PLC编程基础.ppt

1 1 数据类型 数据长度与数值范围 CPU存储器中存放的数据类型可分为BOOL BYTE WORD INT DWORD DINT REAL 不同的数据类型具有不同的数据长度和数值范围 在上述数据类型中 用字节 B 型 字 W 型 双字 D 型分别表示8位 16位 32位数据的数据长度 不同的数据长度对应的数值范围如表5 4所示 SIMATIC指令集中 指令的操作数是具有一定的数据类型和长度 如整数乘法指令的操作数是字型数据 数据传送指令的操作数可以是字节或字或双字型数据 由于S7 200SIMATIC指令集不支持完全数据类型检查 因此编程时应注意操作数的数据类型和指令标识符相匹配 2 2 存储器区域 PLC的存储器分为程序区 系统区 数据区 程序区用于存放用户程序 存储器为EEPROM 系统区用于存放有关PLC配置结构的参数 如PLC主机及扩展模块的I O配置和编址 配置PLC站地址 设置保护口令 停电记忆保持区 软件滤波功能等 存储器为EEPROM 数据区是S7 200CPU提供的存储器的特定区域 它包括输入映象寄存器 I 输出映像寄存器 Q 变量存储器 V 内部标志位存储器 M 顺序控制继电器存储器 S 特殊标志位存储器 SM 局部存储器 L 定时器存储器 T 计数器存储器 C 模拟量输入映像寄存器 AI 模拟量输出映像寄存器 AQ 累加器 AC 高速计数器 HC 存储器为EEPROM和RAM 3 1 数据区存储器的地址表示格式 1 位地址格式数据区存储器区域的某一位的地址格式为 Ax y 必须指定存储器区域标识符A 字节地址x及位号y 例I4 5表示黑色标记的位地址 I是变量存储器的区域标识符 4是字节地址 5是位号 在字节地址4与位号5之间用点号 隔开 存储器是由许多存储单元组成 每个存储单元都有惟一的地址 可以依据存储器地址来存取数据 数据区存储器地址的表示格式有位 字节 字 双字地址格式 4 位寻址格式 MSB表示最高位 LSB表示最低位 5 2 字节 字 双字地址格式数据区存储器区域的字节 字 双字地址格式为 ATx 必须指定区域标识符A 数据长度T以及该字节 字或双字的起始字节地址x 用VB100 VW100 VD100分别表示字节 字 双字的地址 VW100由VB100 VB101两个字节组成 VD100由VB100 VB103四个组成 字节 字 双字寻址格式 6 3 其他地址格式数据区存储器区域中 还包括定时器存储器 T 计数器存储器 C 累加器 AC 高速计数器 HC 等 它们是模拟相关的电器元件的 它们的地址格式为 Ay 由区域标识符A和元件号y组成 例T24表示某定时器的地址 T是定时器的区域标识符 24是定时器号 同时T24又可表示此定时器的当前值 1 输入 输出映像寄存器 I Q 输入映像寄存器 I PLC的输入端子是从外部接收输入信号的窗口 每一个输入端子与输入映像寄存器 I 的相应位相对应 输入点的状态 在每次扫描周期开始 或结束 时进行采样 并将采样值存于输入映像寄存器 2 数据区存储器区域 7 作为程序处理时输入点状态的依据 输入映像寄存器的状态只能由外部输入信号驱动 而不能在内部由程序指令来改变 输入映像寄存器 I 的地址格式为 位地址 I 字节地址 位地址 如I0 1 字节 字 双字地址 I 数据长度 起始字节地址 如IB4 IW6 ID10 CPU226模块输入映像寄存器的有效地址范围为 I 0 0 15 7 IB 0 15 IW 0 14 ID 0 12 8 输出映像寄存器 Q 每一个输出模块的端子与输出映像寄存器的相应位相对应 CPU将输出判断结果存放在输出映像寄存器中 在扫描周期的结尾 CPU以批处理方式将输出映像寄存器的数值复制到相应的输出端子上 通过输出模块将输出信号传送给外部负载 输出映像寄存器 Q 地址格式为 位地址 Q 字节地址 位地址 如Q1 1字节 字 双字地址 Q 数据长度 起始字节地址 如QB5 QW8 QD11 CPU226模块输出映像寄存器的有效地址范围为 