plc參考書第3章logix5000編程基礎(chǔ)

1、3.1.1、可編程控制器編程語言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC-國(guó)際電工委員會(huì)為電子技術(shù)的所有領(lǐng)域制訂全球標(biāo)準(zhǔn)的世界性組織。IEC1131-可編程控制器標(biāo)準(zhǔn),1994年5月公布,IEC1131-3是可編程控制器的編程語言標(biāo)準(zhǔn)。IEC1131-3 詳細(xì)地說明了句法、語義和下述5種編程語言表達(dá)方式1 順序功能圖 （Sequential Function Chart）2 梯形圖 （Ladder Diagram）3 功能塊圖 （Function Block Diagram）4 指令表 （Instruction List）5 結(jié)構(gòu)文本 （Structured Text） 3.1 PLC編程語言 3.1.2、編程語言簡(jiǎn)

2、介1.順序功能圖（SFC） 一種位于其它語言之上的圖形語言，用來編制順序控制程序。順序功能圖提供了一種組織程序的圖形化方法，在順序功能圖中可以用別的語言嵌套編程。步、轉(zhuǎn)換和動(dòng)作是順序功能圖中的三種主要元件?？梢杂庙樞蚬δ軋D來描述系統(tǒng)的功能，根據(jù)它可以很容易地畫出梯形圖程序。 3.1 PLC編程語言 2. 梯形圖（LAD）梯形圖最接近于繼電器接觸器控制系統(tǒng)的電路原理圖，直觀易懂，很容易被熟悉繼電器控制的電氣技術(shù)人員掌握，是應(yīng)用最多的一種編程語言。梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和用方框圖表示的功能塊組成。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，如外部的開關(guān)、按鈕和內(nèi)部條件等。線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果，用來控制外部的指示燈、交流

3、接觸器和內(nèi)部輸出條件等。功能塊用來表示定時(shí)器、計(jì)數(shù)器或者數(shù)學(xué)運(yùn)算等附加指令。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借助繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)垂直母線之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓, 某些PLC編程軟件的梯形圖中省略了右側(cè)的垂直母線，當(dāng)圖中的I0.1與I0.2觸點(diǎn)接通，或M0.3與I0.2的觸點(diǎn)接通時(shí)，有一個(gè)假想的“能流”（Power Flow ）流過Q1.1的線圈。利用這一能流的概念，可以幫助我們更好的理解和分析梯形圖，能流只能從左向右流動(dòng)。 觸點(diǎn)和線圈組成的獨(dú)立電路稱為一個(gè)梯級(jí)（RUNG，在STEP7中稱為網(wǎng)絡(luò)NETWORK），梯形圖中，程序的邏輯運(yùn)算是按從左到右的方向執(zhí)行，與能

4、流的方向一致。各梯級(jí)按從上到下的順序執(zhí)行，執(zhí)行完所有梯級(jí)后，返回最上面的網(wǎng)絡(luò)重新執(zhí)行。 3.1 PLC編程語言 3. 功能塊圖（FBD）功能塊圖是一種圖形化的編程方式，通過放置功能塊，并用連線連接功能塊的輸入輸出至程序變量或其他功能塊形成程序，是一種比梯形圖高級(jí)的編程語言。 3.1 PLC編程語言 4. 語句表STL這是一種采用類似匯編語言助記符的形式編寫PLC程序的方法, 可編程序控制器編程軟件提供一組指令，由這些指令組成的程序稱指令表程序或語句表程序。語句表程序比較適合熟悉可編程序控制器和邏輯程序設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員，語句表可以實(shí)現(xiàn)某些不能用梯形圖或功能圖實(shí)現(xiàn)的功能。5. 結(jié)構(gòu)文本STL

5、（STRUCT TEXT）結(jié)構(gòu)文本是為IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用高級(jí)語言，它類似BASIC語言或PASCAL語言，具有賦值、條件語句、循環(huán)語句等高級(jí)語言功能，使用方便，當(dāng)需要進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算和處理大量數(shù)據(jù)時(shí)，才用這種編程語言，使用它可以大大節(jié)省編程時(shí)間。 3.1 PLC編程語言 3.2.1、控制器中的軟件構(gòu)成LOGIX5000控制器操作系統(tǒng)是一個(gè)有優(yōu)先級(jí)的多任務(wù)系統(tǒng)控制器中的程序被劃分為任務(wù)(Task)程序(Program)例程(Routine)控制器中的軟件構(gòu)成如下圖 3.2 RSLogix5000編程基本概念軟件界面 3.2 RSLogix5000編程基本概念控制器中的用戶程序Tas

