PLC應(yīng)用技術(shù)（S7-1200機(jī)型）課件 項(xiàng)目三任務(wù)1單燈控制程序設(shè)計(jì)

《可編程控制器技術(shù)應(yīng)用》單燈控制程序設(shè)計(jì)主講教師：×××Microbot目錄010203第一部分：任務(wù)描述第二部分：任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施第三部分：任務(wù)檢查與評(píng)價(jià)目錄第一部分任務(wù)描述本系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)一個(gè)單燈的控制系統(tǒng)，按下”啟動(dòng)”按鈕后，HL1開(kāi)始閃爍，頻率為0.5Hz，按下停止按鈕后熄滅。要求完成系統(tǒng)的接線并用博途軟件進(jìn)行編程、下載、運(yùn)行。一、任務(wù)描述1.任務(wù)目標(biāo)（1）理解定時(shí)器功能塊參數(shù)的含義。（2）理解內(nèi)部變量的含義。（3）能使用梯形圖創(chuàng)建簡(jiǎn)單的用戶自定義功能塊程序。（4）能繪制單燈閃爍PLC系統(tǒng)的外部接線圖。（5）能利用功能塊程序編寫單燈閃爍控制程序。一、任務(wù)描述2.實(shí)施條件（1）已經(jīng)安裝完畢的1200系列PLC系統(tǒng)一套，包含相應(yīng)的數(shù)字量輸入、輸出模塊、電源模塊。（2）已經(jīng)安裝好博途軟件的計(jì)算機(jī)一臺(tái)。3.安全提示（1）PLC所有模塊的安裝與接線必須在斷電的情況下操作。（2）在安裝接線完成后，必須由指導(dǎo)教師檢查后才能上電運(yùn)行。（3）在通電的情況下，不能用手去觸摸任何金屬端子。（4）出現(xiàn)任何異常情況先斷電，并立即向指導(dǎo)教師報(bào)告。目錄第二部分任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施任務(wù)實(shí)施過(guò)程如圖3-1所示。圖3-1任務(wù)實(shí)施過(guò)程二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施1.PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（1）單燈控制系統(tǒng)工作原理的分析按下”啟動(dòng)”按鈕SB1，燈HL1點(diǎn)亮，同時(shí)定時(shí)器開(kāi)始啟動(dòng)計(jì)時(shí)，0.5s時(shí)間到后，燈HL1熄滅，再過(guò)0.5s后，燈HL1再次點(diǎn)亮，如此循環(huán)下去。（2）繪制PLC外部接線原理圖并接線根據(jù)繼電器-接觸器控制原理，如圖所示完成本控制任務(wù)需要有”啟動(dòng)”按鈕SB1這個(gè)主令控制信號(hào)作為輸入設(shè)備；有執(zhí)行元件（燈）HL1作為輸出設(shè)備。雖然還有定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)控制，但這種控制屬于PLC內(nèi)部的程序控制，并不對(duì)外部產(chǎn)生輸出信號(hào)。所以本系統(tǒng)共有一個(gè)輸入設(shè)備、一個(gè)輸出設(shè)備。PLC外部接線原理圖如圖3-2所示。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施1.PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)圖3-2PLC外部接線原理圖二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)（1）程序結(jié)構(gòu)S7-1200程序主要分為OB塊（組織塊），F(xiàn)B塊（功能塊），F(xiàn)C塊（函數(shù)）以及數(shù)據(jù)塊（DB）。a.OB塊（組織塊）組織塊是操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口。OB用于執(zhí)行具體的程序：在CPU啟動(dòng)時(shí)；在一個(gè)循環(huán)或延時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)；當(dāng)發(fā)生硬件中斷時(shí)；當(dāng)發(fā)生故障時(shí)；組織塊根據(jù)其優(yōu)先級(jí)執(zhí)行。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)

