《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》課件第5章

5.1實訓(xùn)7：機械手的控制

5.2程序控制類指令

5.3相關(guān)知識：PLC的編程軟件

5.4實訓(xùn)8：運料小車的控制

習(xí)題第5章步進(jìn)指令5.1實訓(xùn)7：機械手的控制

在自動化生產(chǎn)線上，經(jīng)常用機械手完成工件的取放操作。圖5-1是一機械手的結(jié)構(gòu)示意圖，其任務(wù)是將傳送帶A上的物品搬送至傳送帶B上。圖5-1機械手工作示意圖

機械手的工作過程如下：

機械手的每次循環(huán)動作均從原位開始。5.1.1控制要求

機械手的控制要求如下：

(1)在傳輸帶A端部，安裝了光電開關(guān)，用以檢測物品的到來。當(dāng)光電開關(guān)檢測到物品時為ON狀態(tài)。

(2)機械手在原位時，按下啟動按鈕，系統(tǒng)啟動，傳送帶A運轉(zhuǎn)。當(dāng)光電開關(guān)檢測到物品后，傳送帶A停止。

(3)傳輸帶A停止后，機械手進(jìn)行一次循環(huán)動作，把物品從傳送帶A上搬到傳送帶B上(連續(xù)運轉(zhuǎn))。

(4)機械手返回原位后，自動啟動傳送帶A運轉(zhuǎn)，進(jìn)行下一個循環(huán)。

(5)按下停止按鈕后，待整個循環(huán)完成后，機械手返回原位，才能停止工作。

(6)機械手的上升/下降和左移/右移的執(zhí)行結(jié)構(gòu)均采用雙線圈的二位電磁閥驅(qū)動液壓裝置實現(xiàn)，每個線圈完成一個動作。

(7)抓緊/放松由單線圈二位電磁閥驅(qū)動液壓裝置完成，線圈得電時執(zhí)行抓緊動作，線圈斷電時執(zhí)行放松動作。

(8)機械手的上升、下降、左移、右移動作均由限位開關(guān)控制。

(9)抓緊動作由壓力繼電器控制，當(dāng)抓緊時，壓力繼電器動合觸點閉合。放松動作為時間控制(設(shè)為2

s)。5.1.2資源分配

機械手的資源分配如表5-1所示。5.1.3控制程序

根據(jù)機械手的工作過程，我們可以將其工作過程分解為九個步驟，這是典型的具有步進(jìn)性質(zhì)的順序控制，因此可以用順控繼電器來設(shè)計機械手的控制程序。

用順控指令設(shè)計具有步進(jìn)性質(zhì)的順序控制，其核心是設(shè)計各步之間的轉(zhuǎn)換和內(nèi)容。這里介紹通過畫順序功能圖(又稱為狀態(tài)流程圖)的方法來設(shè)計梯形圖程序。

順序功能圖的畫法如下：

(1)首先將整個工作過程分解為若干個獨立的控制功能步，簡稱步(本例中機械手的工作過程就可以分解成九個獨立的步)，它是為完成相應(yīng)的控制功能而設(shè)計的獨立的控制程序或程序段。

(2)每個獨立的步分別用一個方框表示，然后根據(jù)動作順序?qū)⒏鱾€步用箭頭連接起來。

(3)在相鄰的兩個步之間畫上一條短橫線，表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件。當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時，上一步被封鎖，下一步被激活，轉(zhuǎn)向執(zhí)行新的控制程序；若不滿足轉(zhuǎn)換條件，則繼續(xù)執(zhí)行上一步的控制程序。

(4)在每個步的右側(cè)，畫上要被執(zhí)行的控制程序。

機械手步進(jìn)控制的順序功能圖如圖5-2所示。有了順序功能圖，再設(shè)計梯形圖控制程序就容易多了。圖5-2機械手自動控制順序功能圖機械手的具體工作過程如下：

(1)機械手在原位時，按下啟動按鈕SB1，與其對應(yīng)的輸入點I0.0為ON，使傳送帶A運轉(zhuǎn)(Q0.0為ON)；當(dāng)光電開關(guān)PS檢測到有物品后，I0.7為ON，使Q0.0為OFF，傳送帶A停止運行。在Q0.0的下降沿，下降電磁閥(Q0.5)得電，進(jìn)入S0.0步，使機械手執(zhí)行下降的動作。

(2)機械手下降到位時，下降限位開關(guān)I0.3為ON，下降電磁閥(Q0.5)失電，機械手停止下降，開始執(zhí)行抓緊動作，Q0.3為ON，進(jìn)入S0.1步。

(3)機械手抓緊到位時，壓力繼電器K的動合觸點閉合，I0.6為ON，進(jìn)入S0.2步。此時，Q0.4為ON，機械手緊抓著物品上升。

(4)機械手上升到位時，上升限位開關(guān)I0.2為ON，進(jìn)入S0.3步，使Q0.4為OFF，機械手停止上升。此時，Q0.1為ON，機械手執(zhí)行右移動作。

(5)機械手右移到位時，右移限位開關(guān)I0.4為ON，進(jìn)入S0.4步，使Q0.1為OFF，機械手停止右移。此時，Q0.5為ON，機械手執(zhí)行下降動作。

(6)機械手下降到位時，下降極限開關(guān)I0.3為ON，進(jìn)入S0.5步，使Q0.5為OFF，機械手停止下降。此時，Q0.3被復(fù)位，機械手執(zhí)行放松動作，并且啟動定時器T37。

(7)在T37的定時時間(2s)到時，機械手放松到位，進(jìn)入S0.6步。此時，Q0.4為ON，機械手執(zhí)行上升動作。

(8)機械手上升到位時，上升限位開關(guān)I0.2為ON，進(jìn)入S0.7步，使Q0.4為OFF，機械手停止上升。此時，Q0.2為ON，機械手執(zhí)行左移動作。

(9)機械手左移到位時，左移限位開關(guān)I0.5為ON，進(jìn)入S1.0步，使Q0.2為OFF，機械手停止左移。此時，機械手已回到原位，只要在此之前沒有按停止按鈕，再次將Q0.0置位，傳送帶A重新運行，等待物品檢測信號I0.7的到來。只要按下停止按鈕，M10.0便斷開，但并不影響程序的執(zhí)行。只有在當(dāng)前循環(huán)全部完成后，M10.0才起作用，機械手停于原位。參考指令表程序如下：

Network1 //初始化

LD SM0.1

MOVW 0,SW0

AENO

MOVW 0,MW10

Network2 //系統(tǒng)啟保停

LD I0.0

O M10.0

AN I0.1

= M10.0

Network3 //進(jìn)入啟動狀態(tài)

LD M10.0

EU

S S1.1,1

Network4 //啟動狀態(tài)，傳送帶運行與退出

LSCR S1.1

Network5

LD SM0.0

= Q0.0

Network6

LD I0.7

SCRT S0.0

R S1.1,1

Network7

SCRE

Network8 //下降狀態(tài)，遇限位退出

LSCR S0.0

Network9

LD SM0.0

= M10.3 Network10

LD I0.3

SCRT S0.1

Network11

SCRE

Network12 //抓緊

LSCR S0.1

Network13

LD SM0.0

S Q0.3,1

Network14

LD I0.6

SCRT S0.2

Network15

SCRE

Network16 //上升

LSCR S0.2

Network17

LD SM0.0

= M10.1

Network18

LD I0.2

SCRT S0.3

Network19

SCRE

Network20 //右移

LSCR S0.3

Network21

LD SM0.0

= Q0.1

Network22

LD I0.4

SCRT S0.4 Network23

SCRE

Network24 //下降

LSCR S0.4

Network25

LD SM0.0

= M10.4

Network26

LD I0.3

SCRT S0.5 Network27

SCRE

Network28 //放松

LSCR S0.5

Network29

LD SM0.0

R Q0.3,1

TON T37,20

Network30

LD T37

SCRT S0.6 Network31

SCRE

Network32 //空手上升

LSCR S0.6

Network33

LD SM0.0

= M10.2

Network34

LD I0.2

SCRT S0.7 Network35

SCRE

Network36 //左移

LSCR S0.7

Network37

LD SM0.0

= Q0.2

Network38

LD M10.0

A I0.5

SCRT S1.1 Network39

LDN M10.0

A I0.5

MOVW 0,SW0

AENO

MOVW 0,QW0

Network40

SCRE

Network41 //上升驅(qū)動

LD M10.1

O M10.2

= Q0.4 Network42 //下降驅(qū)動

LD M10.3

O M10.4

= Q0.5

說明：程序中使用了順控指令。雖然程序稍長，但可保證其動作順序有條不紊，一環(huán)緊扣一環(huán)，表現(xiàn)出順控指令的突出優(yōu)點。即使有誤解也不會造成混亂，因為上步動作未完成下一步動作不可能開始，其調(diào)試非常容易。5.2程序控制類指令

程序控制類指令用于程序運行狀態(tài)的控制，主要包括系統(tǒng)控制、跳轉(zhuǎn)、循環(huán)、子程序調(diào)用、順序控制等指令。5.2.1系統(tǒng)控制類指令

系統(tǒng)控制類指令主要包括暫停、結(jié)束、看門狗等指令，指令格式見表5-2。

1.

