TwinCATIEC61131-3编程.ppt

PC现场总线接口卡 交换机19 12 20191 PC现场总线接口卡 交换机19 12 20191 TwinCATPLCControlIEC61131 3编程 PC现场总线接口卡 交换机19 12 20192 TwinCAT Runtime TwinCAT SystemManager TwinCAT PLC TwinCAT NC CNC TwinCATTotalWindowsControlandAutomationTechnology PC现场总线接口卡 交换机19 12 20193 国际上承认的标准逐步的在不远的将来所有供应商将采用它统一的结构 语言和操作处理方式将来自所有供应商它节省你的时间统一的软件模式和数据类型概念对来自不同的PLC类型你只需学习一次减少了误解和错误标准的函数和功能块测试软件的可重复使用性 IEC InternationalElectrotechnicalCommission 61131 3是IEC61131国际标准的第三部分 是第一个为工业自动化控制系统的软件设计提供标准化编程语言的国际标准 IEC61131 3的优势 PC现场总线接口卡 交换机19 12 20194 支持安全和高质量编程设计轻松和舒适的结构数据类型避免了编程错误对每个问题提供了最佳编程语言一致的5种编程语言规范文本和图形语言高级语言的可用性不同语言混合编程 IEC61131 3的优势 PC现场总线接口卡 交换机19 12 20195 PLCopen是使PLC软件不依靠于供应商和独立于产品的世界组织 它通过发布和强化IEC61131 3软件开发标准 给工业控制系统的用户带来很大的价值 IEC61131标准给出了可依据的准则资格证书给用户提供了通向真正IEC61131 3编程系统的引导 例如PLC开放资格表列出符合该标准的产品 PLCopen国际组织是一个独立于制造商和产品的国际组织 总部位于荷兰 致力于IEC61131标准的推广并取得了很大成功 PLCopen组织 PC现场总线接口卡 交换机19 12 20196 为消除混乱 PLCopen 已规定了3层具有特性建立的编译 已规定了鉴定资格程序 有了资格测试协会 开发好的测试软件 在成员中共享 已规定了证书程序 并有了已被鉴定产品的成员 PLCopen组织 PC现场总线接口卡 交换机19 12 20197 应用程序 整个编译层 未来目标 可转载的应用程序 携带层 正在进行 可转载的函数 功能块 库 基本层 已存在 可转载的最小系统 PLCopen组织 PC现场总线接口卡 交换机19 12 20198 IEC61131 1通用信息 1992 IEC61131 2装置要求与测试 1992 IEC61131 3编程语言 1993 IEC61131 4用户导则 1995 IEC61131 5通信服务规范 2000 IEC61131 7模糊控制编程软件工具实施 2000 IEC61131 8IEC61131 3语言实现导则 2001 2000年8月由PLCopen组织向IEC提出增加IEC61131 X功能安全性 目前尚处在草案阶段 IEC61131概况 PC现场总线接口卡 交换机19 12 20199 软件 通讯 和编程 模式5种内部连接编程语言的定义两种文本和两种图形语言的语法和语句 指令表 IL 结构化文本 ST 梯形图 LD 和功能块图 FBD 顺序功能图 SFC 为组建程序结构 编程语言 IEC61131标准第3部 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201910 从上至下或从底向上的编程以程序组织单元为单位 POUs ProgramOrganizationUnit逐级构建程序 良好的结构 IEC61131主要特性 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201911 编译器探测不同数据类型的分配减少编程错误 强大的数据类型测定 IEC61131主要特性 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201912 不同的任务具有不同的优先级和不同的PLC循环时间 全执行控制 IEC61131主要特性 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201913 功能流程图具有步骤 动作和转移的流序可选分枝和同步分枝流程 复杂的流程控制 IEC61131主要特性 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201914 用户定义数据元素包含不同的基本的或用户定义的数据元素通过自己的POU传递数据结构 数据结构 IEC61131主要特性 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201915 两种文本语言 IL ST 三种图形语言 FBD LD SFC 针对问题选择适当的语言 灵活的语言选择 IEC61131主要特性 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201916 服从IEC61131 3标准基本层鉴定 PLCopen 输入 输出接口 独立于供应商的软件 IEC61131主要特性 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201917 IEC61131软件模型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201918 最高层 描述了整个控制系统的架构 一个配置可被比作一个可编程控制器系统 在一个配置里可以定义一个或几个资源 在TwinCAT中一个或多个PLC 配置Configuration IEC61131软件模型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201919 一个配置有一个或多个资源 实质 PLC 自己的全局变量 POU 任务等 在TwinCAT 就是一个PLC运行核 Runtime 资源Resources IEC61131软件模型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201920 