因此，組織塊的基本功能是調(diào)用用戶程序，同時(shí)還可以執(zhí)行自動(dòng)化系統(tǒng)的啟動(dòng)、循環(huán)程序的處理、中斷程序的執(zhí)行以及錯(cuò)誤的處理等功能。OB組織塊分為三個(gè)優(yōu)先組，高優(yōu)先組中的組織塊可中斷低優(yōu)先組中的組織塊；如果同一個(gè)優(yōu)先組中的組織塊同時(shí)觸發(fā)將按其優(yōu)先級(jí)由高到低進(jìn)行排隊(duì)依次執(zhí)行；如果同一個(gè)優(yōu)先級(jí)的組織塊同時(shí)觸發(fā)時(shí)，將按塊的編號(hào)由小到大依次執(zhí)行。編號(hào)設(shè)定如圖3-3所示。圖3-3組織塊編號(hào)設(shè)定二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)b.FB塊（功能塊）功能塊(FB)是使用背景數(shù)據(jù)塊保存其參數(shù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)的代碼塊。FB具有位于數(shù)據(jù)塊(DB)或“背景”DB中的變量存儲(chǔ)器。背景DB提供與FB的實(shí)例（或調(diào)用）關(guān)聯(lián)的一塊存儲(chǔ)區(qū)并在FB完成后存儲(chǔ)數(shù)據(jù)?？蓪⒉煌谋尘癉B與FB的不同調(diào)用進(jìn)行關(guān)聯(lián)。通過(guò)背景DB可使用一個(gè)通用FB控制多個(gè)設(shè)備。通過(guò)使一個(gè)代碼塊對(duì)FB和背景DB進(jìn)行調(diào)用，來(lái)構(gòu)建程序。然后，CPU執(zhí)行該FB中的程序代碼，并將塊參數(shù)和靜態(tài)局部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在背景DB中。FB執(zhí)行完成后，CPU會(huì)返回到調(diào)用該FB的代碼塊中。背景DB保留該FB實(shí)例的值。隨后在同一掃描周期或其它掃描周期中調(diào)用該功能塊時(shí)可使用這些值。圖3-4顯示了三次調(diào)用同一個(gè)FB的OB，方法是針對(duì)每次調(diào)用使用一個(gè)不同的數(shù)據(jù)塊。該結(jié)構(gòu)使一個(gè)通用FB，在每次調(diào)用時(shí)為各設(shè)備分配不同的背景數(shù)據(jù)塊。每個(gè)背景DB存儲(chǔ)單個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。我們?cè)诘谝粋€(gè)任務(wù)用使用的計(jì)數(shù)器就是這樣的一種情況。圖3-4功能塊的多次調(diào)用圖3-4功能塊的多次調(diào)用圖3-4功能塊的多次調(diào)用二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)c.FC塊（功能）功能(FC)是通常用于對(duì)一組輸入值執(zhí)行特定運(yùn)算的代碼塊。FC將此運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器位置。例如，可使用FC執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算和可重復(fù)使用的運(yùn)算（例如數(shù)學(xué)計(jì)算）或者執(zhí)行工藝功能（如使用位邏輯運(yùn)算執(zhí)行獨(dú)立的控制）。FC也可以在程序中的不同位置多次調(diào)用。此重復(fù)使用簡(jiǎn)化了對(duì)經(jīng)常重復(fù)發(fā)生的任務(wù)的編程。FC不具有相關(guān)的背景數(shù)據(jù)塊(DB)。對(duì)于用于計(jì)算該運(yùn)算的臨時(shí)數(shù)據(jù)，F(xiàn)C采用了局部數(shù)據(jù)堆棧。不保存臨時(shí)數(shù)據(jù)。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)d.數(shù)據(jù)塊（DB）數(shù)據(jù)塊用于存儲(chǔ)程序數(shù)據(jù)，分為全局?jǐn)?shù)據(jù)塊和背景數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)塊就相當(dāng)于其他的變量地址，訪問(wèn)方式分為直接和間接尋址方式。在創(chuàng)建DB塊時(shí)，如果需要可以插入建好的。對(duì)于背景數(shù)據(jù)塊，它與函數(shù)塊相關(guān)聯(lián)，存儲(chǔ)FB的輸入、輸出、輸入/輸出、靜態(tài)變量的參數(shù)，其變量只能在FB中定義，不能在背景數(shù)據(jù)塊中直接創(chuàng)建，程序中調(diào)用FB時(shí)，可以分配一個(gè)創(chuàng)建的背景DB，也可以直接定義一個(gè)新的DB塊，該DB塊將自動(dòng)生成并作為這個(gè)FB的背景數(shù)據(jù)塊。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)e.用戶程序結(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求，可選擇線性結(jié)構(gòu)或模塊化結(jié)構(gòu)用于創(chuàng)建用戶程序。線性程序按順序逐條執(zhí)行用于自動(dòng)化任務(wù)的所有指令。通常，線性程序?qū)⑺谐绦蛑噶疃挤湃胗糜谘h(huán)執(zhí)行程序的OB(OB1)中。我們前面所做的程序基本都是線性程序。如圖3-5所示。圖3-5線性程序結(jié)構(gòu)二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)e.