3_S7-300PLC的编程(西门子s7-300授课资料)

本文由 yyiixxster 贡献 ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳 建议您优先选 择 TXT 或下载源文件到本机查看 S7 300 400PLC 的编程技术 的编程技术 刘美俊 编程语言与数据类型 1 编程语言 STEP 7 是 S7 300 400 系列 PLC 的编程软件 梯形图 语 句表 即指令表 和功能块图是标准的 STEP 7 软件包配备 的 3 种基本编程语言 这 3 种语言 可以在 STEP 7 中相互转 换 1 顺序功能图 顺序功能图 SFC 这是一种位于其他编程语言之上的图形语言 用来编制 顺序控制程序 STEP 7 中的 S7 Graph 顺序控制图形编程 语 言属于可选的软件包 在这种语言中 工艺过程被划分 为若 干个顺序出现的步 步中包含控制输出的动作 从一 步到另 一步的转换由转换条件控制 用 Graph 表达复杂的 顺序控制 过程非常清晰 用于编程及故障诊断更为有效 使 PLC 程序 的结构更加易读 它特别适合于生产制造过程 S7 Graph 具有 丰富的图形 窗口和缩放功能 系统化的结 构和清晰的组织 显示使 S7 Graph 对于顺序过程的控制更加 有效 2 梯形图 LAD 梯形图是使用得最多的 PLC 图形编程语言 梯形 图与 继电器电路图很相似 具有直观易懂的优点 特别适合于数 字量逻辑控制 梯形图由触点 线圈 和用方框表示的指令框 组成 触点代表逻辑输入条 件 例如外部的开关 按钮和内部 条件等 线圈通 常代表逻辑运算的结果 常用来控制外部的 指示灯 交流接触器和内部的标志位等 指令框用来表示定 时器 计数器或者数学运算等附加指令 使用编程软件可以 直接生成和编辑梯形图 并将 它下载到 PLC 触点和线圈等组成的独立电路称为网络 Network 如下 图所 示 编程软件自动为网络编号 梯形图中的触点和线圈可以使用物理地址 例如 I0 1 Q0 3 等 如果在符号表中对某些地址定义了符号 例如令 I0 1 的 符号为 起动 在程序中可用符号地址 起动 来代替物理 地 址 I0 0 这样使程序易于阅读和理解 用户可以在网络号右边 加上网络的标题 在网络号的下面 为网络加上注释 还可以 选择在梯形图下面自动加上该网络中 使用的符号的信息 在分析梯形图中的逻辑关系时 为了借用继电器电路图的 分 析方法 可以想象在梯形图的左有两侧垂直 电源 之间有 一 个左正右负的直流电源电压 有一个假想的 能 流 PowerFlow 流过线圈 利用能流这一概念 可以很好地理 解 和分析梯形图 能流只能从左向右流动 3 语句表 STL S7 系列 PLC 将指令表称为语句表 Statement List 它是 一种类似于微机的汇 编语言中的文本语言 多条语句组成一 个程 序段 语句表比较适合经验丰富的程序员使 用 可以实 现某些不能用梯形图或功能块图 表示的功能 4 功能块图 FBD 功能块图 FBD 使用类似于布尔代数 的图形逻辑 符号来表示控制逻辑 一些复杂的功能用指令框 来表 示 功能块图用类似于与门 或门的方框来表示逻辑 运 算关系 5 结构文本 ST 结构文本 ST 是为 IEC61131 3 标准 创建的一种 专用的高级编程语言 STEP 7 的 S7 SCL 结构 化控 制语言 是符合 lEC61131 3 标准的高级文本语言 它 的语言结构与编程语言 Pascal 和 C 相似 所以特别适 合于 习惯使用高级编程语言的人使用 6 S7 HiGraph 编程语言 图形编程语言 S7 HiGraph 属于 可选软件包 它用 状态图 