电气控制与S7-1200 PLC应用技术教程课件：S7-1200 PLC的指令

S7-1200PLC的指令提纲电气控制与S7-1200应用技术教程2位逻辑运算指令比较操作指令数学函数指令移动操作指令字逻辑运算指令移位和循环移位指令转换操作指令定时器操作指令计数器操作指令高速脉冲输出与高速计数器编程注意事项位逻辑运算指令电气控制与S7-1200应用技术教程3位逻辑运算指令电气控制与S7-1200应用技术教程4常开触点与常闭触点常开触点在指定的位为1状态（TRUE）时闭合，为0状态（FALSE）时断开。常闭触点在指定的位为1状态（TRUE）时断开，为0状态（FALSE）时闭合。位逻辑运算指令电气控制与S7-1200应用技术教程5取反RLO位逻辑运算指令电气控制与S7-1200应用技术教程6赋值和赋值取反位逻辑运算指令电气控制与S7-1200应用技术教程7复位输出和置位输出提示：复位输出指令与置位输出指令最主要的特点是有记忆和保持功能。位逻辑运算指令电气控制与S7-1200应用技术教程8复位输出和置位输出位逻辑运算指令电气控制与S7-1200应用技术教程9扫描操作数的信号上升沿/下降沿指令位逻辑运算指令电气控制与S7-1200应用技术教程10扫描操作数的信号上升沿/下降沿指令比较操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程11比较操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程12触点比较指令触点比较指令用来比较数据类型相同的两个操作数的大小。满足比较关系式时，触点接通。比较操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程13范围判断指令和浮点数有效性检查指令数学函数指令电气控制与S7-1200应用技术教程14数学函数指令电气控制与S7-1200应用技术教程15四则运算指令ADD、SUB、MUL和DIV指令可单击方框中数据类型下拉列表选择运算的数据类型。ADD和MUL指令可以增加输入的个数。整数除法指令将得到的商截尾取整后，作为整数格式的输出OUT。数学函数指令电气控制与S7-1200应用技术教程16CALCULATE指令数学函数指令电气控制与S7-1200应用技术教程17浮点数函数运算指令浮点数数学运算指令的操作数IN和OUT的数据类型均为Real。移动操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程18移动操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程19MOVE指令移动操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程20块移动指令移动操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程21反序列化和序列化指令S7-1200将Byte数组（Byte流）看做序列，也即标准数组。其他所有格式都是非序列的，例如UDT或其他格式。序列化和反序列化指令的作用就是实现标准数组和其他格式的转换。移动操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程22反序列化和序列化指令1．序列化例子定义一个用户自定义数据类型“Recipe”移动操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程23反序列化和序列化指令1．序列化例子定义一个全局数据块“DB_Recipe”,取消“优化的块访问”选项。全局数据块中定义aa和bb两个“Recipe”类型的静态变量。移动操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程24反序列化和序列化指令1．序列化例子再定义一个全局数据块“DB_Buffer”，取消“优化的块访问”选项。全局数据块中定义一个长度为100的字节数组，DWord类型的pos变量，Word类型的status变量。移动操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程25反序列化和序列化指令1．序列化例子序列化例程。移动操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程26反序列化和序列化指令1．序列化例子将多个数据序列化到一个数组里的例程。移动操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程27反序列化和序列化指令2．反序列化例子移动操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程28块填充指令字逻辑运算指令电气控制与S7-1200应用技术教程29移位和循环移位指令电气控制与S7-1200应用技术教程30转换操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程31转换操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程32转换值指令程序使用转换值指令CONV，将IW64转换为双整数（DInt）。Temp1是程序块的接口区定义的数据类型为Dint的临时局部变量，用来保存运算的中间结果。