暫停指令(STOP)

暫停指令在使能輸入有效時，立即終止程序的執(zhí)行。指令執(zhí)行的結(jié)果是CPU工作方式由RUN切換到STOP。在中斷程序中執(zhí)行STOP指令，該中斷立即終止，并且忽略所有掛起的中斷，繼續(xù)掃描程序的剩余部分。在本次掃描的最后，將CPU由RUN切換到STOP。

2.

結(jié)束指令(END/MEND)

梯形圖結(jié)束指令直接連在左側(cè)電源母線時為無條件結(jié)束指令(MEND)，不連在左側(cè)母線時為條件結(jié)束指令(END)。

條件結(jié)束指令在使能輸入有效時，立即終止用戶程序的執(zhí)行并返回主程序的第一條指令重新執(zhí)行(循環(huán)掃描工作方式)。

無條件結(jié)束指令執(zhí)行時(指令直接連在左側(cè)母線，無使能輸入)，立即終止用戶程序的執(zhí)行并返回主程序的第一條指令重新執(zhí)行。

結(jié)束指令只能在主程序中使用，不能在子程序和中斷服務(wù)程序中使用。

STEP7-Micro/Win編程軟件在主程序的結(jié)尾自動生成無條件結(jié)束指令(MEND)，用戶不得輸入無條件結(jié)束指令，否則編譯出錯。

3.

看門狗復(fù)位指令(WDR)

看門狗定時器設(shè)有500ms重啟動時間，每次掃描它都被自動復(fù)位一次，正常工作時掃描周期小于500ms，它不起作用。若掃描周期大于500ms，看門狗定時器會停止執(zhí)行用戶程序，如過長的用戶程序、過長的中斷時間、循環(huán)時間過長。

工作原理：使能輸入有效時，將看門狗定時器復(fù)位。在沒有看門狗錯誤的情況下，可以增加一次掃描允許的時間。若使能輸入無效，看門狗定時器定時時間到，程序?qū)⒅兄巩?dāng)前指令的執(zhí)行，重新啟動，返回到第一條指令重新執(zhí)行。

注意：使用WDR指令時，要防止過渡延遲掃描完成時間，否則，在終止本掃描之前，下列操作過程將被禁止(不予執(zhí)行)：通信(自由端口方式除外)、I/O更新(立即I/O除外)、強制更新、SM更新(SM0、SM5～SM29不能被更新)、運行時間診斷、中斷程序中的STOP指令。掃描時間超過25s、10

ms和100ms，定時器將不能正確計時。

【例5-1】暫停(STOP)、條件結(jié)束(END)、看門狗指令應(yīng)用舉例，如圖5-3所示。圖5-3例5-1圖

4.診斷LED指令

S7-200檢測到致命錯誤時，SF/DIAG(故障/診斷)LED發(fā)出紅光。在V4.0版編程軟件系統(tǒng)塊的“配置LED”選項卡中，如果選擇了有變量被強制或有I/O錯誤時LED亮，出現(xiàn)上述診斷事件時LED將發(fā)黃光。如果兩個選項都沒有被選擇，SF/DIAGLED發(fā)黃光只受DIAG_LED指令的控制。如果此時指令的輸入?yún)?shù)IN為0，診斷LED不亮。如果IN大于0，診斷LED發(fā)黃光。圖5-4的VB10中如果有非零的錯誤代碼，將使診斷LED亮。圖5-4診斷LED指令5.2.2

跳轉(zhuǎn)、循環(huán)指令

跳轉(zhuǎn)、循環(huán)指令用于程序執(zhí)行順序的控制，指令格式見表5-3。

1.

程序跳轉(zhuǎn)指令(JMP)

跳轉(zhuǎn)指令(JMP)和跳轉(zhuǎn)地址標(biāo)號指令(LBL)配合實現(xiàn)程序的跳轉(zhuǎn)。使能輸入有效時，使程序跳轉(zhuǎn)到指定標(biāo)號n處執(zhí)行(在同一程序內(nèi))，跳轉(zhuǎn)標(biāo)號n=0～255。使能輸入無效時，程序順序執(zhí)行。

2.

循環(huán)控制指令(FOR)

程序循環(huán)結(jié)構(gòu)用于描述一段程序的重復(fù)循環(huán)執(zhí)行。由FOR和NEXT指令構(gòu)成程序的循環(huán)體。FOR指令標(biāo)記循環(huán)的開始，NEXT指令為循環(huán)體的結(jié)束指令。

FOR指令為指令盒格式，主要參數(shù)有使能輸入EN、當(dāng)前值計數(shù)器INDX、循環(huán)次數(shù)初始值INIT和循環(huán)計數(shù)終值FINAL。

工作原理：使能輸入EN有效時，循環(huán)體開始執(zhí)行，執(zhí)行到NEXT指令時返回，每執(zhí)行一次循環(huán)體，當(dāng)前計數(shù)器INDX增1，達(dá)到終值FINAL時，循環(huán)結(jié)束。例如FINAL為10，使能有效時，執(zhí)行循環(huán)體，同時INDX從1開始計數(shù)，每執(zhí)行一次循環(huán)體，INDX當(dāng)前值加1，執(zhí)行至10次時，當(dāng)前值也計到10，循環(huán)結(jié)束。使能輸入無效時，循環(huán)體程序不執(zhí)行。每次使能輸入有效，指令自動將各參數(shù)復(fù)位。FOR/NEXT指令必須成對使用，循環(huán)可以嵌套，最多為8層。5.2.3子程序調(diào)用指令

1．局部變量表

1)局部變量與全局變量

程序中的每個POU均有自己的由64字節(jié)L存儲器組成的局部變量表。它們用來定義有范圍限制的變量，局部變量只在它被創(chuàng)建的POU中有效。與之相反，全局符號在各POU中均有效，只能在符號表/全局變量表中定義。全局符號與局部變量名稱相同時，在定義局部變量的POU中，該局部變量的定義優(yōu)先，該全局定義則在其它POU中使用。

局部變量有以下優(yōu)點：

(1)

在子程序中只用局部變量，不用絕對地址或全局符號，子程序可移植到別的項目中。

(2)

如果使用臨時變量(TEMP)，同一片物理存儲器可在不同的程序中重復(fù)使用。

局部變量還用來在子程序和主調(diào)程序之間傳遞輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)。

在編程軟件中，將水平分裂條拉至程序編輯器視窗的頂部，則隱藏局部變量表；將分裂條下拉，將再次顯示局部變量表。

2)局部變量的類型

TEMP(臨時變量)為暫時保存在局部數(shù)據(jù)區(qū)中的變量。只有在執(zhí)行該POU時，定義的臨時變量才被使用，POU執(zhí)行完后，不再使用臨時變量的數(shù)值。在主程序或中斷程序中，局部變量表只包含TEMP變量。子程序的局部變量表中還有三種變量：IN(輸入變量)、OUT(輸出變量)、IN_OUT(輸入/輸出變量)。

3)局部變量的賦值

在局部變量表中賦值時，只需指定聲明局部變量的類型(TEMP、IN、IN_OUT或OUT)和數(shù)據(jù)類型(參見SIMATIC和IEC1131-3的數(shù)據(jù)類型)，但不指定存儲器地址，程序編輯器自動地在L存儲區(qū)中為所有局部變量指定存儲器位置。起始地址為L0，每字節(jié)8位，能訪問到位。字節(jié)、字和雙字在局部存儲器中按字節(jié)順序分配，例如LBx、LWx或LDx。

4)在局部變量表中增加新的變量

對于主程序與中斷程序，局部變量表顯示一組已被預(yù)先定義為TEMP變量的行。要向表中增加行，只需用右鍵單擊表中的某一行，選擇“插入”→“行”命令，在所選行的上部插入新的行；選擇“插入”→“下一行”命令，在所選行的下部插入新的行。

對于子程序，局部變量表顯示數(shù)據(jù)類型被預(yù)先定義為IN、IN_OUT、OUT和TEMP的一系列行，不能改變它們的順序。如果要增加新的局部變量，必須用鼠標(biāo)右鍵單擊已有的行，并用彈出菜單在所擊行的上下插入相同類型的另一局部變量。

5)局部變量數(shù)據(jù)類型檢查

局部變量作為參數(shù)向子程序傳遞時，在該子程序的局部變量表中指定的數(shù)據(jù)類型必須與調(diào)用POU中的數(shù)據(jù)類型值匹配。例如，在主程序OB1中調(diào)用子程序SBR0，使用名為INPUT1的全局符號作為子程序的輸入?yún)?shù)。在SBR0的局部變量表中，已經(jīng)定義了一個名為FIRST的局部變量作為該輸入?yún)?shù)。當(dāng)OB1調(diào)用SBR0時，INPUT1的數(shù)值被傳入FIRST，INPUT1和FIRST的數(shù)據(jù)類型必須匹配。