Q 0 0 15 7 QB 0 15 QW 0 14 QD 0 12 9 在程序的执行过程中 对于输入或输出的存取通常是通过映像寄存器 而不是实际的输入 输出端子 S7 200CPU执行有关输入输出程序时的操作过程如图所示 S7 200CPU输入 输出的操作 10 2 内部标志位存储器 M 内部标志位存储器 M 也称辅助继电器 是模拟继电器控制系统中的中间继电器 它存放中间操作状态 或存储其他相关的数据 内部标志位存储器 M 以位为单位使用 也可以字节 字 双字为单位使用 内部标志位存储器 M 的地址格式为 位地址 M 字节地址 位地址 如M26 7 字节 字 双字地址 M 数据长度 起始字节地址 如MB11 MW23 MD26 CPU226模块内部标志位存储器的有效地址范围为 M 0 0 31 7 MB 0 31 MW 0 30 MD 0 28 11 3 变量存储器 V 变量存储器 V 存放全局变量 存放程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果或其他相关的数据 变量存储器是全局有效 全局有效是指同一个存储器可以在任一程序分区 主程序 子程序 中断程序 被访问 V存储器的地址格式为 位地址 V 字节地址 位地址 如V10 2 字节 字 双字地址 V 数据长度 起始字节地址 如VB20 VW100 VD320 CPU226模块变量存储器的有效地址范围为 V 0 0 5119 7 VB 0 5119 VW 0 5118 VD 0 5116 12 4 局部存储器 L 局部存储器用来存放局部变量 局部存储器是局部有效的 局部有效是指某一局部存储器只能在某一程序分区 主程序或子程序或中断程序 中使用 S7 200PLC提供64个字节局部存储器 局部存储器可用作暂时存储器或为子程序传递参数 可以按位 字节 字 双字访问局部存储器 可以把局部存储器作为间接寻址的指针 但是不能作为间接寻址的存储器区 局部存储器 L 的地址格式为 位地址 L 字节地址 位地址 如L0 0 字节 字 双字地址 L 数据长度 起始字节地址 如LB33 LW44 LD55 CPU226模块局部存储器的有效地址范围为 L 0 0 63 7 LB 0 63 LW 0 62 LD 0 60 13 5 顺序控制继电器存储器 S 顺序控制继电器 S 用于顺序控制 或步进控制 顺序控制继电器指令 SCR 基于顺序功能图 SFC 的编程方式 SCR指令提供控制程序的逻辑分段 从而实现顺序控制 顺序控制继电器存储器 S 的地址格式为 位地址 S 字节地址 位地址 如S3 1 字节 字 双字地址 S 数据长度 起始字节地址 如SB4 SW10 SD21 CPU226模块顺序控制继电器存储器的有效地址范围为 S 0 0 31 7 SB 0 31 SW 0 30 SD 0 28 14 6 特殊标志位存储器 SM 特殊标志位 SM 即特殊内部线圈 它是用户程序与系统程序之间的界面 为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息 用户对操作的一些特殊要求也通过特殊标志位 SM 通知系统 特殊标志位区域分为只读区域 SM0 0 SM29 7 头30个字节为只读区 和可读写区域 在只读区特殊标志位 用户只能利用其触点 特殊标志位存储器 SM 的地址表示格式为 位地址 SM 字节地址 位地址 如SM0 1 字节 字 双字地址 SM 数据长度 起始字节地址 如SMB86 SMW100 SMD12 CPU226模块特殊标志位存储器的有效地址范围为 SM 0 0 549 7 SMB 0 549 SMW 0 548 SMD 0 546 15 Run状态时 16 17 18 7 定时器存储器 T 定时器是模拟继电器控制系统中的时间继电器 S7 200PLC定时器的时基有三种 1ms 10ms 100ms 通常定时器的设定值由程序赋予 需要时也可在外部设定 