转换操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程33浮点数转换为双整数的指令转换操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程34标准化和缩放指令“标准化”NORM_X指令将按以下公式进行计算：OUT=(VALUE–MIN)/(MAX–MIN)。（0.0≤OUT≤1.0）“缩放”SCALE_X指令将按以下公式进行计算：OUT=[VALUE∗(MAX–MIN)]+MIN。（0.0≤VALUE≤1.0）可以使用“NORM_X”和“SCALE_X”来转换模拟量值。计算公式：转换操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程35标准化和缩放指令1．测量值转换为工程量标准4~20mA模拟量输入信号，模拟量输入模块已将模拟量转换为数字量0~27648，对应0~80MPa压力的量程换算示例。转换操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程36标准化和缩放指令1．测量值转换为工程量转换操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程37标准化和缩放指令2．工程量转换为测量值0~50Hz的变频器频率，对应标准4~20mA模拟量输出信号（模拟量输出模块输入的数字量0~27648）的量程换算示例。转换操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程38标准化和缩放指令2．工程量转换为测量值转换操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程39标准化和缩放指令注意：模拟量最大值对应的数字量27648是怎么来的？模拟量满量程如果对应的是32000，与16位最大正数32767相比，裕量很小，模拟量稍微超出满量程一点就可能超过32767，转换值就变成负数了！而27648与32767相比，有大约15%的裕量，比32000“保险”一些。27648=16#6C00。定时器操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程40定时器操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程41S7-1200的定时器为IEC定时器，调用时需要指定相应的背景数据块，定时器指令的数据保存在背景数据块中。使用定时器时需要使用背景数据块或者数据类型为IEC_TIMER的DB块变量。S7-1200的IEC定时器没有定时器号，可以用背景数据块的名称，如“T1”,来做定时器的标示符。定时器的输入IN为启动输入端，PT（PresetTime）为预设时间值，ET（ElapsedTime）为定时开始后经过的时间，称为当前时间值，它们的数据类型为32位的Time。Q为定时器的位输出。定时器操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程42生成脉冲指令定时器操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程43接通延时指令定时器操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程44关断延时指令定时器操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程45时间累加器指令定时器操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程46S7-1200定时器创建定时器功能框指令直接拖入块中，自动生成定时器的背景数据块，该背景数据块位于“系统块->程序资源”中。定时器操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程47S7-1200定时器创建在FB块的Static静态变量中，定义IEC_TIMER类型变量，生成多重背景。计数器操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程48计数器的CU和CD分别是加计数输入和减计数输入，CU或CD由0状态变为1状态时（信号的上升沿），当前计数器值CV被加1或减1。PV为预设计数值，Q为布尔输出。R为复位输入，CU、CD、R和Q均为Bool变量。LD用于减计数中将PV值设置为CV。计数器操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程49加计数指令计数器操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程50加计数指令提示：实际应用中，我们常用“ADD”指令配合触点比较指令来代替这里的“加计数”指令。而且这种方式，可以通过修改ADD指令中IN2参数的值来改变每次增加的量，如将IN2的值由1改成2，使用更加灵活。计数器操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程51减计数指令计数器操作指令电气控制与S7-1200应用技术教程52加减计数指令高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程53高速脉冲输出脉冲宽度（高电平）与脉冲周期之比称为占空比。脉冲宽度调制（PWM，PulseWidthModulation）是一种波形周期固定，脉冲宽度可调节的脉冲输出。