PLC项目化进阶教程 课件 项目1 PLC编程基础

项目一对岗学新知：PLC编程基础PLC控制系统设计目录目录基本数据类型数据存储区数据寻址01基本数据类型基本数据类型数据类型(DataType)是数据在CPU中的组织形式，它明确了数据的长度和数据的操作方式（支持哪些指令），编程时给变量指定数据类型后，编译器会给该变量分配相应长度的存储空间并明确该变量的操作方式。在S7-200SMART中，使用变量表进行赋值时，必须为每一个变量指定数据类型。基本数据类型S7-200SMART中基本数据类型如表1所示。寻址格式数据位长度范围说明位（BOOL）1位0到1布尔字节（BYTE）8位0到255无符号字节-128到+127有符号字节字（WORD）16位0到65535无符号整数整型（INT）16位-32768到+32767有符号整数双字（DWORD）32位0到4294967295无符号双整数双整型（DINT）32位-2147483648到+2147483647有符号双整数实数（REAL）32位+1.175495E-38到+3.402823E+38-1.175495E-38到+3.402823E+38IEEE32位浮点数字符串（STRING）1至255字节ASCII字符代码0至255一个字符以ASCII形式储存占1个字节表1基本数据类型02数据存储区数据存储区在PLC系统中，配置了多样化的存储器，存储不同渠道的数据。程序设计过程中，开发人员通过特定的指令对这些存储器内的数据进行操作与管理。以S7-200SMARTCPUST40为例，其数据存储区域的具体划分如表2所示。储存器数据存储区S7-200SMARTCPUST40的主要数据存储区如表2所示。区域含义说明与实际输入/输出信号相关联的输入/输出映像区I数字量输入（DI）10.0-131.7，共计32x8，最多256个DIQ数字量输出（DQ）Q0.0-Q31.7，共计32x8，，最多256个DQAI模拟量输入AIW0-AIW110，共计111个，只读AQ模拟量输出AQW0-AQW110，共计111个，只写内部数据存储区V变量存储区VB0到VB16383，共计16384个，可通过位、字节、字、双字等访问。例如：VB0.0、VB0、VW0、VD0等M位存储区M0.0-M31.7，可以按位、字节、字或双字来存取M区数据T定时器存储区用于时间累计C计时器存储区用于累计其输入端脉冲电平由低到高的次数SM特殊存储器SM0.0-SM1699.7（SMB0-SMB29、SMB480-SMB515、SMB1000-SMB1699只读）提供了在CPU和用户程序之间传递信息的一种方法。可以使用这些位来选择和控制CPU的有些特殊功能，可以按位、字节、字或双字访问SM位表2主要数据存储区03数据寻址数据寻址“寻址”是指PLC的CPU根据程序中变量的地址，找到对应的物理地址的过程。西门子200smart有立即寻址，直接寻址，间接寻址三种，如图1所示。寻址方式直接寻址立即寻址间接寻址物理寻址符号寻址指针寻址图1寻址方式数据寻址1立即寻址是指对立即数直接进行读/写操作的寻址方式。在这种寻址方式中，数据在指令中以常数的形式出现，取出指令的同时也就取出了操作数据。1二进制格式：在二进制数前加2#表示二进制格式，如：2#1010。2十进制格式：直接用十进制数表示即可，如：8866。3十六进制格式：在十六进制数前加16#表示十六进制格式，如：16#2A6E。4ASCII码格式：用单引号ASCII码文本表示，如：、‘Hi’。注意：“#”为常数格式的说明符，若无“#”则默认为十进制。数据寻址2直接寻址-物理寻址物理寻址：通过在程序中直接指定要访问的存储区名称及访问宽度（大小）的寻址方式，S7-200Smart具有不同的存储区，每一个存储区都有唯一的物理地址。根据访问宽度的不同，可以分为位（bit）寻址和字节（byte）寻址。①位寻址是直接访问存储区中的某一位，其语法规则为：“存储区标识”+“物理地址”+“.”+“位地址”。例如：M3.4代表M存储器的第3个字节的第4位，如表4所示。表4位寻址举例数据寻址2直接寻址-物理寻址②字节寻址是访问存储区的某个字节、字或者双字的寻址方式。其语法规则为：“存储区标识”+“访问宽度”+“物理地址”。当涉及到多字节组合寻址时，遵循“高地址，低字节”的规律，如图2所示。图2字节寻址举例数据寻址符号名可以使用字母、数字的组合，最大长度为23个字符；符号名的第一个字符不能为数字，且不能使用系统关键字或物理地址作为符号名。2直接寻址-物理寻址由于物理地址不能表示实际的工程意义且不便于阅读记忆，为了提高程序的可读性，可以给物理地址起一个别名，这个别名称为“符号名”。符号名与物理地址一一对应，这种通过符号名来访问物理地址的方式称为“符号寻址”。