State Graphs 来描述异步 非顺序控 制过程的 编程语言 7 S7 CFC 编程语言 可选软件包 CFC Continuous Function Chart 连 续功能图 用图形方式连 接程序库中以块的形式提供的 各种功能 包括从简单的逻辑 操作到复杂的闭环和开 环控制等领域 编程时将这些块复制 到图中并用线连 接起来即可 基本数据类型 1 基本数据类型 2 用户通过组合基本数据类型生成的 复合 数据类型 3 可用来定义传送 FB 功能块 和 FC 功能 参数的 参数类型 下面介绍 STEP7 的基本数据类型 1 位 bit 位数据的数据类型为 BOOL 布尔 型 在编程软件中 BOOL 变量的值 1 和 0 常用英语单词 TURE 真 和 FALSE 假 来表示 位存储单元的地址由字节地址和位地址 组成 例如 I3 2 中的区 域标示符 I 表示输入 Input 字节地 址为 3 位地址为 2 如图 所示 这种存取方式称为 字节 位 寻 址方式 输入字节 IB3 B 是 Byte 的缩写 由 I3 0 I3 7 这 8 位 组成 位数据的表示 2 字节 Byte 8 位二进制数组成 1 个字节 Byte 如下图 其中的第 0 位为最低位 LSB 第 7 位为最高位 MSB 3 字 Word 相邻两个字节组成一个字 字用来表示无符 号数 MWl00 是 由 MB1OO 和 MB1O1 组成的 1 个字 如图 5 4 3 MB00 为高位字 节 MW100 中的 M 为区域标示符 W 表示字 100 为字的起始 字节 MB1O0 的地址 字的取值范围 为 W 16 0000 W 16 FFFF 4 双字 Double Word 两个字 组成 1 个双字 双字用来表示无符号数 MD100 是由 MB100 MB103 组成的 1 个双字 见上图 MB100 为高位宇 节 D 表示双字 100 为双字的起始字节 MB100 的地址 双字 的取 值范围为 DW 16 0000 0000 DW 16 FFFF FFFF 常数的表示方法 常数值可以是字节 字或双字 CPU 以 二进制方式存储常数 常 数也可以用十进制 十六进制 ASCII 码或浮点数形式来表示 B 16 W 16 DW 16 分别用来表示十六进制 字节 字 和双字常数 2 用来表示二进制常数 例如 2 1101 1010 L 为 32 位双整数常数 例如 L 5 P 为地址指针常数 例如 P M2 O 是 M2 0 的地址 S5T 是 16 位 S5 时间常数 格式为 S5T aD bH cM dS eMS 其中 a b c d e 分别是日 小时 分 秒和毫秒的数值 输入时可以省掉下划线 例如 S5T 4S30MS 4s30ms S5T 2H15M30S 2 小 时 15 分 30 秒 C 为计数器常数 BCD 码 例如 C 250 状态字 状态字用于表示 CPU 执行指令时所具有的状态 某些指 令 可否执行或以何种方式执行可能取决于状态字中的某些 位 指 令执行时也可能改变状态字中的某些位 可以用位逻 辑指令或 字逻辑指令访问并检测状态字 状态字的结构如图 所示 逻辑操作结果 RLO 状态字的第 1 位称为逻辑操作结 果 Result of Logic Operation RLO 该位存储逻辑操作指令或 比较指令的结果 在逻辑串 中 RLO 位的状态表示有关信号 流的信息 RLO 的状态为 1 表明有信号流 通 RLO 的状态 为 0 表明无信号流 断 可 用 RLO 触发跳转指令 溢出位 OV 状态字的第 4 位称为溢出位 当算术运算或浮点数比较 指 被置 1 如果执行结果正常 该位被清 0 令执行时出现错 误 溢出 