对一个相关程序的周期的执行 实施控制单元一个资源有一个或多个任务有优先级时序排列 0 3 共四个级别 优先权和循环时间任务调用一个或多个程序任务决定了所关联程序的时间调度 任务Task IEC61131软件模型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201921 程序 是根据控制器过程的需要 包含了函数和功能块的一个逻辑组合的POU 任务调用程序程序调用功能块和函数TwinCAT 程序调用其它程序 程序Program IEC61131软件模型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201922 程序调用功能块功能块可调用功能块或函数FB有输入 输出变量FB有运算法则 每次FB被执行 就是运行一段程序编码 功能块 FB FunctionBlock IEC61131软件模型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201923 程序或功能块可调用函数函数有输入变量 和一个输出变量函数有运算法则 每次函数被执行 就是运行一段程序编码函数可以调用另外的函数 但不能调用功能块 函数Function IEC61131软件模型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201924 FB 例程 全部数据分配内存地址函数 没有指定的内存分配地址FB 多个输出变量或没有输出变量函数 一个输出变量FB 可调用功能块或函数函数 可调用函数 但不能调用功能块 功能块和函数之间的区别 IEC61131软件模型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201925 变量在一个POU 程序 功能块或函数 中定义说明 只能在这个POU中访问 局部变量 IEC61131软件模型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201926 变量在一个资源 PLC运行核 runtime 中定义说明每个POU都可访问 全局变量 IEC61131软件模型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201927 具有固定地址的变量地址 输入 I 输出 Q 内存定位 M 类型 位 X 字节 B 字 W 双字 D 例如 IW12 QX1 1 MB5 直接描述变量 IEC61131软件模型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201928 所有变量被初始化默认初始值或用户定义的初始值被分配给所有变量使能所有任务 开始执行任务 冷 启动 IEC61131软件模型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201929 不进行变量初始化原值被使用使能所有任务 开始执行任务 热 启动 IEC61131软件模型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201930 字母不分大小写 abc Abc ABC 语法术语关键字是敏感字母 总是大写字母没有特殊的国家字符 限制字符设定 IEC61131共有特性 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201931 第一个字符不能是数字不能连续使用多于一个的下划线 允许的 ab c AB de AbC不允许的 1abc abc a bc头32个字符有意义 标识符 IEC61131共有特性 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201932 特殊字 如FUNCTION 被保留语法术语关键字总是大写字母你不能使用语法术语关键字作标识符 语法术语关键字 IEC61131共有特性 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201933 注释语用 和 框住可将注释语放在任何地方 但不能插在语句中对语句表 IL 有些限制注释语允许几行表示注释语不允许嵌套 注释 IEC61131共有特性 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201934 不同的基本的数据类型数据类型有整数 浮点数 位和位组 时间和日期值和字符串 数据类型 IEC61131基本数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201935 类型名描述占用内存SINT短整型8INT整型16DINT双整型32LINT长整型64 notavailable USINT无符号短整型8UINT无符号整型16UDINT无符号双整型32ULINT无符号长整型64 notavailable 整型 IEC61131基本数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201936 允许十进制 十六进制 16 八进制 8 和二进制 2 表示可用下划线 作单元分隔对INT的十进制表示 123 234 0 1 000对INT的十六进制表示 16 F1 16 0A 1B对INT的二进制表示 2 0001 0011 0111 1111 整型表示 IEC61131基本数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201937 类型名描述占用内存REAL实数32LREAL长实数64 浮点数类型 IEC61131基本数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201938 十进制小数或指数表示1230 1 23e3 1 23E3和1 23E03是同样的 浮点数 实数 表示 IEC61131基本数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201939 类型名描述占用内存TIME时间32 