6、k8Task1Program1Program32控制器錯(cuò)誤處理程序Main RoutineFault RoutineOther RoutinesProgram(local) TagsConfigurationStatusWatchDogController(Global) TagsI/O DataSystem-Shared Data3.3.1、任務(wù)定義按程序執(zhí)行方式的不同將程序劃分成不同性質(zhì)的任務(wù)（TASK）。連續(xù)性任務(wù)周期性任務(wù)或基于事件的任務(wù)。 CompactLogix控制器支持的任務(wù)數(shù)量1769-L35E ,L43E支持8個(gè)任務(wù)L32E支持6個(gè)任務(wù)，一個(gè)控制器程序中只能有一個(gè)連續(xù)型任務(wù)。

7、創(chuàng)建工程后，主任務(wù)（Main Task)被自動(dòng)創(chuàng)建并被定義成連續(xù)任務(wù)。 3.3 任務(wù)（Task）3.3.2 、任務(wù)優(yōu)先級(jí)(Priority)任務(wù)優(yōu)先級(jí)概念控制器中的每個(gè)任務(wù)都有一個(gè)優(yōu)先級(jí)。LOGIX5000支持15個(gè)優(yōu)先級(jí)。1為最高，15為最低當(dāng)多個(gè)任務(wù)被觸發(fā)時(shí)，操作系統(tǒng)使用優(yōu)先級(jí)來決定該執(zhí)行哪個(gè)任務(wù)。用戶可以組態(tài)周期性任務(wù)從最低優(yōu)先級(jí)15到最高優(yōu)先級(jí)1高優(yōu)先級(jí)任務(wù)都會(huì)中斷任何低優(yōu)先級(jí)任務(wù)。連續(xù)性任務(wù)具有最低的優(yōu)先級(jí)，它經(jīng)常被周期性任務(wù)中斷。 3.3 任務(wù)（Task）I/O數(shù)據(jù)處理任務(wù)CompactLogix控制器使用一個(gè)專用的周期性任務(wù)以優(yōu)先級(jí)7處理I/O數(shù)據(jù)。這個(gè)周期性任務(wù)以RPI （請(qǐng)求

8、信息包間隔）速度執(zhí)行，該RPI是用戶為CompactBus組態(tài)的，并且最快可達(dá)每1ms一次。該周期性任務(wù)的全部執(zhí)行時(shí)間為它掃描已組態(tài)的I/O模塊的時(shí)間。任務(wù)組態(tài)會(huì)影響控制器如何接收I/O數(shù)據(jù)。優(yōu)先級(jí)為1到6的任務(wù)優(yōu)先于專用的I/O任務(wù)。在這個(gè)優(yōu)先級(jí)范圍的任務(wù)會(huì)影響I/O的處理時(shí)間。如果用戶組態(tài)I/O RPI為1ms，組態(tài)優(yōu)先級(jí)1到6 的任務(wù)需要500s執(zhí)行完并且按預(yù)定每毫秒都運(yùn)行。這需要專用于I/O的任務(wù)在500s內(nèi)就完成掃描組態(tài)I/O的任務(wù)。 3.3 任務(wù)（Task）任務(wù)優(yōu)先級(jí)總結(jié)A優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)中斷所有優(yōu)先級(jí)低的任務(wù)。B專用于I/O任務(wù)可以被優(yōu)先級(jí)為1到6的任務(wù)中斷。專用于I/O任務(wù)可以