非法操作 不规范格式 时 OV 位 条件码 l CCl 和条件码 0 CC0 状态字的第 7 位和第 6 位称为条件码 1 和条件码 0 这两位结合起 来用于表示在累 加器 1 中产生的算术运算结果与 0 的大小关系 表 1 算术运算后的 CC1 和 CC0 表 2 比较 移位 字逻辑指令后的 CCl 和 CC0 寻址方式 所谓寻址方式是指指令得到操作数的方式 可以直接或 间 接给出操作数的地址 STEP 7 有 4 种寻址方式 立即寻址 存储 器直接寻址 存储器间接寻址和寄存器间接寻址 1 立 即寻址 立即寻址是对常数或常量的寻址万式 其特点是操作 数直接 包含在指令中 或者指令的操作数是惟一的 例如 SET AW W 16 117 将 RLO 置 1 辑运算 L 43 将整数 43 装入累加器 1 中 将常数 W 16 117 与累加器 1 进行 与 逻 2 存储器直接寻址 存储器直接寻址的特点是直接给出 操作数的 存储单元地址 例如 O I0 2 对输入位 I0 2 进行 或 逻辑 运算 R Q4 0 Ml 1 L Cl 将输出位 Q4 0 清 0 使 Ml 1 的内容等于 RLO 的内容 将计数器 Cl 中的计数值 装入累 加器 1 T MW6 将累加器 1 中的内容传送给 MW6 3 存储器间接寻址 存储器间接寻址的特点是用指针进行寻址 操作数 存储 在由指针给出的存储单元中 根据要描述的地址 复杂程度 地址指针可以是字或双字的 存储指针的 存储器也应是字或 双字的 对于 T C FB FC DB 由于其地址范围为 0 65535 可 使用字指针 对于 I Q M 等 可能要使用双字指针 使用双字 指 针时 必须保证指针中的位编号为 0 存储器间接 寻址的 指针格式如图所示 存储器间接寻址的指针格式 例 存储器间接寻址的指针格式及寻址 L 6 T WM1 OPN T MD5 将整数 6 装入累加器 1 将累加器 1 的内容传送给存储器 MWl 打开由 MWl 指出的数据块 即打 开数据块 DB6 将累加器 1 的内容传送到存储器 MD5 A I MDl 对输入位 I8 7 进行逻辑 与 操作 Q MD5 将 RLO 赋值给输出位 Q12 7 4 寄存器间接寻址 寄存器间接寻址的特点是通过地址寄存器 寻址 S7 中 有两个地址寄存器 ARl 和 AR2 地址寄存器的内容加上偏 移量形成地址指 针 指向操作数所在的存储单元 寄存器间 接寻址有两种形式 区域内寄存器 间接寻址和区域司寄存器 间接寻址 寄存器 间接寻址的指针格式如图所示 寄存器间接寻址的指针格式 地址指针区域标识位的含义 使用寄器指针格式访问一个字节 字或双字时 必须保证 指针中 位地址的编号为 0 下面是区间间接寻址的例子 L P 5 0 LAR1 将间接寻 址的指针装入累加器 1 将累加器 1 中的内容送到地址寄存 器 1 A M AR1 P 2 3 AR1 中的 P 5 0 加偏移量 P 2 3 实际 上是对 M7 3 进行操作 Q AR1 P 0 2 逻辑运算结果送 Q5 2 L DBW AR1 P 18 0 将 DBW23 装入累加器 1 下面是区域间间接寻址的例子 L P M6 0 LAR1 将存 储器位 M6 0 的双字指针 装入累加器 1 将累加器 1 中的内 容送到地址寄 存器 1 T W AR1 P 50 0 将累加器 1 的内容 传 送到存储器字 MW56 基本指令及其编程 1 位逻辑指令 位逻辑指令 状态寄存器触点 在 S7 300 400PLC 中 CPU 中有一个专门 用于存储指令 执行状态的 16 位状态寄存器 状 态寄存器以二进制位的形 式保存指令的执行结 果与中间状态等 在梯形图编程时 