定时器存储器地址表示格式为 T 定时器号 如T24 S7 200PLC定时器存储器的有效地址范围为 T 0 255 8 计数器存储器 C 计数器是累计其计数输入端脉冲电平由低到高的次数 有三种类型 增计数 减计数 增减计数 通常计数器的设定值由程序赋予 需要时也可在外部设定 计数器存储器地址表示格式为 C 计数器号 如C3 S7 200PLC计数器存储器的有效地址范围为 C 0 255 19 9 模拟量输入映像寄存器 AI 模拟量输入模块将外部输入的模拟信号的模拟量转换成1个字长的数字量 存放在模拟量输入映像寄存器 AI 中 供CPU运算处理 模拟量输入 AI 的值为只读值 模拟量输入映像寄存器 AI 的地址格式为 AIW 起始字节地址 如AIW4 模拟量输入映像寄存器 AI 的地址必须用偶数字节地址 如AIW0 AIW2 AIW4 来表示 CPU226模块模拟量输入映像寄存器 AI 的有效地址的范围为 AIW 0 62 20 10 模拟量输出映像寄存器 AQ CPU运算的相关结果存放在模拟量输出映像寄存器 AQ 中 供D A转换器将1个字长的数字量转换为模拟量 以驱动外部模拟量控制的设备 模拟量输出映像寄存器 AQ 中的数字量为只写值 模拟量输出映像寄存器 AQ 的地址格式为 AQW 起始字节地址 如AQW10 模拟量输出映像寄存器 AQ 的地址必须用偶数字节地址 如AQW0 AQW2 AQW4 来表示 CPU226模块模拟量输出映像寄存器 AQ 的有效地址的范围为 AQW 0 62 21 11 累加器 AC 累加器是用来暂时存储计算中间值的存储器 也可向子程序传递参数或返回参数 S7 200CPU提供了4个32位累加器 AC0 AC1 AC2 AC3 累加器的地址格式为 AC 累加器号 如AC0 CPU226模块累加器的有效地址范围为 AC 0 3 累加器是可读写单元 可以按字节 字 双字存取累加器中的数值 由指令标识符决定存取数据的长度 例如 MOVB指令存取累加器的字节 DECW指令存取累加器的字 INCD指令存取累加器的双字 按字节 字存取时 累加器只存取存储器中数据的低8位 低16位 以双字存取时 则存取存储器的32位 22 12 高速计数器 HC 高速计数器用来累计高速脉冲信号 当高速脉冲信号的频率比CPU扫描速率更快时 必须要用高速计数器计数 高速计数器的当前值寄存器为32位 bit 读取高速计数器当前值应以双字 32位 来寻址 高速计数器的当前值为只读值 高速计数器地址格式为 HC 高速计数器号 如HC1 CPU226模块高速计数器的有效地址范围为 HC 0 5 23 3 编程的一般规则 1 网络在梯形图 LAD 中 程序被分成称为网络的一些程序段 每个梯形图网络是由一个或多个梯级组成 2 输出线圈只能并联 不能串联 3 程序执行遵循 从上至下 从左至右 的原则 4 最后一个逻辑行以END结束 24 2 梯形图 LAD 功能块图 FBD 梯形图中左 右垂直线称为左 右母线 STEP7 Micro WIN32梯形图编辑器在绘图时 通常将右母线省略 在左 右母线之间是由触点 线圈或功能框组合的有序排列 梯形图的输入总是在图形的左边 输出总是在图形的右边 因而触点与左母线相连 线圈或功能框终止右母线 从而构成一个梯级 在一个梯级中 左 右母线之间是一个完整的 电路 不允许 短路 开路 也不允许 能流 反向流动 功能块图中输入总是在框图的左边 输出总是在框图的右边 25 Q0 0 Q0 0 I0 1 I0 2 Q0 0 Q0 0 I0 1 I0 2 Q0 1 Q0 0 Q0 0 I0 1 I0 2 Q0 1 I0 5 Q0 0 I0 1 I0 2 位 逻辑运算指令格式 I0 3 I0 4 基本指令 功能指令 26 盒指令图形格式 ENENO 指令名称 输入使能 输出使能 输入操作数 输出操作数 27 指令 触点指令 1标准触点指令LD 2立即触点指令LDI 3取反指令NOT 4正负跳变指令EUP EDN 线圈指令 1标准输出 