数据寻址2直接寻址-物理寻址图3符号寻址举例例如：在编程时可以通过“选择开关”这个符号名称来找到I0.0这个地址，如图3所示。数据寻址3间接寻址间接寻址是利用指针来访问存储器中数据的寻址方式。首先定义一个指针变量，让指针变量指向存储区的纯数值索引，再通过指针访问这个存储区，通过改变指针数值，指向另一个存储区，再访问另一个存储区。间接寻址的过程PLC程序中所定义的变量，或者说符号，有明确的地址。地址与变量是一一对应的关系，通过地址就能找到该变量，也可以说，地址指向该变量。因此，地址被形象化的称为“指针”。变量的指针，就是变量的地址。指针数据寻址3间接寻址地址“VD270”指向变量“实数10”，因此“实数10”的指针就是“VD270”，如图4所示。图4指针举例例如数据寻址3间接寻址地址“VD270”指向变量“实数10”，因此“实数10”的指针就是“VD270”，如图5所示。图5指针举例例如数据寻址3间接寻址整型变量中存放的是整数，实型变量中存放的是实数；同样的，指针变量中存放的是指针。指针变量因此指针变量中存放的是另一个变量的地址。也可以说，指针变量指向另一个变量。S7-200SMARTCPU允许指针访问下列存储区：I、Q、V、M、S、AI、AQ、SM、T（仅限当前值）和C（仅限当前值）。不能使用间接寻址访问单个位或访问HC、L或累加器存储区。数据寻址3间接寻址使用双字移动指令（MOV_DW）来给指针变量赋值，符号“&”用来获取变量的地址；当需要得到指针所指向变量的值时，要使用指针取值符号“*”。图6该程序段将“实数1”的地址（VD24）存放到指针变量“指针1”中。图6指针变量赋值举例数据寻址3间接寻址变量“指针1”前面加上“*”，表示取指针1所指向的变量的值，如图7所示。图7该程序段将“实数1”的地址（VD24）存放到指针变量“指针1”中。图7指针变量取值举例谢谢观看项目一对岗学新知：PLC工作原理PLC控制系统设计目录目录PLC基本结构PLC基本组成PLC的工作原理01PLC基本结构PLC（ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器）实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。基本组成图PLC基本结构02PLC基本组成电源用于将交流电转换成PLC内部所需的直流电，大部分PLC采用开关式稳压电源供电。1.电源中央处理器（CPU）是PLC的控制中枢，也是PLC的核心部件，其性能决定了PLC的性能。中央处理器由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集中在一块芯片上，通过地址总线、控制总线与存储器的输入/输出接口电路相连。中央处理器的作用是处理和运行用户程序，进行逻辑和数学运算，控制整个系统使之协调。2.中央处理单元PLC基本组成存储器是具有记忆功能的半导体电路，它的作用是存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他一些信息。其中系统程序是控制PLC实现各种功能的程序，由PLC生产厂家编写，并固化到只读存储器(ROM)中，用户不能访问。3.存储器输入单元是PLC与被控设备相连的输入接口，是信号进入PLC的桥梁，它的作用是接收主令元件、检测元件传来的信号。输入的类型有直流输入、交流输入、交直流输入。4.输入单元PLC基本组成输出单元也是PLC与被控设备之间的连接部件，它的作用是把PLC的输出信号传送给被控设备，即将中央处理器送出的弱电信号转换成电平信号，驱动被控设备的执行元件。输出的类型有继电器输出、晶体管输出、晶闸门输出。5.输出单元PLC除上述几部分外，根据机型的不同还有多种外部设备，其作用是帮助编程、实现监控以及网络通信。常用的外部设备有编程器、打印机、计算机等。6.其它PLC基本组成03PLC的工作原理PLC的工作原理主要基于其循环扫描的工作方式，分为：输入采样阶段：PLC首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入内存中各对应的输入映像寄存器中。程序执行阶段：根据PLC梯形图程序扫描原则，PLC按先左后右、先上后下的步序逐点扫描。输出刷新阶段：在所有指令执行完毕后，输出映像寄存器中所有输出继电器的状态在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载。PLC的工作原理完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。通过输入处理、程序执行和输出处理这几个阶段，实现对工业设备的控制。