时间数据类型 IEC61131基本数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201940 在文字前加TIME t 或T 允许溢出 例如25小时 使用d表示天 h表示小时 m表示分 s表示秒和ms表示毫秒可使用下划线 作单元分隔T 2d 26h 4m 12s 123ms 持续时间表示 IEC61131基本数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201941 类型名描述占用内存DATE日期32TIME OF DAY或TOD一天中的时间32DATE AND TIME或DT日期和时间32 日期和时间数据类型 IEC61131基本数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201942 用DATE 或D 表示日期用TIME OF DAY 或TOD 表示一天中的时间用DATE AND TIME 或DT 表示日期和时间日期 D 1998 12 07表示7thJuly1998一天中的时间 TOD 12 00 00 123日期和时间 DT 1998 12 07 12 00 00 123 日期和时间表示 IEC61131基本数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201943 类型名描述占用内存STRING字符串取决于字符长度 N 1 Byte 字符串数据类型 IEC61131基本数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201944 用 引括字符用 插到特殊字符前 换行 L 制表 T等 字符串表示 thisisalinefeedcharacter L 空字符串 字符串表示 IEC61131基本数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201945 类型名描述占用内存BOOLbit1BYTE8位8WORD16位16DWORD32位32LWORD64位64 notavailable 位和位组数据类型 IEC61131基本数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201946 TRUE或1FALSE或0用十进制 十六进制 八进制或二进制表示字 WORD 234 16 ff 2 1001 1100 0011 1111 位和位组表示 IEC61131基本数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201947 根据基本数据类型或其它用户定义的数据类型建立自己的数据类型用一个TYPE END TYPE结构框架定义你的数据类TYPEmyOwnReal REAL END TYPETYPEmyArray ARRAY 0 1000 OFBOOL END TYPE IEC61131派生数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201948 根据基本数据类型或其它用户定义的数据类型建立自己的数据结构类型用一个STRUCT END STRUCT结构框架定义你的结构数据类型TYPEmyStruct STRUCTstatus BOOL inputValue REAL END STRUCTEND TYPE IEC61131派生数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201949 建立自己的枚举数据类型用括弧中的变量数值定义你的枚举数据类型TYPEModes Initialisation 0 Running 1 Idle Reset Faulty END TYPEInitialisation 0 Running 1 IEC61131派生数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201950 数组是一个具有同样数据类型 基本类型或用户定义类型 的数值集合允许三维数组TYPEmatrix ARRAY 1 23 0 1 OFINT END TYPE IEC61131派生数据类型 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201951 具有基本类型或用户定义类型的局部和全局变量用一个VAR END VAR结构框架声明变量同样数据类型的变量用逗号列出VARa b c REAL d e BOOL f ARRAY 1 12 OFBOOL END VAR IEC61131变量 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201952 在程序 函数或功能块 FB 中的输入变量用一个VAR INPUT END VAR结构框架声明变量VAR INPUTa b c REAL END VAR IEC61131变量 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201953 在程序和功能块 FB 中的输出变量用一个VAR OUTPUT END VAR结构框架声明变量VAR OUTPUTd e INT END VAR IEC61131变量 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201954 在程序和功能块 FB 中的输入和输出变量在POU内部允许更改变量用一个VAR IN OUT END VAR结构框架声明变量VAR IN OUTx STRING END VAR IEC61131变量 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201955 全局变量允许从所有POU中读写的变量用一个VAR GLOBAL END VAR结构框架声明变量VAR GLOBALvar UDINT END VAR IEC61131变量 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201956 变量属性RETAIN 在关电后 