电气控制与PLC技术（西门子S7-1200系列）（第2版）课件 项目二任务8 函数与函数块的使用

任务八函数与函数块的使用任务描述

编制传送带上分拣物料的PLC控制程序。要求：（1）当工件放在位置1时，传感器2检测到传送带上有工件，电动机启动，传送带开始由左向右运行；无工件时，停止运行。设备正常工作时，绿色指示灯EL2长亮。（2）当工件到达位置2，被检测为金属件时，将被分拣到第一个出料斜槽中；如果不是金属件，而是塑料件，将被传送到位置3，分拣到第二个出料斜槽中。（3）如果分拣出的金属件达到6个，设备进行打包处理5秒，即所有传感器检测无效，不再进行分拣动作。之后自动进入下一个周期分拣工作。（4）在分拣过程中，如检测到连续出现2个塑料件时，则系统停机报警，即设备停止工作，红色指示灯EL1闪烁，系统不能进行检测和分拣。此时按下停止按钮SB2，红灯不再闪烁，系统回到初始上电待机状态。任务目标掌握函数与函数块指令的功能及应用；熟练应用PLC编程，掌握PLC在工业生产过程中的应用；能根据控制要求编写程序并正确安装接线、调试程序；能够根据生产实际要求，完成整个PLC控制系统。一、基础知识S7-1200的编程采用块的概念块类似于子程序的功能，它是将程序分解成独立的自成体系的各个部件这样更便于组成程序结构，便于项目分工；有利于程序的阅读和调试；由于程序块只在需要时才调用，可以减少CPU扫描的时间几个类似的项目只需要对同一个程序块作不多的修改就能适用，增加程序的可移植性1.函数与函数块的概念S7-1200用户程序由程序块和数据块组成程序块包括组织块（OB）、函数（FC，又称为功能）和函数块（FB，又称为功能块）数据块（DB）包括全局数据块和背景数据块。函数（FC）和函数块（FB）都是用户编写的程序块，它们包含完成特定任务的程序，用户可以将具有相同或相近控制过程的程序编写在FC或FB中，然后从另一个程序块（OB、FB或FC）调用。执行完FC和FB后，将执行结果返回给调用它的程序块。2.函数的编程与应用

在使用函数进行编程时，首先在TIAPortal软件中生成函数，并生成它的局部变量，然后进行函数程序的设计，最后在程序块中调用此函数的程序。（1）生成函数

下面以函数FC1对电动机M的长动控制程序为例，介绍生成函数的方法、步骤。

打开TIAPortal软件的项目视图，生成一个名为“长动控制”的新项目。

添加一型号为CPU1214C的PLC。

“添加新块”

新生成函数“长动控制[FC1]”（2）生成函数的局部变量在块接口区中生成局部变量。函数主要有以下5种局部变量：（1）Input（输入参数），用于接收调用它的程序块提供的输入数据。（2）Output（输出参数），用于将程序执行结果返回给调用它的程序块。（3）InOut（输入/输出参数），其初值由调用它的程序块提供，块执行完后将它的值返回给调用它的程序块。（4）Return（返回值），属于输出参数，其值返回给调用它的程序块，数据类型为Void，表示函数没有返回值，在调用函数FC时看不到它。（5）Temp（临时数据），暂时保存在局部堆栈中的数据，每次调用块之后，原有的临时数据可能被后续调用该函数的程序块的临时数据覆盖。下面生成上述电动机长动控制的函数局部变量。（3）编写函数FC1的程序FC1的控制要求如下：按下“启动按钮”，“交流接触器”通电，电动机启动运行，同时“工作指示灯”点亮；按下“停止按钮”，“交流接触器”断电，电动机停止运行，同时“工作指示灯”熄灭。

在FC1程序编辑器区中编写上述电动机长动控制的程序，并对其进行编译。（4）调用函数

在OB1中调用FC1，实现对电动机的长动控制。

在主程序OB1中设置PLC变量表。

输入输出地址分配如表。在OB1程序编辑器视窗中调用函数FC1时，将项目树中的FC1拖放到OB1程序区的左母线上，FC1函数呈现出方框的形式。若在FC1中不使用局部变量，而直接使用绝对地址或符号地址编程，则如同在主程序中编程一样。本任务若在FC1中未使用局部变量，则无形参，FC1程序如图所示。在OB1中调用FC1如图所示。例题1：在主程序OB1中调用函数FC1和FC2，实现对电动机M的点动和长动控制。其中FC1可实现电动机M的长动控制，FC2可实现电动机M的点动控制，用选择开关控制长动和点动。1）生成函数FC1及其局部变量，并进行函数程序的设计2）生成函数FC2及其局部变量，并进行函数程序的设计3）主程序OB1调用函数FC1、FC2

主程序OB1的PLC变量表中，输入输出地址分配如表。编程如图：主程序OB1中，选择开关SB3接通时，执行FC1函数，电动机实现长动控制；选择开关SB3断开时，执行FC2函数，电动机实现点动控制。3．函数块的编程与应用函数块FB是用户编写的有单独存储区（背景数据块）的程序块。函数块的输入、输出参数等局部变量用指定的背景数据块保存，函数块执行完后，背景数据块中的数据不会丢失。函数块的典型应用是执行不能在一个扫描周期结束的操作。用函数块编程与用函数编程的方法及步骤类似，即先在TIAPortal软件中生成函数块，并生成其局部变量，然后进行函数块程序的设计，最后在程序块中调用此函数块的程序。（1）生成函数块函数块FB的生成过程与函数FC类似。下面以函数FB1对电动机延时通电控制程序为例，介绍生成函数块的方法及步骤。生成一个名为“延时通电”的新项目。添加新设备CPU1214C的PLC。添加新块“延时通电[FB1]”。（2）生成函数块的局部变量与函数不同之处是，函数块在生成局部变量时，增加了Static（静态）变量。当函数块执行完后，下一次重新调用Static时，其（静态）变量中的值保持不变。上述延时通电的函数块FB1的局部变量如图所示。（3）编写函数块的程序FB1的控制要求：按下“启动按钮”，“运行提示信号”通电，定时器开始计时，经过输入参数“定时时间”后，“交流接触器”通电，电动机启动运行；按下“停止按钮”，“运行提示信号”立即断电，定时器和“交流接触器”也立即断电，电动机停止运行。

