PLC應(yīng)用技術(shù)（S7-1200機型）課件 項目三任務(wù)1單燈控制程序設(shè)計

《可編程控制器技術(shù)應(yīng)用》單燈控制程序設(shè)計主講教師：×××Microbot目錄010203第一部分：任務(wù)描述第二部分：任務(wù)準(zhǔn)備與實施第三部分：任務(wù)檢查與評價目錄第一部分任務(wù)描述本系統(tǒng)要求設(shè)計一個單燈的控制系統(tǒng)，按下”啟動”按鈕后，HL1開始閃爍，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行編程、下載、運行。一、任務(wù)描述1.任務(wù)目標(biāo)（1）理解定時器功能塊參數(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算機一臺。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)教師報告。目錄第二部分任務(wù)準(zhǔn)備與實施二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施任務(wù)實施過程如圖3-1所示。圖3-1任務(wù)實施過程二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施1.PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計（1）單燈控制系統(tǒng)工作原理的分析按下”啟動”按鈕SB1，燈HL1點亮，同時定時器開始啟動計時，0.5s時間到后，燈HL1熄滅，再過0.5s后，燈HL1再次點亮，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”按鈕SB1這個主令控制信號作為輸入設(shè)備；有執(zhí)行元件（燈）HL1作為輸出設(shè)備。雖然還有定時器進行定時控制，但這種控制屬于PLC內(nèi)部的程序控制，并不對外部產(chǎn)生輸出信號。所以本系統(tǒng)共有一個輸入設(shè)備、一個輸出設(shè)備。PLC外部接線原理圖如圖3-2所示。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施1.PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計圖3-2PLC外部接線原理圖二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計（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啟動時；在一個循環(huán)或延時時間到達時；當(dāng)發(fā)生硬件中斷時；當(dāng)發(fā)生故障時；組織塊根據(jù)其優(yōu)先級執(zhí)行。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計

因此，組織塊的基本功能是調(diào)用用戶程序，同時還可以執(zhí)行自動化系統(tǒng)的啟動、循環(huán)程序的處理、中斷程序的執(zhí)行以及錯誤的處理等功能。OB組織塊分為三個優(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；如果同一個優(yōu)先組中的組織塊同時觸發(fā)將按其優(yōu)先級由高到低進行排隊依次執(zhí)行；如果同一個優(yōu)先級的組織塊同時觸發(fā)時，將按塊的編號由小到大依次執(zhí)行。編號設(shè)定如圖3-3所示。圖3-3組織塊編號設(shè)定二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計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中的變量存儲器。背景DB提供與FB的實例（或調(diào)用）關(guān)聯(lián)的一塊存儲區(qū)并在FB完成后存儲數(shù)據(jù)。可將不同的背景DB與FB的不同調(diào)用進行關(guān)聯(lián)。通過背景DB可使用一個通用FB控制多個設(shè)備。通過使一個代碼塊對FB和背景DB進行調(diào)用，來構(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)存儲在背景DB中。FB執(zhí)行完成后，CPU會返回到調(diào)用該FB的代碼塊中。背景DB保留該FB實例的值。隨后在同一掃描周期或其它掃描周期中調(diào)用該功能塊時可使用這些值。圖3-4顯示了三次調(diào)用同一個FB的OB，方法是針對每次調(diào)用使用一個不同的數(shù)據(jù)塊。該結(jié)構(gòu)使一個通用FB，在每次調(diào)用時為各設(shè)備分配不同的背景數(shù)據(jù)塊。每個背景DB存儲單個設(shè)備的運行數(shù)據(jù)。我們在第一個任務(wù)用使用的計數(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)備與實施2.程序設(shè)計c.FC塊（功能）功能(FC)是通常用于對一組輸入值執(zhí)行特定運算的代碼塊。FC將此運算結(jié)果存儲在存儲器位置。例如，可使用FC執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)運算和可重復(fù)使用的運算（例如數(shù)學(xué)計算）或者執(zhí)行工藝功能（如使用位邏輯運算執(zhí)行獨立的控制）。FC也可以在程序中的不同位置多次調(diào)用。此重復(fù)使用簡化了對經(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)。對于用于計算該運算的臨時數(shù)據(jù)，F(xiàn)C采用了局部數(shù)據(jù)堆棧。不保存臨時數(shù)據(jù)。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計d.數(shù)據(jù)塊（DB）數(shù)據(jù)塊用于存儲程序數(shù)據(jù)，分為全局數(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，訪問方式分為直接和間接尋址方式。在創(chuàng)建DB塊時，如果需要可以插入建好的。對于背景數(shù)據(jù)塊，它與函數(shù)塊相關(guān)聯(lián)，存儲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，可以分配一個創(chuàng)建的背景DB，也可以直接定義一個新的DB塊，該DB塊將自動生成并作為這個FB的背景數(shù)據(jù)塊。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計e.用戶程序結(jié)構(gòu)根據(jù)實際應(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)備與實施2.程序設(shè)計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。要創(chuàng)建模塊化結(jié)構(gòu)，需要將復(fù)雜的自動化任務(wù)劃分為與過程的工藝功能相對應(yīng)的更小的次級任務(wù)。每個代碼塊都為每個次級任務(wù)提供程序段。通過從另一個塊中調(diào)用其中一個代碼塊來構(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)備與實施2.程序設(shè)計e.用戶程序結(jié)構(gòu)通過創(chuàng)建可在用戶程序中重復(fù)使用的通用代碼塊，可簡化用戶程序的設(shè)計和實現(xiàn)。使用通用代碼塊具有許多優(yōu)點: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；也可以將這些通用代碼塊存儲在可由不同的應(yīng)用或解決方案使用的庫中。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，也有助于使更新或修改程序代碼更加快速和容易。通過將整個程序構(gòu)建為一組模塊化程序段，可在開發(fā)每個代碼塊時測試其功能。創(chuàng)建與特定工藝功能相關(guān)的模塊化組件，有助于簡化對已完成應(yīng)用程序的調(diào)試，并減少調(diào)試過程中所用的時間。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計（2）定時器與西門子傳統(tǒng)的PLC不同，S7-1200系列PLC使用了IEC格式的定時器，它們都屬于功能塊（FB），有自己專用的存儲區(qū)（背景數(shù)據(jù)），定時器的指令保存在背景數(shù)據(jù)塊中。在插入定時器或者計數(shù)器指令時，要求創(chuàng)建一個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)的定時器相比，減少了內(nèi)存使用，而且使用數(shù)量僅受CPU存儲容量大小限制。IEC定時器和計數(shù)器沒有編號，可以使用背景數(shù)據(jù)塊的名稱來做定時器或者計數(shù)器的標(biāo)識符名稱。西門子1200定時器有4種不同類型，分別是脈沖定時器（TP）、延時導(dǎo)通定時器（TON）、延時斷開定時器（TOF）、時間累加器（TONR）。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計a.脈沖定時器（TP）使用脈沖定時器（TP）的功能是將輸出Q置位保持到預(yù)設(shè)的時間。當(dāng)輸入IN的邏輯運算結(jié)果(RLO)從0變?yōu)?時，啟動該指令。指令啟動時，預(yù)設(shè)的時間PT即開始計時。無論后續(xù)輸入信號的狀態(tài)如何變化，都將輸出Q置位直到PT指定的時間結(jié)束。如果IN輸入信號為1狀態(tài)，則當(dāng)前時間值保持不變，否則將變?yōu)?。PT為預(yù)設(shè)時間值，ET為定時開始后經(jīng)過的時間也就是當(dāng)前時間，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，其時序圖如圖XX所示。如果想中途斷開輸出，可以使用定時器復(fù)位線圈（RT）指令實現(xiàn)。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計a.脈沖定時器（TP）