值被保存 并且TwinCAT启动后 值恢复 CONSTANT 值不能被修改AT 变量被指配存储器位置 固定地址 IEC61131变量 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201957 直接表示变量以字符 起始第二个字符为I对应输入地址区INPUT Q对应输出地址区OUTPUT和M对应内存地址区MEMORY 标识符AT地址 数据类型 I Q M AT 标识符 X B W D Byte Datatype Byte Bit IEC61131变量 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201958 直接表示变量第三个字符为X对应位 B对应字节 W对应字 D对应双字和L对应长字 notavailable 例如 IB24 QX1 1 MW12 IEC61131变量 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201959 直接表示变量地址可以交迭 MB12是 MW12的第一个字节 也是 MD12的第一个字节 MX12 0是 MB12的第一位 IEC61131变量 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201960 变量初值设定每个变量在启动期间被赋初值所有变量可改变默认初值VARa INT 13 b STRING thisisastring c REAL 1 1 END VAR IEC61131变量 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201961 派生数据类型变量的初值设定结构 用括弧和对每个成员名赋初值VARa myStruct status TRUE inputValue 2 5 END VAR IEC61131变量 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201962 派生数据类型变量的初值设定数组 使用逗号分隔设定多重初值VARa ARRAY 1 10 OFINT 1 2 2 4 5 6 7 8 9 10 END VAR IEC61131变量 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201963 内部数据不存储几个输入值一个输出值用户定义的函数可以用各种语言编辑代码 除了SFC 函数名必须是返回值的名 IEC61131函数 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201964 例如FUNCTIONAverage REAL variabledeclaration VAR INPUTIN1 IN2 REAL END VAR codebodyprogrammedinST Average IN1 IN2 2 END FUNCTION 返回值的数据类型 返回值名 函数名 IEC61131函数 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201965 超载函数一些函数可以处理不同的数据类型 调用操作 a b REAL c d INT a ABS b 用REAL作输入和输出 c ABS d 用INT作输入和输出 IEC61131函数 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201966 数据类型转换函数在不同数据类型之间需转换数值 你必需使用转换函数a REAL b INT b REAL TO INT a IEC61131函数 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201967 标准IEC61131 3函数位组AND OR XOR NOT SHL SHR ROL ROR数学ADD SUB MUL DIV MOD EXPT ABS SQRT LN LOG EXP SIN COS TAN ASIN ACOS ATAN类型转换例如BOOL TO BYTE REAL TO DINT选择SEL MIN MAX LIMIT MUX比较GT GE EQ LT LE NE字符串LEN LEFT RIGHT MID CONCAT INSERT DELETE REPLACE FIND IEC61131函数 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201968 设立输入 输出和内部变量运算法则建立新的输出和内部变量参数被保持到下次执行 在存储器中 功能块例程是一个结构 包含所有输入 输出和内部变量一个FB允许建立多个例程 IEC61131功能块 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201969 在FB的外部只有输入 输出和输入 输出变量传递参数在其它FB或程序中 以不同的编程语言使用FB调用一个FB例程在调用的FB 程序中是一个变量或全局变量FB例程可以是对其它FB 程序的输入变量 IEC61131功能块 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201970 FUNCTION BLOCKCounterVAR INPUTMode INT 0 Reset 1 Count END VARVAR OUPUTOut INT actualcountervalue END VARIFMode 0THENOut 0 reset ELSIFMode 1THENOut Out 1 END IF END FUNCTION BLOCK 老的计数值加1得到新的记数值 IEC61131功能块 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201971 标准IEC61131 3功能块触发器SR RS SEMA沿探测R TRIG F TRIG记数器CTU CTD CTUD定时器TP TON TOF RTC IEC61131功能块 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201972 