6)在局部變量表中進(jìn)行賦值

在程序中使用符號名時，程序編輯器首先檢查有關(guān)POU的局部變量表，然后檢查符號表/全局變量表。如果某符號名在兩處都沒有定義，程序編輯器則將其視為全局符號，程序編輯器指定一條綠色波浪狀下劃線，并將名稱括在雙引號中，例如“UndefinedLocalVar”(未定義的局部變量)。如果后來對該符號名賦了值，則程序編輯器不會自動再次讀取局部變量表并修改它。為了將該符號名作為局部變量使用，必須手工刪除程序代碼中的引號，并在符號名前插入#號，例如改為#UndefinedLocalVar。

各子程序最多可調(diào)用16個輸入/輸出參數(shù)，如果超出16個，將返回錯誤。選擇希望的變量類型所在的行，并在名稱域中鍵入變量名稱，在數(shù)據(jù)類型域中鍵入數(shù)據(jù)類型。不需在局部變量表中的變量名稱前加#號，#號只在程序代碼中的局部變量名之前使用。

局部變量名可包含數(shù)字、字母和下劃線(_)，也可以包含擴展字符(ASCII128～255)。第一個字符必須是字母或擴展字符，關(guān)鍵字不能作為符號名。

局部變量表中的變量名被下載和存儲在CPU存儲器中，使用較長的變量名將占用較多的存儲空間。

2．子程序

STEP7-Micro/Win在程序編輯器窗口里為每個POU提供一個獨立的頁。主程序總是第1頁，后面是子程序或中斷程序。因為各個程序在編輯器窗口里被分開，編譯時在程序結(jié)束的地方自動加入無條件結(jié)束指令或無條件返回指令，用戶程序只能使用條件結(jié)束和條件返回指令。

通常將具有特定功能且多次使用的程序段作為子程序。子程序可以多次被調(diào)用，也可以嵌套(最多8層)，還可以遞歸調(diào)用(自己調(diào)用自己)。子程序有子程序調(diào)用和子程序返回兩大類指令，子程序返回又分條件返回和無條件返回。子程序調(diào)用指令用在主程序或其他調(diào)用子程序的程序中，子程序的無條件返回指令在子程序的最后網(wǎng)絡(luò)段。梯形圖指令系統(tǒng)能夠自動生成子程序的無條件返回指令，用戶無需輸入。子程序的調(diào)用是有條件的，未調(diào)用它時不會執(zhí)行子程序中的指令，因此使用子程序可以減少掃描時間，同時可使整個程序功能清晰，易于查錯和維護(hù)，還能減少存儲空間。為了移植子程序，應(yīng)避免使用全局符號和變量，例如V存儲區(qū)中的絕對地址。

1)子程序的創(chuàng)建

在編程軟件的程序數(shù)據(jù)窗口的下方有主程序(OBI)、子程序(SUB0)、中斷服務(wù)程序(INT0)的標(biāo)簽，點擊子程序標(biāo)簽即可進(jìn)入SUB0子程序顯示區(qū)。也可以通過指令樹的項目進(jìn)入子程序SUB0顯示區(qū)。添加一個子程序時，可以用編輯菜單的插入項增加一個子程序，子程序編號n從0開始自動向上生成。用鼠標(biāo)右鍵點擊指令樹中的子程序或中斷程序的圖標(biāo)，在彈出的菜單中選擇“重新命名”，可以修改它們的名稱。

2)帶參數(shù)的子程序調(diào)用指令

子程序可能有要傳遞的參數(shù)(變量和數(shù)據(jù))，這時可以在子程序調(diào)用指令中包含相應(yīng)參數(shù)，它可以在子程序與調(diào)用程序之間傳送。參數(shù)(變量和數(shù)據(jù))必須有符號名(最多8個字符)、變量和數(shù)據(jù)類型等內(nèi)容。子程序最多可傳遞16個參數(shù)。傳遞的參數(shù)在子程序局部變量表中定義。局部變量表中的變量有IN、OUT、IN/OUT和TEMP等四種類型。

IN類型：將指定位置的參數(shù)傳入子程序。參數(shù)的尋址方式可以是直接尋址(如VB10)、間接尋址(如*AC1)或立即數(shù)(如1234)。也可以將數(shù)據(jù)的地址值傳入子程序(&VB100)。

OUT類型：是子程序的結(jié)果值(數(shù)據(jù))，它被返回給調(diào)用它的POU。常數(shù)和地址值不允許作為輸出參數(shù)。

IN/OUT類型：將指定位置的參數(shù)傳到子程序，從子程序來的結(jié)果值被返回到同樣的地址。常數(shù)和地址值不允許作為輸出參數(shù)。

TEMP類型：局部存儲器只能用作子程序內(nèi)部的暫時存儲器，不能用來傳遞參數(shù)。

局部變量表的數(shù)據(jù)類型可以是能流、布爾(位)、字節(jié)、字、雙字、整數(shù)、雙整數(shù)和實數(shù)型。能流是指僅允許對位輸入操作的布爾能流(布爾型)，梯形圖表達(dá)形式為用觸點(位輸入)將電源母線和指令盒連接起來。

在局部變量表輸入變量名稱、變量類型、數(shù)據(jù)類型等參數(shù)以后，雙擊指令樹中的子程序(或選擇點擊方框快捷按鈕，在彈出的菜單中選擇子程序項)，在梯形圖顯示區(qū)顯示出帶參數(shù)的子程序調(diào)用指令盒。

局部變量表變量類型的修改方法是，用光標(biāo)選中變量類型區(qū)，點擊鼠標(biāo)右鍵得到一個下拉菜單，選擇插入項，彈出一個下拉子菜單，點擊選中的類型，在變量類型區(qū)光標(biāo)所在處即可得到選中的類型。

給子程序傳遞參數(shù)時，它們放在子程序的局部存儲器(L)中，局部變量表最左列是每個被傳遞參數(shù)的局部存儲器地址。

子程序調(diào)用時，輸入?yún)?shù)被拷貝到局部存儲器。子程序完成時，從局部存儲器拷貝輸出參數(shù)到指定的輸出參數(shù)地址。

【例5-2】設(shè)計記錄設(shè)備運行時間的子程序，其符號名為“運行時間”。設(shè)備運行時I0.0為“ON”，用I0.0的常開觸點調(diào)用子程序。在子程序的局部變量表中，輸入變量“清零”用來將累計的時間清零，還設(shè)置了輸出字節(jié)“秒”和“分”，以及輸出雙字“小時”。

在子程序中，用T40產(chǎn)生周期為1s的脈沖列。用T40的常開觸點使“秒”加1，當(dāng)“秒”標(biāo)志等于60時，“分”標(biāo)志加1，“秒”標(biāo)志被清零。當(dāng)“分”標(biāo)志等于60時，“小時”標(biāo)志加1，“分”標(biāo)志被清零。“清零”輸入I1.0為“ON”時，用FILL(填充)指令將各計數(shù)標(biāo)志清零。子程序中只有定時器使用了絕對地址，其他變量都是局部變量，便于移植到別的項目中。運行時間梯形圖如圖5-5所示。圖5-5運行時間梯形圖5.2.4順序控制指令

梯形圖程序的設(shè)計思想也和其他高級語言一樣，應(yīng)該首先用程序流程圖來描述程序的設(shè)計思想，然后再用指令編寫出符合程序設(shè)計思想的程序。梯形圖程序常用的一種程序流程圖叫功能流程圖，使用功能流程圖可以描述程序的順序執(zhí)行、循環(huán)、條件分支、合并等功能流程概念。順序控制指令可以將功能流程圖轉(zhuǎn)換成梯形圖程序。功能流程圖是設(shè)計梯形圖程序的基礎(chǔ)。圖5-6循環(huán)步進(jìn)功能流程圖

1.

功能流程圖簡介

功能流程圖是按照順序控制的思想，根據(jù)工藝過程將程序的執(zhí)行分成各個程序步，每一步由進(jìn)入條件、程序處理、轉(zhuǎn)換條件和程序結(jié)束等四部分組成。通常用順序控制繼電器位S0.0～S31.7代表程序的狀態(tài)步。一個三步循環(huán)步進(jìn)的功能流程圖如圖5-6所示，該圖中1、2、3分別代表程序的三步狀態(tài)，程序執(zhí)行到某步時，該步狀態(tài)位置1，其余為0。步進(jìn)條件又稱為轉(zhuǎn)換條件，有邏輯條件、時間條件等步進(jìn)轉(zhuǎn)換條件。

2.