脉冲列输出（PTO，PulseTrainOutput）功能提供占空比固定为50%的方波脉冲列输出。PWM功能虽然使用的是数字量输出，但其在很多方面类似于模拟量，比如它可以控制加热器的温度，电机的转速，阀门的开度，舵机的转向等。S7-1200的脉冲发生器可组态为PTO或PWM，PTO的功能只能由运动控制指令来实现，PWM的功能使用CTRL_PWM指令块实现，当一个通道被组态为PWM时，将不能使用PTO功能，反之亦然。S7-1200最多组态4个高速脉冲输出，使用CPU内置或信号板（SB）外扩输出端子。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程54模拟量控制PWM脉冲宽度举例例：使用模拟量输入控制数字量输出，当模拟量值（本例以电位器代替）发生变化时，CPU输出的脉冲宽度随之改变，但周期不变，可用于控制脉冲方式的加热设备（本例以LED灯的闪烁代替）。此应用通过PWM功能实现，脉冲周期为1秒，模拟量输入0~10V，转换的数字量值在0~27648之间变化。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程55模拟量控制PWM脉冲宽度举例1．新建工程使用STEP7V16创建一个名为“1200_PWM”的新项目。2．添加S7-1200PLC“添加新设备”组态型号为CPU1214CDC/DC/DCV4.4，命名为“PLC_1”的PLC。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程56模拟量控制PWM脉冲宽度举例3．模拟量转换的相关设置S7-1200（1214C）内部集成了2路模拟量输入通道，分别为通道0和通道1，也就是可以同时接收并处理两个传感器输入的模拟信号，对应的地址为IW64和IW66。在CPU的“属性”->“常规”->“AI2”标签项可以进行查看和设置。本例用通道0，通道地址IW64保存转换的模拟量值，输入电压信号为0-10VDC。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程57模拟量控制PWM脉冲宽度举例高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程58模拟量控制PWM脉冲宽度举例4．PWM组态进入CPU的“属性”->“常规”->“脉冲发生器（PTO/PWM）”->“PTO1/PWM1”->“常规”页面，勾选右边窗口的“启用该脉冲发生器”复选框。选中下图左边窗口的“参数分配”，在右边的窗口用下拉式列表选择信号类型为“PWM”，时基为“毫秒”，脉宽格式（用来定义PWM脉冲的占空比档次）为“S7模拟量格式”。循环时间为“1000”毫秒，即1秒的脉冲周期。初始脉冲宽度（表示PWM脉冲周期中的高电平的脉冲宽度）为“0”。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程59模拟量控制PWM脉冲宽度举例提示：脉宽格式可选百分之一、千分之一、万分之一和S7模拟量格式。百分之一表示把PWM脉冲周期分成100等分，以1/100为单位来表示PWM脉冲周期中高电平的分辨率。千分之一和万分之一相应地把PWM的周期分成更小的等分，分辨率更高。S7模拟量格式表示的是把PWM的周期划分成27648等分。因为S7-1200PLC的模拟量量程范围为0～27648（单极性）或-27648～27648（双极性）。本例中脉宽格式选择了“S7模拟量格式”，则初始脉冲宽度值可以设定的范围值从0~27648。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程60模拟量控制PWM脉冲宽度举例选中图左边窗口的“硬件输出”，在右边窗口的脉冲输出列表中选择Q0.0。注意：硬件输出点只能是CPU或SB信号板上的DO点。SM扩展模块上的DO点不支持PWM功能。选中图左边窗口的“IO地址”，在右边窗口可以看到PWM1的起始地址和结束地址。此地址为WORD类型，用于存放脉宽值，默认情况下，PWM1使用QW1000，PWM2使用QW1002，以此类推。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程61模拟量控制PWM脉冲宽度举例5．建立变量在项目树中展开“PLC变量”文件夹，双击“显示所有变量”，打开“PLC变量”窗口，在该窗口的“变量”标签页中建里变量表。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程62模拟量控制PWM脉冲宽度举例6．PWM编程打开程序块OB1，在指令选项板中的“扩展指令”中的“脉冲”文件夹中可以找到CTRL_PWM指令。参数PWM，"Local~Pulse_1"，其值为265，是PWM1的硬件标识符。ENABLE是PWM使能端，为TURE时CPU发PWM脉冲，为False时，不发脉冲。BUSY参数标识CPU是否正在发PWM脉冲。STATUS参数为PWM指令的状态值，当STATUS=0时表示无错误，STATUS非0时表示PWM指令错误。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程63模拟量控制PWM脉冲宽度举例7．监控在项目树中展开“监控与强制表”文件夹，双击“添加新监控表”，插入一个新的监控表，在表中输入监控变量。使能PWM_enable，通过PLC自身的模拟量通道0外接电位器改变输入电压“Analog_input”值，脉冲以1秒的固定周期，脉宽随“Pulse_width”变化。