圖3-7脈沖定時器程序及波形圖二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計b.延時導(dǎo)通定時器（TON）如圖3-8所示。延時導(dǎo)通定時器（TON）的功能是將輸出Q的置位時間延時到PT指定的時間，當(dāng)輸入IN的邏輯運算結(jié)果(RLO)從0變?yōu)?時，該指令啟動。當(dāng)IN接通的時間大于等于PT，ET達到定時時間，輸出Q置位，IN斷開，Q復(fù)位；如果當(dāng)IN接通的時間小于PT，當(dāng)前時間ET被清零，輸出Q保持0狀態(tài)不變。延時導(dǎo)通定時器（TON）如圖XX所示，各參數(shù)可以使用I、Q、M、D、L存儲區(qū)，IN和PT也可以給定常量。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計b.延時導(dǎo)通定時器（TON）圖3-8延時導(dǎo)通定時器程序及波形圖二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計c.延時關(guān)斷定時器（TOF）延時關(guān)斷定時器（TOF）的功能是將輸出Q的關(guān)斷時間延時到PT指定的時間，當(dāng)輸入IN的邏輯運算結(jié)果(RLO)從0變?yōu)?時，將輸出Q置位。當(dāng)輸入IN處的信號狀態(tài)變回0時，預(yù)設(shè)的時間PT開始計時，達到定時時間輸出Q置位。如果當(dāng)前時間未達到PT預(yù)設(shè)定的值，IN輸入信號變?yōu)?，當(dāng)前時間ET被清零，輸出Q保持1狀態(tài)不變。延時關(guān)斷定時器（TOF），如圖3-9所示，各參數(shù)可以使用I、Q、M、D、L存儲區(qū)，IN和PT也可以給定常量。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計c.延時關(guān)斷定時器（TOF）圖3-9延時關(guān)斷定時器程序及波形圖二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計d.時間累加器（TONR）如圖3-10所示。時間累加器（TONR）的IN接通時開始計時，輸入斷開，累計的時間保持不變，當(dāng)累計時間達到設(shè)定值，定時Q輸出變?yōu)?。時間累加器（TONR）除了具有失電保持功能外，其余功能和延時導(dǎo)通定時器完全一樣。其累加器復(fù)位清零是通過在復(fù)位輸入端（R）實現(xiàn)。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施2.程序設(shè)計d.時間累加器（TONR）圖3-10時間累加器程序及波形圖二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施3.程序輸入和仿真（1）使用TON功能塊直接進行編程程序如圖3-11所示。利用timer（1s）的來控制周期的復(fù)位，用timer（0.5s）的來控制燈亮的時間。圖3-11線性編程二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施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控制兩個燈的閃爍。對于使用了功能塊進行編程的程序來講，只要求增加一個數(shù)據(jù)DB塊就可以完成設(shè)計。具體程序如圖3-15所示。二、任務(wù)準(zhǔn)備與實施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)備與實施4.程序下載和運行程序下載到實體PLC并填寫下面表格當(dāng)前狀態(tài)觀測對象變化啟動按鈕按下后M0.01s定時器0.5秒定時器