PLC应用技术（S7-1200机型）课件 项目三任务1单灯控制程序设计

《可编程控制器技术应用》单灯控制程序设计主讲教师：×××Microbot目录010203第一部分：任务描述第二部分：任务准备与实施第三部分：任务检查与评价目录第一部分任务描述本系统要求设计一个单灯的控制系统，按下”启动”按钮后，HL1开始闪烁，频率为0.5Hz，按下停止按钮后熄灭。要求完成系统的接线并用博途软件进行编程、下载、运行。一、任务描述1.任务目标（1）理解定时器功能块参数的含义。（2）理解内部变量的含义。（3）能使用梯形图创建简单的用户自定义功能块程序。（4）能绘制单灯闪烁PLC系统的外部接线图。（5）能利用功能块程序编写单灯闪烁控制程序。一、任务描述2.实施条件（1）已经安装完毕的1200系列PLC系统一套，包含相应的数字量输入、输出模块、电源模块。（2）已经安装好博途软件的计算机一台。3.安全提示（1）PLC所有模块的安装与接线必须在断电的情况下操作。（2）在安装接线完成后，必须由指导教师检查后才能上电运行。（3）在通电的情况下，不能用手去触摸任何金属端子。（4）出现任何异常情况先断电，并立即向指导教师报告。目录第二部分任务准备与实施二、任务准备与实施任务实施过程如图3-1所示。图3-1任务实施过程二、任务准备与实施1.PLC控制系统硬件设计（1）单灯控制系统工作原理的分析按下”启动”按钮SB1，灯HL1点亮，同时定时器开始启动计时，0.5s时间到后，灯HL1熄灭，再过0.5s后，灯HL1再次点亮，如此循环下去。（2）绘制PLC外部接线原理图并接线根据继电器-接触器控制原理，如图所示完成本控制任务需要有”启动”按钮SB1这个主令控制信号作为输入设备；有执行元件（灯）HL1作为输出设备。虽然还有定时器进行定时控制，但这种控制属于PLC内部的程序控制，并不对外部产生输出信号。所以本系统共有一个输入设备、一个输出设备。PLC外部接线原理图如图3-2所示。二、任务准备与实施1.PLC控制系统硬件设计图3-2PLC外部接线原理图二、任务准备与实施2.程序设计（1）程序结构S7-1200程序主要分为OB块（组织块），FB块（功能块），FC块（函数）以及数据块（DB）。a.OB块（组织块）组织块是操作系统和用户程序之间的接口。OB用于执行具体的程序：在CPU启动时；在一个循环或延时时间到达时；当发生硬件中断时；当发生故障时；组织块根据其优先级执行。二、任务准备与实施2.程序设计

因此，组织块的基本功能是调用用户程序，同时还可以执行自动化系统的启动、循环程序的处理、中断程序的执行以及错误的处理等功能。OB组织块分为三个优先组，高优先组中的组织块可中断低优先组中的组织块；如果同一个优先组中的组织块同时触发将按其优先级由高到低进行排队依次执行；如果同一个优先级的组织块同时触发时，将按块的编号由小到大依次执行。编号设定如图3-3所示。图3-3组织块编号设定二、任务准备与实施2.程序设计b.FB块（功能块）功能块(FB)是使用背景数据块保存其参数和静态数据的代码块。FB具有位于数据块(DB)或“背景”DB中的变量存储器。背景DB提供与FB的实例（或调用）关联的一块存储区并在FB完成后存储数据。可将不同的背景DB与FB的不同调用进行关联。通过背景DB可使用一个通用FB控制多个设备。通过使一个代码块对FB和背景DB进行调用，来构建程序。然后，CPU执行该FB中的程序代码，并将块参数和静态局部数据存储在背景DB中。FB执行完成后，CPU会返回到调用该FB的代码块中。背景DB保留该FB实例的值。随后在同一扫描周期或其它扫描周期中调用该功能块时可使用这些值。图3-4显示了三次调用同一个FB的OB，方法是针对每次调用使用一个不同的数据块。该结构使一个通用FB，在每次调用时为各设备分配不同的背景数据块。每个背景DB存储单个设备的运行数据。我们在第一个任务用使用的计数器就是这样的一种情况。图3-4功能块的多次调用图3-4功能块的多次调用图3-4功能块的多次调用二、任务准备与实施2.程序设计c.FC块（功能）功能(FC)是通常用于对一组输入值执行特定运算的代码块。FC将此运算结果存储在存储器位置。例如，可使用FC执行标准运算和可重复使用的运算（例如数学计算）或者执行工艺功能（如使用位逻辑运算执行独立的控制）。FC也可以在程序中的不同位置多次调用。此重复使用简化了对经常重复发生的任务的编程。FC不具有相关的背景数据块(DB)。对于用于计算该运算的临时数据，FC采用了局部数据堆栈。不保存临时数据。二、任务准备与实施2.程序设计d.数据块（DB）数据块用于存储程序数据，分为全局数据块和背景数据块。数据块就相当于其他的变量地址，访问方式分为直接和间接寻址方式。在创建DB块时，如果需要可以插入建好的。对于背景数据块，它与函数块相关联，存储FB的输入、输出、输入/输出、静态变量的参数，其变量只能在FB中定义，不能在背景数据块中直接创建，程序中调用FB时，可以分配一个创建的背景DB，也可以直接定义一个新的DB块，该DB块将自动生成并作为这个FB的背景数据块。二、任务准备与实施2.程序设计e.用户程序结构根据实际应用要求，可选择线性结构或模块化结构用于创建用户程序。线性程序按顺序逐条执行用于自动化任务的所有指令。通常，线性程序将所有程序指令都放入用于循环执行程序的OB(OB1)中。我们前面所做的程序基本都是线性程序。如图3-5所示。图3-5线性程序结构二、任务准备与实施2.程序设计e.用户程序结构模块化程序调用可执行特定任务的特定代码块。要创建模块化结构，需要将复杂的自动化任务划分为与过程的工艺功能相对应的更小的次级任务。每个代码块都为每个次级任务提供程序段。通过从另一个块中调用其中一个代码块来构建程序。如图3-6所示。图3-6模块化程序结构二、任务准备与实施2.程序设计e.用户程序结构通过创建可在用户程序中重复使用的通用代码块，可简化用户程序的设计和实现。使用通用代码块具有许多优点:可为标准任务创建能够重复使用的代码块，如用于控制泵或电机；也可以将这些通用代码块存储在可由不同的应用或解决方案使用的库中。将用户程序构建到与功能任务相关的模块化组件中，可使程序的设计更易于理解和管理。模块化组件不仅有助于标准化程序设计，也有助于使更新或修改程序代码更加快速和容易。通过将整个程序构建为一组模块化程序段，可在开发每个代码块时测试其功能。创建与特定工艺功能相关的模块化组件，有助于简化对已完成应用程序的调试，并减少调试过程中所用的时间。二、任务准备与实施2.程序设计（2）定时器与西门子传统的PLC不同，S7-1200系列PLC使用了IEC格式的定时器，它们都属于功能块（FB），有自己专用的存储区（背景数据），定时器的指令保存在背景数据块中。在插入定时器或者计数器指令时，要求创建一个16字节的IEC_Timer数据类型或者IEC_Counter的DB结构（背景数据块）。与传统的定时器相比，减少了内存使用，而且使用数量仅受CPU存储容量大小限制。IEC定时器和计数器没有编号，可以使用背景数据块的名称来做定时器或者计数器的标识符名称。西门子1200定时器有4种不同类型，分别是脉冲定时器（TP）、延时导通定时器（TON）、延时断开定时器（TOF）、时间累加器（TONR）。二、任务准备与实施2.程序设计a.脉冲定时器（TP）使用脉冲定时器（TP）的功能是将输出Q置位保持到预设的时间。当输入IN的逻辑运算结果(RLO)从0变为1时，启动该指令。指令启动时，预设的时间PT即开始计时。无论后续输入信号的状态如何变化，都将输出Q置位直到PT指定的时间结束。如果IN输入信号为1状态，则当前时间值保持不变，否则将变为0。PT为预设时间值，ET为定时开始后经过的时间也就是当前时间，数据类型为32位的Time，单位为ms，可以不给Q和ET指定地址。各参数可以使用I、Q、M、D、L存储区，IN和PT也可以给定常量。如图3-7所示，当I0.0得电，Q0.0输出10S，其时序图如图XX所示。如果想中途断开输出，可以使用定时器复位线圈（RT）指令实现。二、任务准备与实施2.程序设计a.脉冲定时器（TP）