用戶程序結(jié)構(gòu)模塊化程序調(diào)用可執(zhí)行特定任務(wù)的特定代碼塊。要?jiǎng)?chuàng)建模塊化結(jié)構(gòu)，需要將復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)劃分為與過(guò)程的工藝功能相對(duì)應(yīng)的更小的次級(jí)任務(wù)。每個(gè)代碼塊都為每個(gè)次級(jí)任務(wù)提供程序段。通過(guò)從另一個(gè)塊中調(diào)用其中一個(gè)代碼塊來(lái)構(gòu)建程序。如圖3-6所示。圖3-6模塊化程序結(jié)構(gòu)二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)e.用戶程序結(jié)構(gòu)通過(guò)創(chuàng)建可在用戶程序中重復(fù)使用的通用代碼塊，可簡(jiǎn)化用戶程序的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。使用通用代碼塊具有許多優(yōu)點(diǎn):可為標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)創(chuàng)建能夠重復(fù)使用的代碼塊，如用于控制泵或電機(jī)；也可以將這些通用代碼塊存儲(chǔ)在可由不同的應(yīng)用或解決方案使用的庫(kù)中。將用戶程序構(gòu)建到與功能任務(wù)相關(guān)的模塊化組件中，可使程序的設(shè)計(jì)更易于理解和管理。模塊化組件不僅有助于標(biāo)準(zhǔn)化程序設(shè)計(jì)，也有助于使更新或修改程序代碼更加快速和容易。通過(guò)將整個(gè)程序構(gòu)建為一組模塊化程序段，可在開(kāi)發(fā)每個(gè)代碼塊時(shí)測(cè)試其功能。創(chuàng)建與特定工藝功能相關(guān)的模塊化組件，有助于簡(jiǎn)化對(duì)已完成應(yīng)用程序的調(diào)試，并減少調(diào)試過(guò)程中所用的時(shí)間。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)（2）定時(shí)器與西門子傳統(tǒng)的PLC不同，S7-1200系列PLC使用了IEC格式的定時(shí)器，它們都屬于功能塊（FB），有自己專用的存儲(chǔ)區(qū)（背景數(shù)據(jù)），定時(shí)器的指令保存在背景數(shù)據(jù)塊中。在插入定時(shí)器或者計(jì)數(shù)器指令時(shí)，要求創(chuàng)建一個(gè)16字節(jié)的IEC_Timer數(shù)據(jù)類型或者IEC_Counter的DB結(jié)構(gòu)（背景數(shù)據(jù)塊）。與傳統(tǒng)的定時(shí)器相比，減少了內(nèi)存使用，而且使用數(shù)量?jī)H受CPU存儲(chǔ)容量大小限制。IEC定時(shí)器和計(jì)數(shù)器沒(méi)有編號(hào)，可以使用背景數(shù)據(jù)塊的名稱來(lái)做定時(shí)器或者計(jì)數(shù)器的標(biāo)識(shí)符名稱。西門子1200定時(shí)器有4種不同類型，分別是脈沖定時(shí)器（TP）、延時(shí)導(dǎo)通定時(shí)器（TON）、延時(shí)斷開(kāi)定時(shí)器（TOF）、時(shí)間累加器（TONR）。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)a.脈沖定時(shí)器（TP）使用脈沖定時(shí)器（TP）的功能是將輸出Q置位保持到預(yù)設(shè)的時(shí)間。當(dāng)輸入IN的邏輯運(yùn)算結(jié)果(RLO)從0變?yōu)?時(shí)，啟動(dòng)該指令。指令啟動(dòng)時(shí)，預(yù)設(shè)的時(shí)間PT即開(kāi)始計(jì)時(shí)。無(wú)論后續(xù)輸入信號(hào)的狀態(tài)如何變化，都將輸出Q置位直到PT指定的時(shí)間結(jié)束。如果IN輸入信號(hào)為1狀態(tài)，則當(dāng)前時(shí)間值保持不變，否則將變?yōu)?。PT為預(yù)設(shè)時(shí)間值，ET為定時(shí)開(kāi)始后經(jīng)過(guò)的時(shí)間也就是當(dāng)前時(shí)間，數(shù)據(jù)類型為32位的Time，單位為ms，可以不給Q和ET指定地址。各參數(shù)可以使用I、Q、M、D、L存儲(chǔ)區(qū)，IN和PT也可以給定常量。如圖3-7所示，當(dāng)I0.0得電，Q0.0輸出10S，其時(shí)序圖如圖XX所示。如果想中途斷開(kāi)輸出，可以使用定時(shí)器復(fù)位線圈（RT）指令實(shí)現(xiàn)。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)a.脈沖定時(shí)器（TP）