順序控制指令

順序控制用三條指令描述程序的順序控制步進(jìn)狀態(tài)，指令格式見表5-4。

(1)

順序步開始指令(LSCR)。順序控制繼電器位Sx.y=1時，該程序步執(zhí)行。

(2)順序步結(jié)束指令(SCRE)。SCRE為順序步結(jié)束指令，順序步的處理程序在LSCR和SCRE之間。

(3)

順序步轉(zhuǎn)移指令(SCRT)。該指令使能輸入有效時，將本順序步的順序控制繼電器位清零，下一步順序控制繼電器位置1。

【例5-3】交通信號燈控制方案三。

交通燈控制的一種順控繼電器安排及順序功能圖如圖5-7所示。圖5-7十字路口交通信號燈順序功能圖

該圖的特點是將南北向燈與東西向燈看做是兩個同時進(jìn)行的流程，用兩個并行的流程分支表示。這是順序功能圖的一種典型結(jié)構(gòu)形式，稱為帶有并行分支的順序功能圖。為了解決綠燈閃爍3次的問題，要在兩個并行分支中增加內(nèi)循環(huán)，循環(huán)的次數(shù)使用計數(shù)器C48、C49控制(順序功能圖中未表現(xiàn)計數(shù)器)。本解法涉及的輸入/輸出繼電器、定時器及順控繼電器的用途及地址如表5-5所示。

交通信號燈狀態(tài)法梯形圖程序見表5-6。梯形圖是由流程圖轉(zhuǎn)繪而來的。梯形圖中各狀態(tài)的列寫可參照流程圖中各狀態(tài)的分布，依從上而下、從左而右的順序安排。梯形圖中各個狀態(tài)的表達(dá)是很規(guī)范的，只是在分支及分支的匯合處表達(dá)有專門的規(guī)定，請讀者注意Network

5及Network

47兩處的表達(dá)方法。5.3相關(guān)知識：PLC的編程軟件5.3.1PLC的編程語言

1.系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件主要包括以下三部分：

1)系統(tǒng)管理程序

系統(tǒng)管理程序有以下三方面的作用：

(1)運行時間管理，控制可編程控制器何時輸入、何時輸出、何時計算、何時自檢及何時通信。

(2)存儲空間管理，規(guī)定各種參數(shù)和程序的存放位置，以生成用戶環(huán)境。

(3)系統(tǒng)自檢程序，包括各種系統(tǒng)出錯檢驗、用戶程序語法檢驗、句法檢驗、警戒時鐘運行等。

2)用戶指令解釋程序

用戶指令解釋程序是聯(lián)系高級程序語言和機器碼的橋梁。眾所周知，任何計算機最終都是執(zhí)行機器碼指令的，但用機器碼編程卻是非常復(fù)雜的事情?？删幊炭刂破饔锰菪螆D語言編程，把使用者直觀易懂的梯形圖變成機器能懂得的機器語言，這就是解釋程序的任務(wù)。

3)標(biāo)準(zhǔn)程序模塊及其調(diào)用程序

標(biāo)準(zhǔn)程序模塊及其調(diào)用程序是許多獨立的程序塊，各程序塊具有不同的功能，有些完成輸入、輸出處理，有些完成特殊運算等。

整個系統(tǒng)軟件是一個整體，其質(zhì)量的好壞很大程度上影響可編程控制器的性能。很多情況下，通過改進(jìn)系統(tǒng)軟件就可在不增加任何設(shè)備的條件下大大改善可編程控制器的性能水平。

2．編程語言

無論哪國生產(chǎn)的PLC，用戶程序最常用的編程語言都是梯形圖(LAD)及指令表(STL)，某些產(chǎn)品還具有順序功能流程圖(SFC)編程功能。不同型號的PLC梯形圖雖然并不完全相同，梯形圖對應(yīng)的STL指令也不一致，但其基本模式大同小異。在IEC61131-3中詳細(xì)說明了句法、語義和下述五種編程語言的表達(dá)方式。

1)順序功能圖

順序功能圖(SequentialFunctionChart，SFC)編程方式采用畫工藝流程圖的方法編程，只要在每一個工藝方框的輸入和輸出端標(biāo)上特定的符號即可。對于在工廠中搞工藝設(shè)計的人來說，用這種方法編程，不需要很多的電氣知識，非常方便。

不少PLC的新產(chǎn)品采用了順序功能圖，有的公司已生產(chǎn)出系列的、可供不同的PLC使用的SFC編程器，原來十幾頁的梯形圖程序，SFC只用一頁就可完成。另外，由于這種編程語言最適合從事工藝設(shè)計的工程技術(shù)人員，因此，它是一種效果顯著、深受歡迎、前途光明的編程語言。

2)梯形圖

和繼電接觸器電路圖類似，梯形圖(LadderDiagram，LAD)是用圖形符號及圖形符號間的連接關(guān)系表達(dá)控制思想的。梯形圖所使用的符號主要是觸點、線圈及功能框。這些符號加上母線及符號間的連線就可以構(gòu)成梯形圖。梯形圖中左右兩條垂直的線就是母線，左母線總是連接由各類觸點組成的觸點“群”或者叫觸點“塊”，右母線總是連接線圈或功能框(右母線可省略)。

理解PLC梯形圖的一個關(guān)鍵概念是“能流”(Power

Flow)，即一種假想的“能量流”。在圖中，如把左邊的母線假設(shè)為電源“相線”，而把右邊的母線假想為電源“中性線”，當(dāng)針對某個線圈的一個通路中所含的所有動合觸點是接通的，所有的動斷觸點是閉合的時，就會有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵，線圈置1，線圈所屬器件的動合、動斷觸點就會動作。與此相反，如沒有“能流”流達(dá)某個線圈，線圈就不會被激勵。能流永遠(yuǎn)是從左向右流動的。

要強調(diào)指出的是，“能流”是我們?yōu)榉奖闾菪螆D的理解而引入的概念，它實際上并不存在。

3)指令表

指令表(InstructionList，STL)語言類似于通用計算機程序的助記符語言，是可編程控制器的另一種常用基礎(chǔ)編程語言。所謂指令表，指一系列指令按一定順序的排列，每條指令有一定的含義，指令的順序也表達(dá)一定的含義。指令往往由兩部分組成：一是由幾個容易記憶的字符(一般為英文縮寫詞)來代表某種操作功能，稱為助記符，比如用“MUL”表示“乘”；另一部分則是用編程元件表示的操作數(shù)，準(zhǔn)確地說是操作數(shù)的地址，也就是存放乘數(shù)與積的地方。指令的操作數(shù)有單個的、多個的，也有的指令沒有操作數(shù)，沒有操作數(shù)的稱為無操作數(shù)指令(無操作數(shù)指令用來對指令間的關(guān)聯(lián)做出輔助說明)。不同廠家PLC的指令不盡相同，但指令和梯形圖有一定的對應(yīng)關(guān)系，這點在各國的PLC產(chǎn)品中則是一致的。

4)功能塊圖

功能塊圖(FunctionBlockDiagram，F(xiàn)BD)是一種由邏輯功能符號組成的功能塊來表達(dá)命令的圖形語言，這種編程語言基本上沿用了半導(dǎo)體邏輯電路的邏輯方塊圖。對每一種功能都使用一個運算方塊，其運算功能由方塊內(nèi)的符號確定。常用“與”、“或”、“非”等邏輯功能表達(dá)控制邏輯。和功能方塊有關(guān)的輸入畫在方塊的左邊，輸出畫在方塊的右邊。采用這種編程語言，不僅能簡單明確地表現(xiàn)邏輯功能，還能通過對各種功能塊的組合，實現(xiàn)加法、乘法、比較等高級功能，所以，它也是一種功能較強的圖形編程語言。對于熟悉邏輯電路和具有邏輯代數(shù)基礎(chǔ)的人來說，這種編程語言是非常方便的。

5)高級語言

在一些大型PLC中，為了完成一些較為復(fù)雜的控制，采用功能很強的微處理器和大容量存儲器，將邏輯控制、模擬控制、數(shù)值計算與通信功能結(jié)合在一起，配備BASIC、PASCAL、C等計算機語言，從而可像使用通用計算機那樣進(jìn)行結(jié)構(gòu)化編程，使PLC具有更強的功能。如結(jié)構(gòu)文本ST(StructuredText)是為IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級編程語言，能實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。

目前，各種類型的PLC基本上都同時具備兩種以上的編程語言。其中，以同時使用梯形圖和指令表的占大多數(shù)。不同廠家、不同型號的PLC，其梯形圖及指令表都有差異，使用的符號也不盡相同，配置的功能各有千秋。因此，各個廠家不同系列、不同型號的編程控制器互不兼容，但編程的思想方法和原理是一致的。5.3.2PLC的程序結(jié)構(gòu)

S7-200

CPU的控制程序由主程序、子程序和中斷程序組成。

1．主程序

主程序(OBI)是程序的主體，每一個項目都必須并且只能有一個主程序。在主程序中可以調(diào)用子程序和中斷程序。

主程序通過指令控制整個應(yīng)用程序的執(zhí)行，每次CPU掃描都要執(zhí)行一次主程序。STEP7-Micro/Win的程序編輯器窗口下部的標(biāo)簽用來選擇不同的程序。因為程序已被分開，各程序結(jié)束時不需要加入無條件結(jié)束指令，如END、RET或RETI等。

2．子程序

子程序是一個可選的指令的集合，僅在被其他程序調(diào)用時執(zhí)行。同一子程序可以在不同的地方被多次調(diào)用，使用子程序可以簡化程序代碼和減少掃描時間。設(shè)計得好的子程序容易移植到別的項目中去。

3．中斷程序

中斷程序是指令的一個可選集合。中斷程序不是被主程序調(diào)用，它們在中斷事件發(fā)生時由可編程序控制器的操作系統(tǒng)調(diào)用。中斷程序用來處理預(yù)先規(guī)定的中斷事件，因為不能預(yù)知何時會出現(xiàn)中斷事件，所以不允許中斷程序改寫可能在其他程序中使用的存儲器。5.3.3編程軟件STEP