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程64模拟量控制PWM脉冲宽度举例高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程65模拟量控制PWM脉冲宽度举例高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程66高速计数器简介在工业领域数据采集和处理中，经常会遇到如流量、转速、扭矩等高速脉冲信号形式的传感器。西门子S7-1200系列CPU模块自身提供了最多6路高速脉冲采集通道，其独立于CPU的扫描周期进行计数。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程67编码器基础编码器是传感器的一种，主要用来检测机械运动的速度、位置、角度、距离和计数等，许多马达控制均需配备编码器以供马达控制器作为换相、速度及位置的检出等，应用范围相当广泛。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程68编码器基础增量式编码器增量式编码器的特点是每产生一个输出脉冲信号就对应于一个增量位移，它能够产生与位移增量等值的脉冲信号。增量式编码器测量的是相对于某个基准点的相对位置增量，而不能够直接检测出绝对位置信息。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程69编码器基础提示：分辨率（Resolution）又称为线数，指编码器转一圈输出多少个脉冲。在码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期。在码盘上刻有节距相等的辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间代表一个增量周期。检测光栅上刻有A、B两组与码盘相对应的透光缝隙，用以通过或阻挡光源和光电检测器件之间的光线，它们的节距和码盘上的节距相等，并且两组透光缝隙错开1/4节距，使得光电检测器件输出的信号在相位上相差90°。当码盘随着被测转轴转动时，检测光栅不动，光线透过码盘和检测光栅上的透光缝隙照射到光电检测器件上，光电检测器件就输出两组相位相差90°的近似于正弦波的电信号，电信号经过转换电路的信号处理，就可以得到被测轴的转角或速度信息。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程70编码器应用举例例：旋转机械上有增量编码器作反馈，接入到S7-1200CPU，要求在计数2500个脉冲时，计数器当前值清0，置位M0.5，并设定新预置值为5000个脉冲，当计满5000个脉冲后，计数器当前值清0，复位M0.5，并将预置值再设为2500，周而复始执行此功能。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程71编码器应用举例1．物理连接S7-1200PLC与编码器的接线如图所示。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程72编码器应用举例2．新建工程使用STEP7V16创建一个名为“高速计数器HSC”的新项目。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程73编码器应用举例组态CPU1215CDC/DC/DCV4.4的站点。勾选“启用系统存储器字节”选项。3．添加S7-1200PLC并硬件组态高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程74编码器应用举例选择CPU“属性”->“常规”->“高速计数器（HSC）”->“HSC1”页面，在HSC1中选择“常规”，勾选“启用该高速计数器”选项。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程75编码器应用举例在HSC1中选择“功能”，右侧的计数类型选择“计数”，工作模式选择“A/B计数器”，初始计数方向选择“加计数”。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程76编码器应用举例在HSC1中选择“初始值”，右侧的初始计数器值设置为“0”，初始参考值设置为“2500”。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程77编码器应用举例在HSC1中选择“事件组态”，勾选激活右侧的“为计数器值等于参考值这一事件生成中断”，左键单击“硬件中断”输入框右边的“…”按钮在弹出页面选择所需的硬件中断，如果没有硬件中断，则左键点击“新增”按钮，会弹出“添加新块”页面，在该页面中选择“Hardwareinterrupt”，注意该硬件中断的中断OB编号是40。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程78编码器应用举例在HSC1中选择“硬件输入”，在时钟发生器A的输入中选择I0.4点，在时钟发生器B的输入中选择I0.5点。高速脉冲输出与高速计数器电气控制与S7-1200应用技术教程79编码器应用举例在HSC1中选择“IO地址”，在右边可查看HSC的计数值地址，起始地址到结束地址为HSC实际计数器值的存放地址，本例为ID1000。高速脉冲输出