9、中斷優(yōu)先級(jí)為8到15的任務(wù)。這個(gè)任務(wù)按CompactLogix系統(tǒng)預(yù)定的RPI速率運(yùn)行。C連續(xù)性任務(wù)運(yùn)行在最低的優(yōu)先級(jí)，它可以被所有其它的任務(wù)中斷。D一個(gè)低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)可以被高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)中斷很多次。E如果沒有高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)運(yùn)行，那么當(dāng)連續(xù)性任務(wù)完成一次全掃描之后會(huì)立刻自動(dòng)重新啟動(dòng)。 3.2 RSLogix5000編程基本概念 3.3 任務(wù)（Task）每個(gè)程序包含一個(gè)局部數(shù)據(jù)區(qū)（稱為Program Tags)，主例程（Main Routine)、子例程(SubRoutine)和錯(cuò)誤處理例程（Fault Routine)。程序非常適合于多個(gè)程序員同時(shí)開發(fā)一個(gè)項(xiàng)目的情況，由于每個(gè)程序有自己的獨(dú)立局

10、部變量，不必?fù)?dān)心變量被重復(fù)定義。或者將控制不同設(shè)備的部分使用不同的程序?qū)崿F(xiàn)主程序在工程創(chuàng)建時(shí)自動(dòng)定義。每個(gè)任務(wù)可以最大安排32個(gè)程序。分配給一個(gè)任務(wù)的程序總是按順序執(zhí)行。不屬于任何任務(wù)的程序被顯示為非預(yù)定程序。程序只能在控制器項(xiàng)目管理器中出現(xiàn)一次，不能被多個(gè)任務(wù)共享。在控制器掃描程序之前，用戶必須在任務(wù)中指定（預(yù)定）程序。 3.4 程序（Program）例程是用一種編程語言編寫的邏輯指令的集合。每個(gè)程序都有一個(gè)主例程。當(dāng)控制器觸發(fā)相關(guān)的任務(wù)或調(diào)用相關(guān)的程序時(shí)主例程是第一個(gè)被執(zhí)行的例程。使用調(diào)用指令如Jump to Subroutine（JSR）調(diào)用其它例程。用戶也可以指定一個(gè)可選的程序故障例程

11、。如果在相關(guān)程序的任何例程中發(fā)生指令執(zhí)行故障時(shí)控制器將執(zhí)行此例程。一個(gè)程序中的例程數(shù)量?jī)H受PLC內(nèi)存的限制。主例程在工程創(chuàng)建時(shí)自動(dòng)定義在主任務(wù)的主程序中。 3.2 RSLogix5000編程基本概念 3.5 例程（Routine） 3.5 例程（Routine）3.6.1 數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型SINT、INT、DINT、BOOL、REAL復(fù)合數(shù)據(jù)類型數(shù)組，最多三維。數(shù)據(jù)元素可為基本數(shù)據(jù)類型或結(jié)構(gòu)。自定義結(jié)構(gòu)，可以使用基本數(shù)據(jù)類型創(chuàng)建結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中的數(shù)組只能是一維數(shù)據(jù)。獨(dú)立的基本數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)標(biāo)簽將占用4個(gè)字節(jié)32位內(nèi)存空間。對(duì)SINT、INT類型，控制器總是轉(zhuǎn)換成DINT進(jìn)行運(yùn)算，再返回SINT

12、和INT。3.6數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型內(nèi)存空間分配3.6 .1 數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)類型的選擇數(shù)值或數(shù)組索引變量使用DINT浮點(diǎn)數(shù)和模擬量使用REALSINT、INT型主要用于自定義結(jié)構(gòu)和與不支持DINT類型的外部設(shè)備通訊的情況將BOOL型值組合成DINT數(shù)組以充分利用PLC內(nèi)存，同時(shí)也使位變量值能夠利用FBC、DDT指令存取。3.6.2數(shù)組數(shù)組用于存儲(chǔ)具有相同存儲(chǔ)類型的一組數(shù)據(jù)，控制器為數(shù)組分配一塊連續(xù)的存儲(chǔ)空間?？梢远x一維、二維或三維數(shù)組自定義結(jié)構(gòu)中只能包含一維數(shù)組做為結(jié)構(gòu)成員。數(shù)組下標(biāo)從0開始例 Tag Name Type一維數(shù)組 Array1 DINT7二維數(shù)組 Array2 DINT3，5