图3-7脉冲定时器程序及波形图二、任务准备与实施2.程序设计b.延时导通定时器（TON）如图3-8所示。延时导通定时器（TON）的功能是将输出Q的置位时间延时到PT指定的时间，当输入IN的逻辑运算结果(RLO)从0变为1时，该指令启动。当IN接通的时间大于等于PT，ET达到定时时间，输出Q置位，IN断开，Q复位；如果当IN接通的时间小于PT，当前时间ET被清零，输出Q保持0状态不变。延时导通定时器（TON）如图XX所示，各参数可以使用I、Q、M、D、L存储区，IN和PT也可以给定常量。二、任务准备与实施2.程序设计b.延时导通定时器（TON）图3-8延时导通定时器程序及波形图二、任务准备与实施2.程序设计c.延时关断定时器（TOF）延时关断定时器（TOF）的功能是将输出Q的关断时间延时到PT指定的时间，当输入IN的逻辑运算结果(RLO)从0变为1时，将输出Q置位。当输入IN处的信号状态变回0时，预设的时间PT开始计时，达到定时时间输出Q置位。如果当前时间未达到PT预设定的值，IN输入信号变为1，当前时间ET被清零，输出Q保持1状态不变。延时关断定时器（TOF），如图3-9所示，各参数可以使用I、Q、M、D、L存储区，IN和PT也可以给定常量。二、任务准备与实施2.程序设计c.延时关断定时器（TOF）图3-9延时关断定时器程序及波形图二、任务准备与实施2.程序设计d.时间累加器（TONR）如图3-10所示。时间累加器（TONR）的IN接通时开始计时，输入断开，累计的时间保持不变，当累计时间达到设定值，定时Q输出变为1。时间累加器（TONR）除了具有失电保持功能外，其余功能和延时导通定时器完全一样。其累加器复位清零是通过在复位输入端（R）实现。二、任务准备与实施2.程序设计d.时间累加器（TONR）图3-10时间累加器程序及波形图二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（1）使用TON功能块直接进行编程程序如图3-11所示。利用timer（1s）的来控制周期的复位，用timer（0.5s）的来控制灯亮的时间。图3-11线性编程二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（2）模块化编程模块化程序变量表如图3-12所示。功能块程序如图3-13所示，主程序如图3-14所示。图3-12功能块程序变量表二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（2）模块化编程图3-13功能块程序图二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（2）模块化编程图3-14主程序二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（3）程序的拓展若原系统的控制要求变为需要同时控制两个灯的闪烁。对于使用了功能块进行编程的程序来讲，只要求增加一个数据DB块就可以完成设计。具体程序如图3-15所示。二、任务准备与实施3.程序输入和仿真（3）程序的拓展

图3-15双灯控制程序二、任务准备与实施4.程序下载和运行程序下载到实体PLC并填写下面表格当前状态观测对象变化启动按钮按下后M0.01s定时器0.5秒定时器