中适当的位置,在出文件夹中的定时器指令拖放到梯形图中适当的位置,在出现的现的“调用选项调用选项”对话框中修改将要生成的背景数据块的名称,对话框中修改将要生成的背景数据块的名称,或采用默认的名称。点击或采用默认的名称。点击“确定确定”按钮,自动生成数据块。按钮,自动生成数据块。2.4 定时器指令定时器指令定时器的输入输出参数定时器的输入输出参数 4/4定时器定时器 PT 和和 IN 参数值变化参数值变化 TPl定时器运行期间,更改定
23、时器运行期间,更改 PT 没有任何影响。没有任何影响。l定时器运行期间,更改定时器运行期间,更改 IN 没有任何影响。没有任何影响。TONl定时器运行期间,更改定时器运行期间,更改 PT 没有任何影响。没有任何影响。 l定时器运行期间,将定时器运行期间,将 IN 更改为更改为 FALSE 会复位并停止定时器。会复位并停止定时器。 TOFl定时器运行期间,更改定时器运行期间,更改 PT 没有任何影响。没有任何影响。 l定时器运行期间,将定时器运行期间,将 IN 更改为更改为 TRUE 会复位并停止定时器。会复位并停止定时器。TONRl定时器运行期间更改定时器运行期间更改PT没有任何影响,但对定时
24、器中断后继续运没有任何影响,但对定时器中断后继续运行会有影响。行会有影响。 l定时器运行期间将定时器运行期间将IN更改为更改为 FALSE 会停止定时器但不会复位定时会停止定时器但不会复位定时器。器。 l将将 IN 改回改回 TRUE 将使定时器从累积的时间值开始定时。将使定时器从累积的时间值开始定时。 2.4 定时器指令定时器指令脉冲定时器脉冲定时器TP时序图时序图2.4 定时器指令定时器指令接通延时定时器接通延时定时器TON时序图时序图2.4 定时器指令定时器指令断开延时定时器断开延时定时器TOF时序图时序图2.4 定时器指令定时器指令保持型接通延时定时器保持型接通延时定时器TONR时序图
25、时序图2.4 定时器指令定时器指令举例举例 1/6用接通延时定时器设计周期和占空比可调的振荡电路。用接通延时定时器设计周期和占空比可调的振荡电路。M2.7只接通一个扫描周期,振荡电路实际上是一个有正反馈的电只接通一个扫描周期,振荡电路实际上是一个有正反馈的电路,两个定时器的输出路,两个定时器的输出Q分别控制对方的输入分别控制对方的输入IN,形成了正反馈。,形成了正反馈。振荡电路的高、低电平时间分别由两个定时器的振荡电路的高、低电平时间分别由两个定时器的PT值确定。值确定。2.4 定时器指令定时器指令举例举例 2/62.4 定时器指令定时器指令举例举例 3/6用3种定时器设计卫生间冲水控制电路。
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- S7 1200 PLC 程序设计 基础 课件
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