13、三維數(shù)組 Array3 DINT2，3，7BOOL96占12字節(jié)SINT10 占12字節(jié)，其中兩字節(jié)空閑INT5占12字節(jié)，其中兩字節(jié)空閑DINT3占12字節(jié)，REAL3占12字節(jié)數(shù)組的間接尋址間接尋址比直接尋址速度慢可以使用表達(dá)式作為索引，例如：MyArray10+MyIndex使用DINT類型的TAG作為索引可以使執(zhí)行速度更快3.6.3、自定義結(jié)構(gòu)自定義結(jié)構(gòu)可以將多種數(shù)據(jù)類型的變量組合在一個(gè)結(jié)構(gòu)中。當(dāng)使用BOOL、SINT、INT類型時(shí)，把相同類型的成員放在一起。3.7.1 標(biāo)簽（Tags）標(biāo)簽是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的控制器存儲(chǔ)區(qū)域的符號(hào)名控制器標(biāo)簽（Controller Tags）整個(gè)工程內(nèi)可訪問程

14、序標(biāo)簽（Program Tags）僅在所在程序內(nèi)可訪問3.7 標(biāo)簽3.7 標(biāo)簽3.7.2、基于符號(hào)標(biāo)簽名 (Symbolic Tag Name)的編程RSLogix5000支持符號(hào)編程，可以定義符號(hào)標(biāo)簽名，并在指令中使用標(biāo)簽名最多40個(gè)字符長(zhǎng)。標(biāo)簽名必須以大小寫字母、下畫線開頭，剩余字符可以為字母、數(shù)字或下劃線。3.7 標(biāo)簽標(biāo)簽的類型 標(biāo)簽分為四種類型Base,基本標(biāo)簽: 在工程中存儲(chǔ)可進(jìn)行各種運(yùn)算的數(shù)值A(chǔ)lias,別名標(biāo)簽: 給已存在的標(biāo)簽取的另外一個(gè)名字，使用別名可以創(chuàng)建可重用的工程Produced,生產(chǎn)者標(biāo)簽: 用于發(fā)送(廣播)數(shù)據(jù)至其它控制器Consumed,消費(fèi)者標(biāo)簽:用于從其它控制

15、器發(fā)來的數(shù)據(jù)3.7 標(biāo)簽創(chuàng)建工程后應(yīng)首先配置I/O模塊。I/O模塊配置后，每個(gè)I/O通道對(duì)應(yīng)的地址標(biāo)簽名被自動(dòng)創(chuàng)建在控制器標(biāo)簽列表中。可以為I/O標(biāo)簽創(chuàng)建更有意義的別名以容易識(shí)別。I/O標(biāo)簽名的由通訊節(jié)點(diǎn)名、模塊所在物理機(jī)箱的槽號(hào)、類型（I/O/C)、成員名（Data/Fault) 、數(shù)據(jù)位 等構(gòu)成，格式如下： Location:SlotNumber:Type.MemberName.SubMemberName.Bit 詳見下頁圖3.8 IO尋址方式地址變量 意義 Location（位置）標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)位置LOCAL本地框架SlotNumber（槽號(hào)） I/O模塊在它的框架中的槽號(hào)Type（類型） 數(shù)

16、據(jù)類型：I輸入，O輸出，C組態(tài) MemberName（成員名稱） 從I/O模塊中來的特定數(shù)據(jù)；由模塊可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的類型決定例如：Data（數(shù)據(jù)）和Fault（故障）是I/O模塊中可用的數(shù)據(jù)域。Data（數(shù)據(jù)）是向I/O點(diǎn)發(fā)送或從I/O點(diǎn)接收數(shù)據(jù)的通用名。 Ch0DataSubMemberName（子成員名稱）與MemberName（成員名稱）相關(guān)的特殊數(shù)據(jù)。 Bit（可選的） I/O模塊中的特定點(diǎn)；由I/O模塊的大小決定（對(duì)于32點(diǎn)的模塊為0-31）。 Location:SlotNumber:Type.MemberName.SubMemberName.Bit 例：Local:3:I.data.