2立即输出 I 3置位复位线圈S R 4立即置位复位SIRI 定时器指令 1通电延时TON 2失电延时TOF 3有记忆的通电延时TONR 计数器指令 1加数计数器 2减数计数器 3加减计数器 比较指令 LDW VW100 VW200 程序控制指令 1结束指令END 停止指令STOP 2顺序控制指令SCRSCRTSCRE 3跳转指令JMP LBL 4循环指令FORNEXT 子程序调用返回 数据传送和移位指令 28 位操作类指令 1 逻辑取 装载 指令LD LDN2 触点串联指令A AN3 触点并联指令O ON4 电路块的串联指令ALD5 电路块的并联指令OLD6 置位 复位指令S R7 边沿触发指令EU ED 29 一 位操作指令介绍1 逻辑取 装载 及线圈驱动指令LD load 常开触点逻辑运算的开始 LDN loadnot 常闭触点逻辑运算的开始 OUT 线圈驱动指令 30 2 触点串联指令A AN指令A And 与操作 表示串联连接单个常开触点 AN Andnot 与非操作 表示串联连接单个常闭触点 31 3 触点并联指令 O Or ON Ornot O 或操作 表示并联连接一个常开触点 ON 或非操作 表示并联连接一个常闭触点 网络1LDI0 0OI0 1ONM0 0 Q0 0 网络2LDNQ0 0AI0 2OM0 1ANI0 3OM0 2 M0 1 32 电动机正反转控制电路 33 运料小车控制系统的梯形图程序 34 这是因为PLC内部软继电器互锁只相差一个扫描周期 而外部硬件接触器触点的断开时间往往大于扫描周期 来不及响应 例如Q0 0虽然断开 可能KM1的触点还未断开 在没有外部硬件互锁的情况下 KM2的触点可能接通 引起主电路短路 因此必须采用软硬件的双重互锁 35 4 电路块的串联指令ALDALD 块 与 操作 串联连接多个并联电路组成的电路块 36 OLD OLD LDI0 0AI0 1 LDI0 2AI0 3 LDNI0 4AI0 5 Q0 0 OLD OLD 5 电路块的并联指令OLDOLD 块 或 操作 并联连接多个串联电路组成的电路块 37 注意输出线圈不能串联 38 实验题 起动保持停止电路 起保停电路 LDI0 0 起动I0 0 停止I0 1 Q0 0 OQ0 0 ANI0 1 Q0 0 0 1 0 1 1 1 39 6 置位 复位指令S R 置位指令S 使能输入有效后从起始位S bit开始的N个位置 1 并保持 复位指令R 使能输入有效后从起始位R bit开始的N个位清 0 并保持 40 41 7 边沿触发指令EU ED 上升沿触发指令 EU在EU指令前有一个上升沿时 由OFF ON 产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲 驱动后面的输出线圈 下降沿触发指令 ED在ED指令前有一个下降沿时 由ON OFF 产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲 驱动其后线圈 42 43 二 基本位操作指令应用举例 抢答器程序设计 1 控制任务 有3个抢答席和1个主持人席 每个抢答席上各有1个抢答按钮和一盏抢答指示灯 参赛者在允许抢答时 第一个按下抢答按钮的抢答席上的指示灯将会亮 且释放抢答按钮后 指示灯仍然亮 此后另外两个抢答席上即使在按各自的抢答按钮 其指示灯也不会亮 这样主持人就可以轻易的知道谁是第一个按下抢答器的 该题抢答结束后 主持人按下主持席上的复位按钮 常闭按钮 则指示灯熄灭 又可以进行下一题的抢答比赛 44 2 I O分配表输入I0 0S0 主持席上的复位按钮I0 1S1 抢答席1上的抢答按钮I0 2S2 抢答席2上的抢答按钮I0 3S3 抢答席3上的抢答按钮输出Q0 1H1 抢答席1上的指示灯Q0 2H2 抢答席2上的指示灯Q0 3H3 抢答席3上的指示灯 45 3 程序设计 请写出指令表 46 器指令工作方式 3种定时指令分别为TON TONR和TOF 47 