这 些标志 可以用触点的形式在梯形图中使用与编程 S7300 400PLC 可以使用的状态寄存器触点如下表 所示 状态寄存器触点 1 与 A 与非 AN A 与 指令适用于单个常开触点串联 完成逻辑 与 运 算 AN 与非 指令适用于单个常闭触点串联 完成逻辑 与非 运算 与 A 与非 AN 指令 由图可知 触点串联指令也用于串联逻辑行 的开始 CPU 对逻辑行开始第 1 条语句如 I1 0 的 扫描称为首次扫描 首次 扫描的结果 I1 0 的状 态 被直接保存在 RLO 逻辑操作结果 位 中 在下一条语句 扫描触点 Q5 3 的状态 并将这 次扫描 的结果和 RLO 中保存的上一次结果相 与 产生的结果 再 存入 RLO 中 如此依次 进行 在逻辑串结束处的 RLO 可作 进一步处理 如赋值给 Q4 2 Q4 2 2 或 O 或非 ON 或非 O 或 指令适用于单个常开触点并联 完成逻辑 或 的运 算 ON 或非 指令适用于单个常闭触点并联 完成逻辑 或非 运算 或 O 或非 ON 指令 由图可知 触点并联指令也用于一个并联 逻辑行的开始 CPU 对逻辑行开始第 1 条语句 如 I4 0 的扫描称为首次扫描 首 次扫描的结果 I4 0 的状态 被直接保存在 RLO 逻辑操作 结果位 中 并和下一条语句的扫描结果相 或 产生新的结 果再存入 RLO 中 如此一 次进行 在逻辑串结束处的 RLO 可用作进一步 处理 如赋值给 Q8 0 Q8 0 此外 还有 异或 X 异或非 XN 嵌套指令等等 3 输出线圈 输出线圈指令即逻辑串输出指令 又称赋值指令 该指令 把 RLO 中的置赋给指定的位地址 当 RLO 变化时 相应位地 址信 号状态也变化 在 LAD 中 只能将输出指令放在触点 电路的最 右端 不能将输出指令单独放在一个空网络中 下 图是两个应用 举例 4 中间输出 如图所示 中间输出指令被安置在逻辑串中间 用于将其 前面的 位逻辑操作结果 即本位置的 RLO 值 保存到指定地 址 所以有时 也称为 连接器 或 中间赋值元件 它和其他元 件串联时 连接器 指令和触点一样插入 连接器不能直接连 接母线 也不 能放在逻辑串的结尾或分支结尾处 5 置位指令 复位指令 置位指令 置位 复位指令也是一种输出指令 使用置位指令时 如果 RLO 1 则指定的地址被置为 1 而且一直保持 直到被复位为 0 使 用复位指令时 如果 RLO 1 则指定的地址被复位为 0 而且一直 保持 直到被置位为 1 如图所示 6 触发器指令 触发器有置位复位触发器 SR 触发器 和复位置位触发 器 RS 触发器 两种 这两种触发器指令均可实现对指定位地 址的置位或 复位 触发器可以用在逻辑串最右端 结束一个 逻辑串 也可用在 逻辑串中 当作一个特殊触点 影响右边的 逻辑操作结果 置位优 先型 RS 触发器如下图所示 7 边沿检测指令 当信号状态变化时就产生跳变沿 从 0 变到 1 时 产生一 个上升沿 也称正跳沿 从 1 变到 0 时 产生一个下降沿 也 称负跳变 跳变沿检测的方法是 在每个扫描周期 OB1 循环 扫描一周 把 当前信号状态和它在前一个扫描周期的状态 相比较 若不同 则表 明有一个跳变沿 因此 前一个周期里的 信号状态必须被存储 以 便能和新的信号状态相比较 S7 300 400PLC 有两种边沿检测指令 一种是对逻辑串操作 结 果 RLO 的跳变沿检测的指令 另一种是对单个触点跳变沿检 测的 指令 1 RLO 跳变沿检测指令 RLO 跳变沿检测可分 别检测正跳沿和负跳沿 当 RLO 从 0 到 1 时 正跳沿检测指令在当前扫描周 期 以 RLO 0 表示其变化 而在其他扫描周期均为 0 在执 行 RLO 