圖3-7脈沖定時(shí)器程序及波形圖二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)b.延時(shí)導(dǎo)通定時(shí)器（TON）如圖3-8所示。延時(shí)導(dǎo)通定時(shí)器（TON）的功能是將輸出Q的置位時(shí)間延時(shí)到PT指定的時(shí)間，當(dāng)輸入IN的邏輯運(yùn)算結(jié)果(RLO)從0變?yōu)?時(shí)，該指令啟動(dòng)。當(dāng)IN接通的時(shí)間大于等于PT，ET達(dá)到定時(shí)時(shí)間，輸出Q置位，IN斷開(kāi)，Q復(fù)位；如果當(dāng)IN接通的時(shí)間小于PT，當(dāng)前時(shí)間ET被清零，輸出Q保持0狀態(tài)不變。延時(shí)導(dǎo)通定時(shí)器（TON）如圖XX所示，各參數(shù)可以使用I、Q、M、D、L存儲(chǔ)區(qū)，IN和PT也可以給定常量。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)b.延時(shí)導(dǎo)通定時(shí)器（TON）圖3-8延時(shí)導(dǎo)通定時(shí)器程序及波形圖二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)c.延時(shí)關(guān)斷定時(shí)器（TOF）延時(shí)關(guān)斷定時(shí)器（TOF）的功能是將輸出Q的關(guān)斷時(shí)間延時(shí)到PT指定的時(shí)間，當(dāng)輸入IN的邏輯運(yùn)算結(jié)果(RLO)從0變?yōu)?時(shí)，將輸出Q置位。當(dāng)輸入IN處的信號(hào)狀態(tài)變回0時(shí)，預(yù)設(shè)的時(shí)間PT開(kāi)始計(jì)時(shí)，達(dá)到定時(shí)時(shí)間輸出Q置位。如果當(dāng)前時(shí)間未達(dá)到PT預(yù)設(shè)定的值，IN輸入信號(hào)變?yōu)?，當(dāng)前時(shí)間ET被清零，輸出Q保持1狀態(tài)不變。延時(shí)關(guān)斷定時(shí)器（TOF），如圖3-9所示，各參數(shù)可以使用I、Q、M、D、L存儲(chǔ)區(qū)，IN和PT也可以給定常量。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)c.延時(shí)關(guān)斷定時(shí)器（TOF）圖3-9延時(shí)關(guān)斷定時(shí)器程序及波形圖二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)d.時(shí)間累加器（TONR）如圖3-10所示。時(shí)間累加器（TONR）的IN接通時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，輸入斷開(kāi)，累計(jì)的時(shí)間保持不變，當(dāng)累計(jì)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值，定時(shí)Q輸出變?yōu)?。時(shí)間累加器（TONR）除了具有失電保持功能外，其余功能和延時(shí)導(dǎo)通定時(shí)器完全一樣。其累加器復(fù)位清零是通過(guò)在復(fù)位輸入端（R）實(shí)現(xiàn)。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施2.程序設(shè)計(jì)d.時(shí)間累加器（TONR）圖3-10時(shí)間累加器程序及波形圖二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施3.程序輸入和仿真（1）使用TON功能塊直接進(jìn)行編程程序如圖3-11所示。利用timer（1s）的來(lái)控制周期的復(fù)位，用timer（0.5s）的來(lái)控制燈亮的時(shí)間。圖3-11線性編程二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施3.程序輸入和仿真（2）模塊化編程模塊化程序變量表如圖3-12所示。功能塊程序如圖3-13所示，主程序如圖3-14所示。圖3-12功能塊程序變量表二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施3.程序輸入和仿真（2）模塊化編程圖3-13功能塊程序圖二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施3.程序輸入和仿真（2）模塊化編程圖3-14主程序二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施3.程序輸入和仿真（3）程序的拓展若原系統(tǒng)的控制要求變?yōu)樾枰瑫r(shí)控制兩個(gè)燈的閃爍。對(duì)于使用了功能塊進(jìn)行編程的程序來(lái)講，只要求增加一個(gè)數(shù)據(jù)DB塊就可以完成設(shè)計(jì)。具體程序如圖3-15所示。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施3.程序輸入和仿真（3）程序的拓展

圖3-15雙燈控制程序二、任務(wù)準(zhǔn)備與實(shí)施4.程序下載和運(yùn)行程序下載到實(shí)體PLC并填寫下面表格當(dāng)前狀態(tài)觀測(cè)對(duì)象變化啟動(dòng)按鈕按下后M0.01s定時(shí)器0.5秒定時(shí)器