程序可以有输入 输出 局部变量和算法的程序代码部分不同于FB 程序没有例程程序没有存储器在程序中使用各种语言程序由任务来调用 TwinCAT 可由其它程序调用 IEC61131程序 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201973 PROGRAMMainVARcounter 1 Counter instanceofFBCounter actCount INT END VARIFbfirstCycleTHENcounter 1 Mode 0 callFBwithresetmode ELSEcounter 1 Mode 1 callFBwithcountmode END IFactCount counter 1 Out useoutputvariableof counter 1 END PROGRAM IEC61131程序 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201974 用任务控制执行执行不同循环时间的程序指派任务的优先级 要求无间断运行的程序必需有最高优先级 TwinCAT 每个PLC运行核 Runtime 有四个任务强制优先时序 IEC61131任务 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201975 0 10 20 30 40 50 t ms 任务1具有优先级0和循环时间10ms任务2具有优先级1和循环时间30ms任务3具有优先级2和循环时间40ms 任务1中断任务2 任务1中断任务3 IEC61131任务 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201976 文本语言结构文本 ST StructuredText 指令表 IL InstructionList 图形语言功能块图 FBD FunctionBlockDiagram 梯形图 LD LadderDiagram 顺序功能图 SFC SequentialFunctionChart IEC61131编程语言 PC现场总线接口卡 交换机19 12 201977 高级语言 类似PASCAL 复杂公式 赋值命令 具有条件和反复陈述的流控用制表符和注释使得编码易读 IEC61131结构文本 ST PC现场总线接口卡 交换机19 12 201978 分配值和表达式赋值A i B A i 1 SIN SQRT A i 3 C timer Q timerisaninstancefromFBTOF D E F COS A i 1 bFlag XANDYORZ IEC61131结构文本 ST PC现场总线接口卡 交换机19 12 201979 条件语句IFTHENELSIFTHENELSEEND IF 示例 IFtemp 20THENheating on TRUE ELSEheating on FALSE END IF IEC61131结构文本 ST PC现场总线接口卡 交换机19 12 201980 CASEOF ELSEEND CASE 示例 CASEINT1OF1 BOOL1 TRUE BOOL2 FALSE 2 BOOL1 FALSE BOOL2 TRUE ELSEBOOL1 FALSE BOOL2 FALSE END CASE IEC61131结构文本 ST PC现场总线接口卡 交换机19 12 201981 循环语句FORTOBYDOEND FOR 示例 FORi 1TO100BY1DOa i 0 END FOR IEC61131结构文本 ST PC现场总线接口卡 交换机19 12 201982 WHILEDOEND WHILE 示例 i 1 WHILEi 100DOa i 0 i i 1 END WHILE IEC61131结构文本 ST PC现场总线接口卡 交换机19 12 201983 REPEATUNTILEND REPEAT 示例 i 1 REPEATa i 0 i i 1 UNTILi 100END REPEAT IEC61131结构文本 ST PC现场总线接口卡 交换机19 12 201984 EXIT在EXIT语句被执行后 在反复循环后的下个语句将被执行RETURN执行了RETURN语句后 当前的POU FBor函数 执行被中断 IEC61131结构文本 ST PC现场总线接口卡 交换机19 12 201985 调用功能块例子VARtimer TOF out BOOL END VARtimer IN TRUE PT T 1s timer IN FALSE out timer Q IEC61131结构文本 ST PC现场总线接口卡 交换机19 12 201986 低级语言 类似汇编程序 面向累加器的每行只允许一个操纵 如存储一个值到累加寄存器用跳转和标号控制流程注释在每行的后面 IEC61131指令表 IL PC现场总线接口卡 交换机19 12 201987 标号操作符操作数注释LDTRUE loadTRUE STvar1 storeinvar1 JMPClabel1 jumpconditional LDFALSE loadFALSE STvar2 storevar2 label1 LD12 loadintliteral ADDvar4 add STvar3 storevar3 IEC61131指令表 IL PC现场总线接口卡 交换机19 12 201988 调用函数和功能块使用CAL操作 IEC61131指令表 IL PC现场总线接口卡 交换机19 12 201989 三种方法调用FB 使用输入一个列表CALFB1 in TRUE mode 4 在调用前装填输入LDTRUESTFB1 inLD4STFB1 modeCALFB1使用输入参数只适用于标准FB 使用标准变量名 例如 counter up的输入变量CU IEC61131指令表 IL PC现场总线接口卡 交换机19 12 201990 操作符 操作数 有条件跳转 标号 IEC61131指令表 IL PC现场总线接口卡 交换机19 12 201991 图形表示FB 函数和程序以及它们的相互关联图全图形式块图 线连 在一起允许跳转和返回 IEC61131功能图 FBD PC现场总线接口卡 交换