时基按脉冲分 有1ms 10ms 100ms三种定时器 1ms定时器每隔1ms刷新一次 当扫描周期较长时 在一个周期内可能被多次刷新 其当前值在一个扫描周期内不一定保持一致 10ms定时器则由系统在每个扫描周期开始自动刷新 由于每个扫描周期内只刷新一次 故而每次程序处理期间 其当前值为常数 100ms定时器则在该定时器指令执行时刷新 下一条执行的指令 即可使用刷新后的结果 非常符合正常的思路 使用方便可靠 定时器的工作原理 使能输入有效后 当前值PT对PLC内部的时基脉冲增1计数 当计数值大于或等于定时器的预置值后 状态位置1 48 49 用于单一间隔的定时 上电周期或首次扫描 定时器状态位OFF 0 当前值为0 使能输入接通时 定时器位为OFF 0 当前值从0开始计数时间 当前值达到预置值时 定时器位ON 1 当前值最大到32767并保持 使能输入断开 定时器自动复位 即定时器状态位OFF 0 当前值为0 指令格式 TONTxxx PT 1 接通延时定时器 50 51 用于对许多间隔的累计定时 上电周期或首次扫描 定时器状态位OFF 0 当前值保持 使能输入接通时 定时器位为OFF 当前值从0开始计数时间 使能输入断开 定时器位和当前值保持最后状态 使能输入再次接通时 当前值从上次的保持值继续计数 当累计当前值达到预设值时 定时器状态位ON 1 当前值连续计数最大到32767 指令格式 TONRTxxx PT 2 有记忆接通延时定时器 52 53 断电延时型定时器用来在输入断开 延时一段时间后 才断开输出 使能端 IN 输入有效时 定时器输出状态位立即置1 当前值复位为0 使能端 IN 断开时 定时器开始计时 当前值从0递增 当前值达到预置值时 定时器状态位复位为0 并停止计时 当前值保持 指令格式 TOFTxxx PT 3 断电延时延时定时器 54 55 例2 报警电路故障发生时指示灯闪烁 电铃响 操作人员看到后 按消铃按钮电铃关 指示灯常亮 故障排除后 指示灯灭 外加试灯 试铃按钮 用于平时测试灯与电铃的好坏 56 57 58 计数器用来累计输入脉冲的次数 计数器也是由集成电路构成 是应用非常广泛的编程元件 经常用来对产品进行计数 计数器指令有3种 增计数CTU 增减计数CTUD和减计数CTD 指令操作数有4方面 编号 预设值 脉冲输入和复位输入 四 计数器指令 59 60 61 62 CTUD 增减计数器指令 有两个脉冲输入端 CU输入端用于递增计数 CD输入端用于递减计数 指令格式 CTUDCxxx PV例 CTUDC30 5 举例 63 增计数器指令CTU从当前值开始 在每一个 CU 输入状态的上升沿时递增计数 在当前计数值 设定值 PV 时 计数器被置位 当复位端 R 被接通或者执行复位指令时 计数器被复位 当达到最大值 32767 后 计数器停止计数 例 设I0 0连接增计数输入端 I0 1连接复位端 计数值为5时 输出端Q0 1接通 试编写控制程序并绘出时序图 时序图 增计数器指令CTU 64 例 一个长时间延时控制程序 设I0 0闭合5h后 输出端Q0 1接通 65 减计数器指令CTD 减计数器指令CTD从设定值开始 在每一个 CD 输入状态的上升沿时递减计数 在当前计数值等于0时 计数器被置位 当装载输入端 LD 接通时 计数器自动复位 当前值复位为设定值 PV 减计数器的应用举例程序 当I0 1常开触点闭合时 设定值被装载 C1被复位 C1常开触点分断 Q0 1断电 在I0 0常开触点闭合时 CTD开始减计数 当I0 0常开触点第3次闭合时 C1被置位 C1常开触点闭合 Q0 1通电 时序图 66 增减计数器应用举例 增减计数器时序图 67 例 单按钮启动 停止控制程序 启动 停止共用同一个按钮 连接I0 0 负载连接Q0 1 为消除连续按下按钮时产生的误操作 I0 0接入断开延时定时器T40的输入端 因为T40延时0 5s 所以对0 5s时间内重复的按钮动作不计数 单按钮启动 停止控制程序 时序图 68 计数器和SM0 