7-Micro/Win

西門子S7-200系列可編程序控制器使用的STEP7-Micro/Win編程軟件有多個版本，以V4.0為最新，其功能強大，包括以下升級功能：PID自整定模塊、超級項目樹形結(jié)構(gòu)、狀態(tài)趨勢圖、PLC歷史記錄和事件緩存區(qū)、項目文件的口令保護(hù)、存儲卡支持、TD200和TD200C支持、PLC內(nèi)置位置控制向?qū)?、?shù)據(jù)歸檔向?qū)А⑴浞较驅(qū)?、PTO指令向?qū)А⒃\斷LED組態(tài)、數(shù)據(jù)塊頁、新的字符串和變量、變頻器USS庫函數(shù)。其兼容性極強，支持當(dāng)前所有的CPU22x產(chǎn)品。下面介紹其使用方法。

1．軟件的安裝及硬件連接

STEP7-Micro/Win是基于Windows的應(yīng)用軟件，其安裝配置為：Windows

95、Windows

98、Windows

ME或Windows

2000操作系統(tǒng)，內(nèi)存8

MB以上，硬盤空間50

MB以上，VGA顯示器，支持鼠標(biāo)，具有RS-232口或USB口。

安裝時將含有STEP7-Micro/Win編程軟件的光盤插入光盤驅(qū)動器，系統(tǒng)可自動進(jìn)入安裝向?qū)В蛟诠獗P目錄里雙擊setup，進(jìn)入安裝向?qū)В髣t可按照向?qū)崾就瓿绍浖陌惭b工作。軟件路徑可以使用默認(rèn)子目錄，也可以單擊“瀏覽”按鈕，在彈出的對話框中選擇或新建一個子目錄。在安裝結(jié)束時，向?qū)崾局匦聠佑嬎銠C以完成安裝過程。

西門子公司為一些版本的STEP7-Micro/Win編程軟件配備了漢化補丁，需安裝漢化補丁時可在西門子網(wǎng)站下載(德國網(wǎng)站：www.ad.siemens.de，中文網(wǎng)站：)或在原軟件光盤目錄下找到漢化補丁，按照安裝向?qū)нM(jìn)行操作并完成安裝，即可得到一個漢化的編程環(huán)境。

應(yīng)用軟件下載到PLC需要裝有STEP7-Micro/Win的計算機和PLC的通信，通信最簡單的設(shè)備是一根PC/PPI電纜，電纜的一頭接計算機的RS-232口，另一頭接PLC的RS-485通信口。PC/PPI電纜上設(shè)有選擇通信波特率及幀模式的DIP開關(guān)，計算機與PLC的連接與DIP開關(guān)各位的設(shè)置有關(guān)。初學(xué)者可選通信速率的默認(rèn)值為9.6kb/s，在不使用調(diào)制解調(diào)器時，開關(guān)4、5均應(yīng)設(shè)置為0。

安裝完成軟件并設(shè)置連接好硬件后可按以下步驟設(shè)置通信參數(shù)：

(1)

運行STEP7-Micro/Win軟件，在引導(dǎo)條中單擊“通信”圖標(biāo)，或從主菜單中選擇“檢視”中的“通信”項，則會出現(xiàn)一個“通信設(shè)定”對話框。

(2)

在對話框中雙擊PC/PPI電纜的圖標(biāo)，即出現(xiàn)設(shè)置PG/PC接口的對話框，這時可安裝或刪除通信接口、設(shè)置及檢查通信接口等操作。系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置為：遠(yuǎn)程設(shè)備站地址為2，通信波特率為9.6kb/s，采用PC/PPI電纜通信，使用計算機的COM1口和PPI協(xié)議。

2．編程軟件的功能及其主界面

1)

STEP7-Micro/Win的基本功能

STEP7-Micro/Win的基本功能是協(xié)助用戶開發(fā)應(yīng)用軟件。在STEP7-Micro/Win環(huán)境下可創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序，實現(xiàn)用戶所編輯程序的管理。該軟件還具有語法檢查功能，可在編程中檢查用戶程序的語法錯誤。利用該軟件的監(jiān)控功能還能實現(xiàn)用戶程序的調(diào)試及監(jiān)控。軟件的大部分功能，如程序的編制、編譯、調(diào)試相關(guān)的組態(tài)等工作，在離線工作方式(即計算機并未和PLC連接)時即可實現(xiàn)，部分功能則需在在線情況下實現(xiàn)。

2)

軟件的主界面及各區(qū)域的用途

啟動STEP7-Micro/Win編程軟件，主界面包含以下幾個主要分區(qū)：菜單條(包含8個主菜單項)、工具條(快捷操作窗口)、指令樹(Instruction

Tree)(快捷操作窗口)、用戶窗口、輸出窗口和狀態(tài)條(可同時或分別打開5個用戶窗口)。以下分別說明。

(1)菜單條。菜單條是以菜單形式操作的入口，菜單包含文件(File)、編輯(Edit)、檢視(View)、可編程序控制器(PLC)、調(diào)試(Debug)、工具(Tools)、視窗(Windows)、幫助(Help)等項。用鼠標(biāo)點擊某項菜單，可彈出該菜單的細(xì)目，如文件項目的細(xì)目包含新建、打開、保存、上載、下載等項，可知文件菜單的主要功能為程序文件的管理?？梢越⒒虼蜷_待編輯的應(yīng)用程序。菜單條中的其他項目涉及編程界面的變換、編輯語言的變更、程序編輯、調(diào)試等操作。

(2)工具條。工具條提供簡便的鼠標(biāo)操作，將最常用的STEP7-Micro/Win操作以按鈕的形式設(shè)定到工具條?？梢杂谩皺z視(View)”菜單中的“工具(Toolbars)”選項來顯示或隱藏

四種工具條：標(biāo)準(zhǔn)(Standard)、調(diào)試(Debug)、公用(Common)和指令(Instructions)。菜單條中涉及的各種功能在工具條中幾乎都能找到。

(3)引導(dǎo)條。引導(dǎo)條為編程提供按鈕控制的快速窗口切換功能。該條可用“檢視(View)”菜單中的“引導(dǎo)條(NavigationBar)”選項來選擇是否打開。引導(dǎo)條含程序塊(ProgramBlock)、符號表(SymbolTable)、狀態(tài)圖表(StatusChart)、數(shù)據(jù)塊(DataBlock)、系統(tǒng)塊(SystemBlock)、交叉索引(CrossReference)和通信(Communication)等圖標(biāo)按鈕。單擊任何一個按鈕，則主窗口切換成此按鈕對應(yīng)的窗口。引導(dǎo)條中的所有操作都可用“指令樹(Instruction

Tree)”窗口或“檢視(View)”菜單來完成，可以根據(jù)個人的愛好來選擇使用引導(dǎo)條或指令樹。

(4)指令樹。指令樹是編程指令的樹狀列表。可用“檢視(View)”菜單中的“指令樹(InstructionTree)”選項來選擇是否打開，并提供編程時所用到的所有快捷操作命令和PLC指令。

(5)主窗口。主窗口用來顯示編程操作的工作對象?？梢砸猿绦蚓庉嬈鳌⒎柋?、狀態(tài)圖、數(shù)據(jù)塊及交叉引用等五種方式進(jìn)行程序的編輯工作。以下說明這五種工作界面的用途。

①程序編輯器。程序編輯器是編程的主要界面?？梢砸蕴菪螆D、指令表及功能塊圖編程三種主要編輯方式完成程序的編輯工作。點擊菜單欄中“查看”菜單下的STL、梯形圖或FBD，可以實現(xiàn)梯形圖、指令表及功能塊圖編程方式的轉(zhuǎn)換。

②交叉索引。交叉索引提供三個方面的索引信息，即交叉索引信息、字節(jié)使用情況信息和位使用情況信息，使編程已用的及可用的PLC資源一目了然。③數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)塊窗口可以設(shè)置和修改變量存儲區(qū)內(nèi)各種類型存儲區(qū)的一個或多個變量值，并加注必要的注釋說明。

④狀態(tài)圖表。狀態(tài)圖表可將程序輸入、輸出等變量在該圖中顯示，在聯(lián)機調(diào)試時監(jiān)視各變量的值和狀態(tài)。

⑤符號表。實際編程時為了增加程序的可讀性，常用帶有實際含義的符號作為編程元件代號，而不是直接使用元件在主機中的直接地址。例如，某程序中安排輸入口I0.3作為啟動信號，為了防止讀程序時忘記，在符號表中安排Start作為I0.3的代號，則程序中I0.3表示為Start。符號表可用建立自定義符號與直接地址之間的對應(yīng)關(guān)系，并可附加注釋，使程序清晰易讀。

另外，主窗口的下部設(shè)有主程序、子程序及中斷子程序的選擇按鈕。

(6)輸出窗口。輸出窗口用來顯示程序編譯的結(jié)果信息，如各程序塊(主程序、子程序的數(shù)量及子程序號、中斷程序的數(shù)量及中斷程序號)及各塊的大小、編譯結(jié)果有無錯誤、錯誤編碼和位置等。