正跳沿检测指令前 RLO 的状态存储在位地址 中 当 RLO 从 1 到 0 时 负跳沿检测指令在当前扫描周期 以 RLO 1 表示其变化 而在其他扫描周期均为 0 在执 行 RLO 负跳沿检测指令前 RLO 的状态存储在位地址 中 RLO 跳变沿检测指令和操作数见下表 RLO 跳变沿检测指令和操作数 2 触点跳变沿检测指令 触点跳变沿检测可分别检测正跳沿和负跳沿 触点 正跳沿检测指令 FP 在 LAD 中以功能框表示 它有 两个输入 端 一个直接连接要检测的触点 另一个输入端 M BIT 所接 的位存储器上存储上一个扫描周期触点的状态 有 一个输出 端 Q 当触点状态从 0 到 1 时 输出端 Q 接通一个扫描 周期 触点负跳沿检测指令 FN 在 LAD 中以功能框表示 它有 两个输入端 一个直接连接要检测的触点 另一个输入端 M BIT 所接的位存储器上存储上一个扫描周期触点的状态 有 一个输出端 Q 当触点状态从 1 到 0 时 输出端 Q 接通一 个扫描 周期 触点跳变沿检测指令和操作数 LAD a 程序行要检测的是逻辑串 I1 0 I1 1 的运算结果 的跳 变边沿 即图中 点处的 RLO 的边沿变化情况 同时用 M1 0 来存 储 RLO 的状态 程序的工作过程如时序图 当程 序运行到图中 a 点时 当前 RLO 值是 1 而上次 RLO 值 存放 在 M1 0 中 是 0 于是 FP 指令判断到一个 RLO 的正跳沿 就 将 点处的 M1 0 置 1 并且输出给 M8 0 当程序经过 1 个扫 描周期 运行到波形图中 b 点 时 当前 RLO 值和前一个 RLO 值均为 1 相同 RLO 在相邻两个 扫描周期中相同 可全为 1 或 0 那么 FP 指令将 点处 M1 0 置 0 并输出给 M8 0 这样 M8 0 为 1 的时间仅一个周期 图中虚线箭头 指的是两个相 邻扫描周期 RLO 的比较 对 RLO 下降沿的检测 读者可自 行分析 c 点 d 点时的情况 FN 指令检测到一个 RLO 的负 跳沿时将 M8 1 置 1 M8 1 为 1 的时间 也是一个周期 位逻辑指令的应用举例 机床的工作台运动示意图 工作台由交流电动机驱动 改 变电动机的旋转方向就可以改 变工作台的运动方向 按下启 动按钮 SBl 后 电动机驱动工作台 运动 如果工作台运动到 极限位置时 由行程开关 SQl 或 SQ2 检 测并发出停止前进 指令 同时自动发出返回指令 只要不按停止 按钮 SB2 工作 台将继续这种自动往复运动 工作台驱动电动机 通过热继电 器做过载保护 I O 地址分配表 系统梯形图程序 二 定时器指令 S7 300 400PLC 提供了多种型式的定时器 定时器的语 句表 指令如表 1 所示 梯形图指令与操作数如表 2 所示 不 同类型定时 器的编号是统一的 如 CPU314 为 T0 T127 共 128 个 究竟 它属于哪种定时器类型由对它所用的指令决定 定时器的语句表指令 定时器的梯形图指令与操作数 1 脉冲定时器 SP 这是一种产生一个 长度脉冲 即接通一定时间的定时 器 图中当 I0 0 闭合 RLO 有正跳沿 SP 定时器 T4 启动并 运行 T4 触点立即动作 T4 常开触点 闭合 只要 I0 0 保持闭 合 T4 继续运行 T4 常开 触点保持闭合 当定时时间到 图中 为 3s T4 常开触点断开 所以只要 I0 0 维持足够长的时 间 超过设定时间 及无复位信号 I0 1 未接通 两个条件成立 定 时器就能接通一固定时间 所 设定时间 2 延时脉冲定时器 SE 延时脉冲定时器 图中当 I0 0 闭合 RLO 有正跳沿 SE 定时 器 T4 启动运 行 T4 触点立即动作 