在FB1程序编辑器视窗中编写上述延时通电的程序，并对其进行编译。（4）调用函数块

在OB1中调用FB1，实现对电动机的延时通电控制。在主程序OB1中设置PLC变量表，输入输出地址分配如表。FB1的背景数据块和延时通电_DB的背景数据块

为各形参指定实参时，可以使用变量表或全局数据块中定义的符号地址，也可以使用绝对地址然后在变量表中修改自动生成的符号名称。指定实参后，主程序OB1调用函数块FB1的程序如图所示。例题2：彩灯闪烁的PLC控制程序。图示的一组彩灯，打开开关SA0后，可按A、B种方式循环闪烁，分别由SA1、SA2两个按钮控制，闪烁间隔时间均为1s。循环A：1→2，3，4，5，6，7→8，9，10，11，12，13循环B：1，3，9→1，4，10→1，5，11→1，6，12→1，7，13→1，2，81）生成函数块FB1及其局部变量，并进行程序设计2）生成函数块FB2及其局部变量，并进行程序设计3）主程序OB1调用函数FB1、FB2主程序OB1的PLC变量表中，输入输出地址分配如表主程序OB1调用FB1、FB2程序如图。二、任务实施1．器材准备可编程控制器实训装置1台装有编程软件的计算机1台PC/PPI通讯电缆线1根导线若干2．实训内容根据本任务描述所涉及的内容，设计PLC控制程序并调试运行。（1）顺序功能图（2）函数FC1的局部变量及程序

用函数FC1表示顺序功能图的每一步，局部变量及其程序如图。（3）主程序OB1调用函数FC1主程序OB1的PLC变量表中，输入输出地址分配见表。编写OB1程序如图（4）调试并运行程序根据任务，进行程序的运行与调试。①按照输入/输出分配表与PLC外部硬件接线图，进行PLC主机单元与实训单元之间的接线。②连接计算机与PLC主机单元之间的通信电缆。③PLC接通电源。④打开PLC的电源开关，“RUN/STOP”置于STOP状态。⑤用TIA博途软件编程。⑥下载程序至PLC。⑦PLC置于RUN状态，开始运行程序。⑧按照控制要求操作面板上的开关，观察实验现象，判断是否实现程序功能。若不能实现，则通过“程序状态监控”找出错误并修改，重新调试，直至正确为止。3．实训记录（1）描述实验现象和工作原理。

（2）记录实验过程中出现的程序问题、接线问题及其处理方法。三、知识拓展---跳转指令跳转指令和跳转标签指令配合使用，实现程序的跳转。JMP（RLO=1）时跳转，JMPN（RLO=0）时跳转，Lable是跳转标签指令。跳转标签指令标记跳转目的地址。跳转指令和跳转标签指令配合使用，当使能输入无效时，将顺序执行程序。跳转指令的使用如图所示。例题4：PLC对自动车库的控制。控制要求如下：（1）存车：当汽车到达车库门前，车灯亮3次，B2车感传感器收到信号，延时5S自动开启车库门，直至上极限开关S1，之后道杆自动上升，直到压住道杆上限开关S3,汽车经过道杆时，地磁传感器B1检测到有车经过。通过道杆后，B1出现下降沿，道杆自动下降，直到压住其下限开关S4。汽车到位后，B3车位传感器动作，车库门自动关闭，直到压住门下限开关S2。（2）取车：倒车时，B3出现下降沿，延时5S自动打开车库门，直至压住门上限开关。之后道杆自动上升，直至上限。汽车退出车库，通过道杆后，地磁传感器B1出现下降沿，道杆自动下降，关闭车库门，直到压住各自下限开关。（3）车库门开启压住上限开关时，指示灯H1亮，提示司机可以进出。（4）按下急停按钮或车库门电机过载或道杆电机过载，报警灯H2以0.51s的周期闪烁。（5）车库门内外设有车库门和道杆手动控制按钮，用来进行人工控制。输入/输出接口分配表编写梯形图程序思考与练习

有一个数控机床，T1、T2、T3为钻头，用其实现钻刀功能；T4、T5、T6为铣刀，用其实现铣刀功能。X轴、Y轴、Z轴模拟加工中心三坐标六个方向上的运动。围绕T1～T6刀具，分别运用X轴的左右运动、Y轴的前后运动、Z轴的上下运动。控制要求如下：（1）拨动“运行控制”开关启动系统。“X轴运行指示灯”亮，模拟工件正沿X轴向左行。（2）触动“DECX”按钮3次，模拟工件沿X轴向左运行3步，拨动“X左”限位开关，模拟工件已到指定位置。此时T3钻头沿Z轴向下运动（Z灯、T3灯亮）。（3）触动“DECZ”按钮3次，模拟T3转头向下运行3步，对工件进行钻孔。拨动“Z下”限位开关置ON，模拟钻头已对工件加工完毕；继续触动“DECX”按钮三次，模拟T3钻头返回刀库，复位“Z下”限位开关后，使“Z上”限位开关置ON，系统将自动取铣刀T5