此外，從引導(dǎo)條中點擊系統(tǒng)塊或通信按鈕，可對PLC運行的許多參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。如設(shè)置通信的波特率，調(diào)整PLC斷電后機內(nèi)電源數(shù)據(jù)保存的存儲器范圍，設(shè)置輸入濾波參數(shù)及設(shè)置機器的操作密碼等。

3．編程操作

1)

程序文件操作

(1)新建。建立一個程序文件，可用“文件(File)”菜單中的“新建(New)”命令，在主窗口中將顯示新建程序文件的主程序區(qū)。也可用工具條中的按鈕來完成。新建一個程序文件的指令樹，系統(tǒng)默認(rèn)新建的程序文件名為“項目1(CPU226)”，括號內(nèi)為系統(tǒng)默認(rèn)PLC的型號。項目包含7個相關(guān)的塊。其中程序中有1個主程序、1個子程序SBR-0和1個中斷程序INT-0，用戶可以根據(jù)實際編程需要做以下操作：

①確定主機型號。根據(jù)實際應(yīng)用情況選擇PLC型號。右擊“項目1(CPU226)”圖標(biāo)，在彈出的菜單中單擊“類型(Type)”，或選擇“PLC”菜單中的“類型(Type)”命令。然后在彈出的對話框中選擇所用的PLC型號。若系統(tǒng)已連接，還可“讀取”PLC的類型。②程序更名。

項目文件更名：如果新建了一個程序文件，可單擊“文件(File)”菜單中的“另存為(Save

as)”命令，然后在彈出的對話框中鍵入希望的名稱。

子程序和中斷程序更名：在指令樹窗口中，右擊要更名的子程序或中斷程序名稱，在彈出的菜單中單擊“重命名(Rename)”，然后鍵入名稱。

主程序的名稱一般用默認(rèn)的MAIN，任何項目文件的主程序只有一個。③添加一個子程序或一個中斷程序。

方法1：在指令樹窗口中，右擊“程序塊(Program

Block)”圖標(biāo)，在彈出的菜單中單擊“插入子程序(Insert

Subroutine)”或“插入中斷程序(Insert

Interrupt)”項。

方法2：用“編輯(Edit)”菜單中的“插入(Insert)”命令。

方法3：在編輯窗口中單擊編輯區(qū)，在彈出的菜單中選擇“插入(Insert)”命令。新生成的子程序或中斷程序根據(jù)已有程序的數(shù)目，默認(rèn)名稱分別為SBR-n和INT-n，用戶可以自行更名。

(2)操作已有的文件。

①打開已有文件。打開一個磁盤中已有的程序文件，只要單擊“文件(File)”菜單中的“打開(Open)”命令，在彈出的對話框中選擇打開的程序文件即可，也可用工具條的按鈕來完成。

②上裝PLC機內(nèi)的文件。需要對已裝入PLC中的程序做修改時，需上裝文件。在已經(jīng)與PLC建立通信的前提下，可用“文件(File)”菜單中的“上裝(Upload)”命令，也可用工具條中的按鈕來完成。

2)程序編輯

編輯和修改控制程序是STEP7-Micro/Win編程軟件最基本的功能，它可以為用戶提供兩套指令集，即SIMATIC指令集(S7-200方式)和國際標(biāo)準(zhǔn)指令集(IEC61131-3方式)?，F(xiàn)以梯形圖編輯器為例介紹一些基本的編輯操作。

LAD程序編輯器窗口是STEP7-Micro/Win編程軟件的默認(rèn)主窗口，打開新文件夾或點擊引導(dǎo)條下的程序塊按鈕就可以進(jìn)入程序編輯器窗口。窗口中已經(jīng)給出了右母線及25條梯形圖支路的編輯位置。和許多圖形或文本編輯器一樣，LAD程序編輯窗口提供一個方框形光標(biāo)標(biāo)志正編輯的圖形所在的位置。以下介紹程序的編輯過程和各種操作。

(1)輸入編輯元件。LAD編輯器中有以下幾種輸入程序的方法：

①鼠標(biāo)拖放。鼠標(biāo)單擊打開指令樹中的類別分支，選擇指令標(biāo)記，按住鼠標(biāo)左鍵不放，將其拖到編輯器窗口內(nèi)合適的位置上再釋放。

②鼠標(biāo)雙擊。雙擊指令樹中選中的指令標(biāo)記，該指令標(biāo)記則出現(xiàn)在方框光標(biāo)所在的位置。

③特殊功能鍵。按計算機鍵盤上的F4、F6、F9鍵，可分別打開觸點、線圈、功能指令框的下拉列表，用鼠標(biāo)單擊合適的指令，該指令則出現(xiàn)在光標(biāo)方框所在的位置。

④使用指令工具條上的編程按鈕。單擊觸點、線圈和指令盒按鈕，從彈出窗口的下拉菜單所列出的指令中選擇要輸入的指令即可。

(2)元件間的連接。在一個梯形圖支路中，如果只有編程元件的串聯(lián)連接，輸入和輸出都無分叉，只需從網(wǎng)絡(luò)的開始依次輸入各編程元件即可，每輸入一個元件，光標(biāo)自動向后移動到下一列。但對于較復(fù)雜的梯形圖結(jié)構(gòu)，如并聯(lián)觸點或觸點塊，或梯形圖分支，則要用到工具條中的線段按鈕。

指令工具條中的線段按鈕包含下行線、上行線、左行線和右行線四種。具體使用時應(yīng)先將需連接的元件繪出來，將光標(biāo)放在繪元件的地方，然后輸入元件，再按需選用線段按鈕即可實現(xiàn)元件間的連接。

(3)輸入操作數(shù)。輸入的元件上方均有紅色的括號及問號，須點擊問號將光標(biāo)移到括號內(nèi)，輸入操作數(shù)的地址，元件的輸入才算完整。

(4)插入和刪除。編程中經(jīng)常用到插入和刪除一行、一列、一個網(wǎng)絡(luò)、一個子程序或中斷程序等。其方法有兩種：在編程區(qū)右擊要進(jìn)行操作的位置，彈出下拉菜單，選擇“插入(Insert)”或“刪除(Delete)”選項，再在彈出的下拉子菜單中單擊要插入或刪除的操作。

對于元件剪切、復(fù)制和粘貼等方法也與上述操作相似。

(5)塊操作。利用塊操作對程序進(jìn)行大面積刪除、移動、復(fù)制十分方便。塊操作包括塊選擇、塊剪切、塊復(fù)制和塊粘貼。這些操作非常簡單，與一般字處理軟件中的相應(yīng)操作方法完全相同。

除了梯形圖編程，STEP7-Micro/Win編程軟件還提供指令表編程，并可以方便地將梯形圖與指令表進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此外，編程操作中還有符號表、局部變量表、注釋等，這些都是方便程序的編制與閱讀的，在此不再詳述。

3)

程序的下載

編輯完成的程序可以點擊工具條中的下載按鈕進(jìn)行下載。下載前軟件將對待下載的程序進(jìn)行編譯，編譯中若發(fā)現(xiàn)錯誤，則在輸出窗口給出提示，下載暫停執(zhí)行。編譯無誤的程序下載后也會給出下載成功的提示。

4)

程序的調(diào)試及運行監(jiān)控

(1)基于程序編輯器的程序狀態(tài)監(jiān)控。在運行STEP7-Micro/Win的計算機與PLC之間建立起通信連接，并將程序下載到PLC后，執(zhí)行菜單命令“調(diào)試”→“開始程序狀態(tài)監(jiān)控”，或單擊工具條中的“程序狀態(tài)監(jiān)控”按鈕，可以用程序狀態(tài)監(jiān)控功能監(jiān)控程序運行的情況。

如果需要暫停程序狀態(tài)監(jiān)控，則單擊工具條中的“暫停程序狀態(tài)監(jiān)控”按鈕，當(dāng)前的數(shù)據(jù)保留在屏幕上。再次點擊該按鈕，則繼續(xù)執(zhí)行程序狀態(tài)監(jiān)控。①梯形圖程序的程序狀態(tài)監(jiān)控。

運行狀態(tài)的程序狀態(tài)監(jiān)控。必須在梯形圖程序狀態(tài)操作開始之前選擇程序狀態(tài)監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集模式。執(zhí)行菜單命令“調(diào)試”→“使用執(zhí)行狀態(tài)”后，進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)，該命令行的前面出現(xiàn)一個“√”號。在這種狀態(tài)模式，只是在PLC處于RUN模式時才刷新程序段中的狀態(tài)值。在RUN模式啟動程序狀態(tài)功能后，將用顏色顯示出梯形圖中各元件的狀態(tài)，左邊的垂直“電源線”和與它相連的水平“導(dǎo)線”變?yōu)樗{(lán)色。如果位操作數(shù)為1(為ON)，其常開觸點和線圈變?yōu)樗{(lán)色，它們的中間出現(xiàn)藍(lán)色方塊，有“能流”流過的導(dǎo)線也變?yōu)樗{(lán)色。如果有能流流入方框指令的EN(使能)輸入端，且該指令被成功執(zhí)行，則方框指令的方框?qū)⒆優(yōu)樗{(lán)色。定時器和計數(shù)器的方框為綠色時表示它們包含有效數(shù)據(jù)；為紅色時表示執(zhí)行指令時出現(xiàn)了錯誤；為灰色時表示無能流、指令被跳過、未調(diào)用或PLC處于STOP模式。用菜單命令“工具”→“選項”打開“選項”對話框，在“程序編輯器”選項卡中設(shè)置梯形圖編輯器中柵格(即矩形光標(biāo))的寬度、字符的大小、僅顯示符號或同時顯示符號和地址等。