其常开触点 闭合 此时即使 I0 0 断开 T4 仍将继续运行 T4 常开触点也一直保持闭合直至所设定 的时间 只 要 I0 0 不在设定时间内反复短时通断 T4 均可设 定长时间的接通 如果出现 I0 0 短时反复通断 导致 T4 的反 复响应 会使总接通时间大于设定时 间 图中 t 3s 处 I0 1 闭 合 启动复位信号 定时器 T4 立即复位 停止运行 启动延时接通定时器 SD 控制中 有些控制动作要比输入信号滞后一段时间 开始 但 和输入信号一起停止 为了满足这样的要求 可采用启动延 时接通定时器 其工作过程如下图所示 图中 当 I0 0 闭合 RLO 有正跳沿 SD 定时器 T4 启动运行 当设定的延时时间 3s 到后 T4 触点动作 T4 的常开触点闭合 直至 I0 0 断开 T4 运行随之停止 T4 常开触点断开 I0 0 闭合时间小于定时器 T4 设定延 时时间 T4 触点不会动作 I0 1 闭合 启动复位信号 定时器 T4 立即复位 停止运行 4 启动保持型延时接通定时器 SS 如果希望输入信号接通后 接通短时即断开 或持续接通 在设定延迟时间后才有输出 就需要用启动保持型延时接通 定时 器 其工作过程如下图 图中当 I0 0 闭合一下或闭合较 长时间 RLO 有正跳沿 SS 定时器 T4 启动运行 当设定的延 时时间 3s 到后 T4 线圈得电 T4 常开触点就闭合 此后一直 闭合 直至 I0 1 闭合 复位指令使 T4 复位 只有复位指令才能 令动作了的 SS 定时器复位 因此使用 SS 定时器必须编写复 位指令 R 其他定时方式可根据需要而 定 在设定延时时间 内 如果 I0 0 反复通断 会影响定时器触点延 迟接通时间 5 启动延时断开定时器 SF 图中 I0 0 闭合 SF 定时器 T4 启动 其触点立即动作 常 开触点 T4 立即闭合 当 I0 0 断开 RLO 有负跳沿 时 开始计 时 在定时的延时时间未到之前 其触点不会动 作 常开触点 T4 不会断开 当延时时间到 常开触点 T4 才会断开 在延时 时间内 I0 1 闭合 复位信号可令 T4 立 即复位 常开触点立即 断开 不在定时延时时间内 复 位 R 信号对 SF 定时器不起作 用 在 I0 0 断开的时刻 如果存在复位信号 则 SF 定时器立 即复位 计数器指令 在生产过程中常常要对现场事物发生的次数进行记录 并据此发出控制命令 计数器就是为了完成这一功能而 开发 的 用线圈表示的计数器指令 用功能块表示的计数器指令及操作数 减计数器的使用 当输入 I0 1 从 0 跳变为 1 时 CPU 将装入累加器 1 中的 计数初值 此处为 BCD 数值 127 置入指定的计数器 C20 中 计数器一般是正跳沿计数 当输入 I0 3 由 0 跳变到 1 每一个 正跳沿使计数器 C20 的计数值减 1 减计数 若 I0 3 没有正 跳沿 计数器 C20 的计数值保持不变 当 I0 3 正跳变 127 次 计数器 C20 中的计数值减为 0 计数值为 0 后 I0 3 再有正跳 沿 计数值 0 也不会再变 计数器 C20 的计数值若不等于 0 则 C20 输出状态为 1 Q4 0 也为 1 当计数值等于 0 时 C20 输出状态亦为 0 Q4 0 为 0 输入 I0 4 若为 1 计数器立即被复 位 计数值复位为 0 C20 输 出状态为 0 可逆计数器的使用 I0 2 CU I0 3 I0 1 CD S C 5 I0 4 5 当前 计数值 MW10 MW12 4 3 2 1 0 PV R Q4 0 图中当 S 置位 输入端的 I0 1 从 0 跳变到 1 时 计数器就 设 定为 PV 端输入的值 PV 输入