17、0 Local:2:I.Ch0Data 例：在本地CompactBus上使用了兩組I/O模塊。 Bank 1為 組1， Bank 2為 組2位置： 實(shí)例標(biāo)簽名：在本地組1，槽1的輸入模塊Local:1:CLocal:1:I.data在本地組1，槽1的輸入模塊 Local:2:CLocal:2:ILocal:2:O在本地組2，槽3的模擬量輸入模塊 Local:3:CLocal:3:I .Ch0Data在本地組2，槽4的模擬量輸出模塊 Local:4:CLocal:4:ILocal:4:O在本地組2，槽5的模擬量輸入模塊Local:5:CLocal:5:I3.9.1內(nèi)務(wù)處理的百分率（System

18、Overhead Percentage)概念系統(tǒng)內(nèi)務(wù)處理百分率指定了控制器專用于通訊和后臺(tái)功能時(shí)間的百分率。系統(tǒng)內(nèi)務(wù)處理功能包括：與編程和HMI設(shè)備（例如：RSLogix5000軟件）通訊響應(yīng)消息發(fā)送消息串口消息和指令的處理控制器屬性對(duì)話框允許用戶為系統(tǒng)內(nèi)務(wù)處理指定百分率.控制器每次最多花費(fèi)1ms執(zhí)行一次系統(tǒng)內(nèi)務(wù)處理功能。如果控制器在1ms內(nèi)完成內(nèi)務(wù)處理功能，那么它會(huì)繼續(xù)執(zhí)行連續(xù)性任務(wù)。3.9 內(nèi)務(wù)處理3.9.1內(nèi)務(wù)處理的百分率（System Overhead Percentage)內(nèi)務(wù)處理百分率對(duì)程序的影響增加系統(tǒng)內(nèi)務(wù)處理百分率，分配給執(zhí)行連續(xù)性任務(wù)的時(shí)間會(huì)減少。若控制器不需要管理通訊，則控

19、制器會(huì)使用通訊時(shí)間去執(zhí)行連續(xù)性任務(wù)。增加系統(tǒng)內(nèi)務(wù)處理百分率會(huì)增加通訊的性能。增加的系統(tǒng)內(nèi)務(wù)處理百分率也會(huì)增加整體掃描時(shí)間。內(nèi)務(wù)處理任務(wù)與連續(xù)任務(wù)之間的任務(wù)切換也會(huì)占用額外的處理器時(shí)間3.9 內(nèi)務(wù)處理3.9.2任務(wù)執(zhí)行時(shí)間的考慮如果用戶安排2個(gè)高優(yōu)先級(jí)任務(wù)（1到6）每毫秒運(yùn)行，并且它們都需要500s或更多的時(shí)間去執(zhí)行，那么CPU時(shí)間不會(huì)留給專用于I/O任務(wù)了。若設(shè)定周期2ms,如果用戶有很多已組態(tài)的I/O，并且專用I/O任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間已經(jīng)接近于2ms（或者高優(yōu)先級(jí)任務(wù)和專用于I/O任務(wù)之和接近于2ms），會(huì)導(dǎo)致沒有CPU時(shí)間留給低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)（8到15）。如果用戶的程序需要按一個(gè)確定的速率對(duì)輸入

20、反應(yīng)并控制輸出，則可組態(tài)一個(gè)周期性任務(wù)，其優(yōu)先級(jí)高于7（為1到6）。這可以防止專用于I/O任務(wù)影響程序的周期速率。如果用戶的程序包含許多數(shù)學(xué)運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理，則需要把此邏輯程序放在優(yōu)先級(jí)低于7（8到15）的任務(wù)中，例如連續(xù)性任務(wù)，以便使專用于I/O任務(wù)不受程序的不利影響。內(nèi)務(wù)處理百分率與處理器時(shí)間分配按照下列時(shí)間片：連續(xù)性任務(wù)運(yùn)行：內(nèi)務(wù)處理發(fā)生持續(xù)：109 ms1 ms204 ms1 ms332 ms1 ms501 ms1 ms內(nèi)務(wù)處理百分率與處理器時(shí)間分配示例3.10、RSLogix5000軟件使用初步1. 創(chuàng)建工程點(diǎn)File-New,則出現(xiàn)新控制器對(duì)話框，選處理器，取工程名，選擇工程路徑，填寫好描述，點(diǎn)OK，則工程被創(chuàng)建。軟件界面ControllerorganizerOn-LineStatus barInstructionset toolbarVerify WindowComponentcreate toolbarUser customizedInstruction tabMessage BarCurrent rungpositionFi