只有在PLC處于RUN模式時才會顯示強制狀態(tài)，此時用鼠標(biāo)右鍵點擊某一元件，在彈出的菜單中可以對該元件執(zhí)行寫入、強制或取消強制的操作。強制和取消強制功能不能用于V、M、AI和AQ的位。

掃描結(jié)束狀態(tài)的狀態(tài)監(jiān)控。在執(zhí)行狀態(tài)時執(zhí)行菜單命令“調(diào)試”→“使用執(zhí)行狀態(tài)”，菜單中該命令行前面的“√”號消失，進(jìn)入掃描結(jié)束狀態(tài)。

掃描結(jié)束狀態(tài)顯示在程序掃描結(jié)束時讀取的狀態(tài)結(jié)果。這些結(jié)果可能不會反映PLC數(shù)據(jù)地址的所有數(shù)值變化，因為隨后的程序指令在程序掃描結(jié)束之前可能會寫入和重新寫入數(shù)值。由于快速的PLC掃描周期和相對慢速的PLC狀態(tài)數(shù)據(jù)通信之間存在的速度差別，掃描結(jié)束狀態(tài)顯示的是幾個掃描周期結(jié)束時采集的數(shù)據(jù)值。只有在RUN模式時才會顯示觸點和線圈中的顏色塊，以區(qū)別RUN和STOP模式。

對強制的處理與執(zhí)行狀態(tài)基本上相同，強制和取消強制功能不能用于V、M、AI和AQ的位。在PLC處于RUN和STOP模式時都會顯示強制狀態(tài)。只有在“調(diào)試”菜單中選中了“STOP(停止)模式下寫入-強制輸出”(該項的左邊出現(xiàn)“√”號)，才能在STOP模式執(zhí)行對輸出Q和AQ的寫操作。②語句表程序的程序狀態(tài)監(jiān)控。啟動語句表和梯形圖的程序狀態(tài)監(jiān)控功能的方法完全相同。

用菜單命令“工具”→“選項”打開“選項”窗口，選擇“程序編輯器”中的“STL狀態(tài)監(jiān)控”選項卡(見圖5-8)，可以選擇語句表程序狀態(tài)監(jiān)控的內(nèi)容，每條指令最多可以監(jiān)控17個操作數(shù)、邏輯堆棧中4個當(dāng)前值和1個指令狀態(tài)位。

狀態(tài)信息從位于編輯窗口頂端的第一條STL語句開始顯示。向下滾動編輯窗口時，將從CPU中獲取新的信息。圖5-8語句表程序狀態(tài)監(jiān)控的設(shè)置

(2)用狀態(tài)表監(jiān)控與調(diào)試程序。如果需要同時監(jiān)控的變量不能在程序編輯器中同時顯示，可以使用狀態(tài)表監(jiān)控功能。

①打開和編輯狀態(tài)表。在程序運行時，可以用狀態(tài)表來讀、寫、強制和監(jiān)控PLC的內(nèi)部變量。雙擊目錄樹“狀態(tài)表”文件夾中的“用戶定義1”圖標(biāo)，或者執(zhí)行菜單命令“查看”→“組件”→“狀態(tài)表”，均可打開狀態(tài)表，并對它進(jìn)行編輯。如果項目中有多個狀態(tài)表，可以用狀態(tài)表編輯器底部的標(biāo)簽來切換它們。未啟動狀態(tài)表的監(jiān)控功能時，可以在狀態(tài)表中輸入要監(jiān)控的變量的地址和數(shù)據(jù)類型，定時器和計數(shù)器可以分別按位或按字監(jiān)控。如果按位監(jiān)控，顯示的是它們的輸出位的ON/OFF狀態(tài)。如果按字監(jiān)控，顯示的是它們的當(dāng)前值。

在狀態(tài)表中執(zhí)行菜單命令“編輯”→“插入”→“行”，或者用鼠標(biāo)右鍵點擊狀態(tài)表中的單元，執(zhí)行彈出菜單中的“插入”→“行”命令，可以在狀態(tài)表中當(dāng)前光標(biāo)位置的上部插入新的行。將光標(biāo)置于狀態(tài)表最后一行中的任意單元后，按向下的箭頭鍵，在狀態(tài)表的底部將會增添一個新的行。在符號表中選擇變量并將其復(fù)制到狀態(tài)表中(只復(fù)制符號列)，可以快速創(chuàng)建狀態(tài)表。②創(chuàng)建新的狀態(tài)表?？梢詣?chuàng)建幾個狀態(tài)表，分別監(jiān)控不同的元件組。用鼠標(biāo)右鍵單擊指令樹中的“狀態(tài)表”，或單擊已經(jīng)打開的狀態(tài)表，執(zhí)行彈出菜單中的“插入”→“狀態(tài)表”命令，可以創(chuàng)建新的狀態(tài)表。③啟動和關(guān)閉狀態(tài)表的監(jiān)控功能。與PLC的通信連接成功后，打開狀態(tài)表，執(zhí)行菜單命令“調(diào)試”→“開始狀態(tài)表監(jiān)控”或單擊工具條上的“狀態(tài)表監(jiān)控”按鈕，可以啟動狀態(tài)表的監(jiān)控功能，在狀態(tài)表的“當(dāng)前值”列將會出現(xiàn)從PLC中讀取的動態(tài)數(shù)據(jù)。執(zhí)行菜單命令“調(diào)試”→“停止?fàn)顟B(tài)表監(jiān)控”或單擊“狀態(tài)表監(jiān)控”按鈕，可以關(guān)閉狀態(tài)表。

狀態(tài)表的監(jiān)控功能被啟動后，編程軟件從PLC收集狀態(tài)信息，并對表中的數(shù)據(jù)更新，這時還可以強制修改狀態(tài)表中的變量。用二進(jìn)制格式監(jiān)控字節(jié)、字或雙字，可以在一行中同時監(jiān)控8點、16點或32點位變量。④單次讀取狀態(tài)信息。狀態(tài)表被關(guān)閉時，用菜單命令“調(diào)試”→“單次讀取”或單擊工具條上的“單次讀取”按鈕，可以從PLC中收集當(dāng)前的數(shù)據(jù)，并在狀態(tài)表中的“當(dāng)前值”列顯示出來，執(zhí)行用戶程序時并不對它進(jìn)行更新。要連續(xù)收集狀態(tài)表信息，應(yīng)啟動狀態(tài)表的監(jiān)控功能。⑤趨勢圖?？梢杂孟铝蟹椒ㄖ辉跔顟B(tài)表的表格視圖和趨勢視圖之間切換：

執(zhí)行菜單命令“查看”→“查看趨勢圖”。

用鼠標(biāo)右鍵單擊狀態(tài)表，然后執(zhí)行彈出菜單中的“查看趨勢圖”命令。

單擊調(diào)試工具條上的“趨勢圖”按鈕。

趨勢圖用隨時間變化的PLC數(shù)據(jù)的圖形跟蹤狀態(tài)數(shù)據(jù)，可以將狀態(tài)表顯示切換為趨勢圖顯示，或作反向的切換。趨勢顯示的行號與狀態(tài)表的行號對應(yīng)。用鼠標(biāo)右鍵點擊趨勢圖，執(zhí)行彈出菜單中的相應(yīng)命令，可以在趨勢圖運行時刪除被點擊的變量、插入新的行和修改趨勢圖的時間基準(zhǔn)(即時間軸的刻度)。如果更改趨勢圖的時間基準(zhǔn)(0.25s～5min)，則整個圖的數(shù)據(jù)都會被清除，并用新的時間基準(zhǔn)重新顯示。執(zhí)行彈出菜單中的“屬性”命令，在彈出的對話框中，可以修改被點擊的行變量的地址和顯示格式以及顯示時的上限和下限。

單擊工具條中的“暫停趨勢圖”按鈕，或執(zhí)行菜單命令“調(diào)試”→“暫停趨勢圖”，可以“凍結(jié)”趨勢圖。實時趨勢功能不支持歷史趨勢，即不會保留超出趨勢圖窗口的時間范圍的趨勢數(shù)據(jù)。

將光標(biāo)放在分隔趨勢行的橫線上，出現(xiàn)雙箭頭光標(biāo)后，按住鼠標(biāo)左鍵，上、下拖動光標(biāo)，可以調(diào)節(jié)各行的高度。