4组成长延时电路 69 图中SM0 4的常开触点为加计数器C0提供周期为1min的时钟脉冲 当计数器复位输入I0 0断开 C0开始计数延时 图中延时时间为30000min 70 控制要求 一自动仓库存放某种货物 最多6000箱 需对所存的货物进出计数 货物多于1000箱 灯L1亮 货物多于5000箱 灯L2亮 其中 L1和L2分别受Q0 0和Q0 1控制 数值1000和5000分别存储在VW20和VW30字存储单元中 例 71 程序举例 72 时序图 73 移位寄存器指令移位寄存器指令是一个移位长度可指定的移位指令 移位寄存器提供了一种排列和控制产品流或者数据的简单方法 74 梯形图中DATA为数据输入 指令执行时将该位的值移入移位寄存器 S BIT为移位寄存器的最低位地址 字节型变量N指定移位寄存器的长度和移位方向 正向移位时N为正 反向移位时N为负 SHRB指令移出的位被传送到溢出位 SM1 1 75 N为正时 在使能输入EN的上升沿时 寄存器中的各位由低位向高位移一位 DATA输入的二进制数从最低位移入 最高位被移到溢出位 N为负时 从最高位移入 最低位移出 DATA和S BIT为BOOL变量 76 移位寄存器指令的应用 77 实例 当按下起动按钮I0 1 8只彩灯从Q0 0开始每隔1s依次向左循环点亮 直至按下停止按钮I0 2后熄灭 78 根据控制要求设计的梯形图 8只彩灯为Q0 0 Q0 7 79 顺序控制指令与顺序设计法 顺序设计法所谓顺序设计法 就是按照生产工艺预先规定的顺序 在各个输入信号的作用下 根据内部状态和时间的顺序 在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作 80 使用顺序设计法时首先根据系统的工艺过程 画出顺序功能图 再根据顺序功能图画出梯形图 81 顺序功能图的组成顺序功能图是一种用于描述顺序控制系统控制过程的一种图形 它具有简单 直观等特点 是设计PLC顺序控制程序的一种有力工具 它主要由步 转换 转换条件 有向连线和动作组成 82 1 步2 初始步3 转换与转换条件4 有向连线5 动作6 活动步 83 当系统正处于某一步所在的阶段时 该步处于活动状态 称该步为活动步 步处于活动状态时 相应的动作被执行 处于不活动步时 相应的非存储型的动作被停止执行 84 顺序功能图 85 图4 12动作 86 顺序控制注意 步转移后 该段内所有元件一般也要复位 如希望一直输出 要用置位 复位指令 S R 步内输出一般直接用 SM0 0 控制 不再设置其它条件 否则会出现不输出 各语句先后顺序 步开始 步输出 步转移 步结束 SCRSCRTSCRE 87 使用SCR时有如下的限制 不能在不同的程序中使用相同的S位 不能在SCR段中使用JMP及LBL指令 即不允许用跳转的方法跳入或跳出SCR段 不能在SCR段中使用FOR NEXT和END指令 88 单序列的编程方法例1 如下图 为小车运动的示意图 顺序功能图和梯形图 设小车在初始位置时停在左边 限位开关I0 2为1状态 89 当按下起动按钮I0 0后 小车向右运行 运动到位压下限位开关 行程开关 I0 1后 停在该处 3s后开始左行 左行到位压下限位开关I0 2后返回初始步 停止运行 90 根据Q0 0和Q0 1状态的变化可知 一个工作周期可以分为左行 暂停和右行三步 另外还应设置等待起动的初始步 并分别用S0 0 S0 3来代表这四步 起动按钮I0 0和限位开关的常开触点 T37延时接通的常开触点是各步之间的转换条件 91 92 在设计梯形图时 用LSCR和SCRE指令作为SCR段的开始和结束指令 在SCR段中用SM0 0的常开触点来驱动在该步中应为1状态的输出点的线圈 并用转换条件对应的触点或电路来驱动转到后续步的SCRT指令 93 例2 多种工作方式给水系统的控制控制要求 某给水系统由两台电动机M1 M2分别驱动两台水泵工作 两台水泵采用双机或单机供水 M1 M2均采用全压启动 94 例3某专用