(3)用狀態(tài)表強制改變數(shù)值。

①強制的基本概念。在RUN模式且對控制過程影響較小的情況下，可以對程序中的某些變量強制性地賦值。S7-200CPU允許強制性地給所有的I/O點賦值，此外還可以改變最多16個內(nèi)部存儲器數(shù)據(jù)(V或M)或模擬量I/O(AI或AQ)。V或M可以按字節(jié)、字或雙字來改變，只能從偶數(shù)字節(jié)開始以字為單位改變模擬量(例如AIW6)。強制的數(shù)據(jù)永久性地存儲在CPU的EEPROM中。在讀取輸入階段，強制值被當(dāng)作輸入讀入；在程序執(zhí)行階段，強制數(shù)據(jù)用于立即讀和立即寫指令指定的I/O點。在通信處理階段，強制值用于通信的讀/寫請求；在修改輸出階段，強制數(shù)據(jù)被當(dāng)作輸出寫到輸出電路。進(jìn)入STOP狀態(tài)時，輸出將變?yōu)閺娭浦担皇窍到y(tǒng)塊中設(shè)置的值。

通過強制V、M、T或C，強制功能可以用來模擬邏輯條件。通過強制I/O點，強制功能可以用來模擬物理條件。在寫入或強制輸出時，如果S7-200與其他設(shè)備相連，可能導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)無法預(yù)料的情況，引起人員傷亡或設(shè)備損壞，只有合格的人員才能進(jìn)行強制操作。黃色的顯式強制圖標(biāo)(一把合上的鎖)表示該地址被顯式強制，對它取消強制之前用其他方法不能改變此地址的值。

隱式強制圖標(biāo)(合上的灰色的鎖)表示該地址被隱式強制。如VW0被顯示強制，VB0可被隱式強制，因為它是VW0的一部分。

部分隱式強制圖標(biāo)(半塊灰色的鎖)表示該地址被部分隱式強制。如VW0被顯示強制，因為VWl的第一個字節(jié)VB1是VW0的第2個字節(jié)，所以VW1的一部分也被強制。

不能對隱式強制和部分隱式強制的數(shù)值取消強制，在改變該地址內(nèi)的數(shù)值之前，必須取消使它被間接強制的地址的強制。②強制的操作方法。啟動狀態(tài)表的監(jiān)控功能后，可以用“調(diào)試”菜單中的命令或工具條中與調(diào)試有關(guān)的按鈕執(zhí)行下列操作：強制、取消強制、取消全部強制、讀取全部強制、單次讀取和全部寫入。用鼠標(biāo)右鍵單擊狀態(tài)表中的某個操作數(shù)，從彈出的菜單中可以選擇對該操作數(shù)強制或取消強制。

全部寫入。完成了對狀態(tài)表中變量的改動后，可以用全部寫入功能將所有的改動傳送到PLC。執(zhí)行程序時，修改的數(shù)值可能被程序改寫成新的數(shù)值，物理輸入點的狀態(tài)不能用此功能修改。

強制。在狀態(tài)表的地址列選中一個操作數(shù)，在“新數(shù)值”列寫入希望的數(shù)據(jù)，然后點擊工具條中的“強制”按鈕，被強制的數(shù)值旁邊將顯示強制圖標(biāo)。一旦使用了強制功能，每次掃描都會將修改的數(shù)值用于該操作數(shù)，直到取消對它的強制。

對單個操作數(shù)取消強制。選擇一個被強制的操作數(shù)，然后點擊工具條中的“取消強制”按鈕，被選擇的地址的強制圖標(biāo)將會消失。也可以用鼠標(biāo)右鍵點擊該地址后再進(jìn)行操作。

全部取消強制。如果希望從狀態(tài)表中取消全部強制，可以點擊工具條中的“取消全部強制”按鈕，使用該功能之前不必選中某個地址。

讀取全部強制。執(zhí)行“讀取全部強制”功能時，狀態(tài)表中被強制的地址的當(dāng)前值列將在已經(jīng)被顯式強制、隱式強制或部分隱式強制的地址處顯示相應(yīng)的圖標(biāo)。③在STOP模式下寫入和強制輸出。必須執(zhí)行菜單命令“調(diào)試”→“STOP模式下寫入-強制輸出”，才能在STOP模式中啟用該功能。打開STEP7-Micro/Win或打開不同的項目時，作為默認(rèn)狀態(tài)，沒有選中該菜單選項，以防止在PLC處于STOP模式時寫入或強制輸出。

(4)在RUN模式下編輯用戶程序。在RUN(運行)模式下，不必轉(zhuǎn)換到STOP模式，便可以對程序做較小的改動，并將改動下載到PLC。

建立好計算機與PLC之間的通信聯(lián)系后，當(dāng)PLC處于RUN模式時，執(zhí)行菜單命令“調(diào)試”→“RUN(運行)模式下程序編輯”，如果編程軟件中打開的項目與S7-200中的程序不同，將提示上載PLC中的程序，該功能只能編輯PLC中的程序。進(jìn)入RUN模式編輯狀態(tài)后，將會出現(xiàn)一個跟隨鼠標(biāo)移動的PLC圖標(biāo)。再次執(zhí)行菜單命令“調(diào)試”→“RUN(運行)模式下程序編輯”，將退出RUN模式編輯。

編輯前應(yīng)退出程序狀態(tài)監(jiān)控，修改程序后，需要將改動下載到PLC。下載之前一定要仔細(xì)考慮可能對設(shè)備或操作人員造成的各種傷害。

在RUN模式編輯狀態(tài)下修改程序后，CPU對修改的處理方法可以查閱系統(tǒng)手冊。

激活RUN模式程序編輯功能后，梯形圖程序中的跳變觸點上面將會出現(xiàn)為EU/ED指令臨時分配的編號。同時交叉引用表中的“邊沿使用”選項卡將列出程序中所有EU/ED的編號和性質(zhì)表，P或N分別表示EU或ED。

(5)調(diào)試用戶程序的其他方法。

①使用書簽。軟件工具條中的4個旗幟形狀的按鈕與書簽有關(guān)，可以用它們來生成和清除書簽，跳轉(zhuǎn)到上一個或下一個書簽所在的位置。

②單次掃描。從STOP模式進(jìn)入RUN模式，首次掃描位(SM0.1)在第一次掃描時為1狀態(tài)。由于執(zhí)行速度太快，在程序運行狀態(tài)很難觀察到首次掃描剛結(jié)束時PLC的狀態(tài)。

在STOP模式執(zhí)行菜單命令“調(diào)試”→“首次掃描”，PLC進(jìn)入RUN模式，執(zhí)行一次掃描后，自動回到STOP模式，可以觀察到首次掃描后的狀態(tài)。③多次掃描。PLC處于STOP模式時，執(zhí)行菜單命令“調(diào)試”→“多次掃描”，在出現(xiàn)的對話框中指定執(zhí)行程序掃描的次數(shù)(1～9999次)。點擊“確認(rèn)”按鈕，執(zhí)行完指定的掃描次數(shù)后，自動返回STOP模式。

4．設(shè)置PLC的參數(shù)

執(zhí)行菜單命令“查看”→“組件”→“系統(tǒng)塊”，可以打開系統(tǒng)塊。單擊指令樹中“系統(tǒng)塊”文件夾中的某一圖標(biāo)，可以直接打開系統(tǒng)塊中對應(yīng)的對話框。

打開系統(tǒng)塊(見圖5-9)后，用鼠標(biāo)單擊左側(cè)窗口中的某個圖標(biāo)，進(jìn)入對應(yīng)的對話框后，可以進(jìn)行有關(guān)的參數(shù)設(shè)置。有的對話框中有“默認(rèn)值”按鈕，點擊“默認(rèn)值”按鈕可以自動設(shè)置編輯軟件推薦的設(shè)置值。

設(shè)置完成后，點擊“確認(rèn)”按鈕確認(rèn)設(shè)置的參數(shù)，并自動關(guān)閉系統(tǒng)塊。設(shè)置完所有的參數(shù)后，需要通過系統(tǒng)塊將新的設(shè)置下載到PLC，參數(shù)便存儲在CPU模塊的存儲器中了。圖5-9設(shè)置斷電數(shù)據(jù)保持

1)斷電數(shù)據(jù)保持的設(shè)置

(1)?S7-200保持?jǐn)?shù)據(jù)的方法。S7-200CPU中的數(shù)據(jù)存儲區(qū)分為易失性的RAM存儲區(qū)和不需要供電就可以永久保存數(shù)據(jù)的EEPROM存儲區(qū)。前者的電源消失后，存儲的數(shù)據(jù)將會丟失；后者的電源消失后，存儲的數(shù)據(jù)不會丟失。CPU在工作時，V、M、T、C、Q等存儲區(qū)的數(shù)據(jù)都保存在RAM中。

S7-200用內(nèi)置的EEPROM永久保存程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、強制值、組態(tài)為斷電保持的V存儲器和在用戶程序控制下寫入的指定值。配方和數(shù)據(jù)記錄組態(tài)存放在存儲卡內(nèi)。

EEPROM存儲區(qū)對應(yīng)于RAM中的全部V存儲區(qū)、部分M存儲區(qū)和有保持功能的定時器TONR。從CPU模塊上載用戶程序