谢谢观看项目一对岗学新知：PLC基本编程指令PLC控制系统设计目录目录特殊寄存器位逻辑指令定时器指令01特殊寄存器S7-200SMARTCPU提供包含系统数据的特殊存储器。SMW表示指示特殊存储器字的前缀。SMB表示指示特殊存储器字节的前缀。各个位寻址为SM<字节号>.<位号>。STEP7‑Micro/WINSMART中的系统符号表显示特殊存储器。特殊寄存器最常用到的是SMB0系统状态位，功能详见下表：特殊寄存器表1-2-2SMB0系统状态位S7-200SMART符号名SM地址说明Always_OnSM0.0该位始终为TRUE。First_Scan_OnSM0.1在第一个扫描周期，CPU将该位设置为TRUE，此后将其设置为FALSE。该位的一个用途是调用初始化子例程。Retentive_LostSM0.2在以下操作后，CPU将该位设置为TRUE并持续一个扫描周期：重置为出厂通信命令重置为出厂存储卡评估评估程序传送卡（在此评估过程中，会从程序传送卡中加载新系统块）。CPU在上次断电时存储的保持性记录出现问题。该位可用作错误存储器位或用作调用特殊启动顺序的机制。RUN_Power_UpSM0.3通过上电或暖启动条件进入RUN模式时，CPU将该位设置为TRUE并持续一个扫描周期。该位可用于在开始操作之前给机器提供预热时间。Clock_60sSM0.4该位提供一个时钟脉冲。周期时间为一分钟时，该位有30秒的时间为FALSE，有30秒的时间为TRUE。该位可简单轻松地实现延时或提供一分钟时钟脉冲。最常用到的是SMB0系统状态位，功能详见下表：特殊寄存器表1-2-2SMB0系统状态位S7-200SMART符号名SM地址说明Clock_1sSM0.5该位提供一个时钟脉冲。周期时间为一秒时，该位有0.5秒的时间为FALSE，然后有0.5秒的时间为TRUE。该位可简单轻松地实现延时或提供一秒钟时钟脉冲。Clock_ScanSM0.6该位是一个扫描周期时钟，其在一次扫描时为TRUE，然后在下一次扫描时为FALSE。在后续扫描中，该位交替为TRUE和FALSE。该位可用作扫描计数器输入。RTC_LostSM0.7该位适用于具有实时时钟的CPU型号。如果实时时钟设备的时间在上电时复位或丢失，则CPU将该位设置为TRUE并持续一个扫描周期。程序可将该位用作错误存储器位或用来调用特殊启动序列。02位逻辑指令常开和常闭开关通过触点符号进行表示。如果能流位于左侧且触点闭合，则能流将通过触点流向右侧的连接器，流至下一连接元件。线圈输出指令将输出位的新值写入过程映像寄存器。常用的有常开、常闭、线圈：位逻辑指令常开、常闭、线圈指令符号及其说明如下表所示位逻辑指令常开、常闭、线圈指令应用示例功能按下启动按钮，绿灯点亮，按下停止按钮，绿灯熄灭的功能。03定时器指令定时器指令S7-200指令集提供三种不同类型的定时器，指令符号及其说明如图所示。表1-2-5定时器指令符号及其说明定时器指令TON、TONR和TOF定时器提供三种分辨率。分辨率由定时器编号确定如下表1-2-6所示。当前值的每个单位均为时基的倍数。例如，使用10ms定时器时，计数50表示经过的时间为500ms。表1-2-6定时器编号及其分辨率定时器指令TON接通延时定时器应用示例：图1-2-7接通延时定时器应用示例图图1-2-8接通延时定时器应用时序图功能当I0.0接通后，延时1S，Q0.0接通。时序图如图1-2-8。谢谢观看项目一对岗学新知：西门子200Smart软硬件介绍PLC控制系统设计目录目录西门子200Smart硬件介绍西门子200Smart软件介绍01西门子200Smart硬件介绍西门子S7-200SMART是一款高性价比的小型PLC产品，其硬件特性及功能丰富。其硬件结构如图1-2-1所示。相同。西门子200Smart硬件介绍图1-2-1S7-200SMART硬件结构图西门子200Smart硬件介绍S7-200SMARTCPU系列包括十四个型号，分为两条产品线：紧凑型（C）和标准型（S）。CPU型号的第一个字母表示产品线，第二个字母表示电源和输出类型（交流电源/继电器输出（R）或直流电源/直流晶体管（T）），数字表示总板载数字量I/O计数，如型号为ST40的CPU类型是标准型，电源和输出类型是直流电源/直流晶体管输出类型，总板载数字量I/O点数40个。1.CPU西门子200Smart硬件介绍以SR/ST标准型CPU为例，其可扩展6个扩展模块和1个信号板，适用于I/O点数较多，逻辑控制较为复杂的应用。S7-200SMARTCPU主要性能如图1-1-2所示。2.扩展性图1-2-2S7-200SMARTCPU主要性能西门子200Smart硬件介绍S7-200SMARTSR/STCPU模块本体集成1个PROFINET接口和1个RS485接口，通过扩展CM01信号板或者EMDP01模块，其通信端口数量最多可增至4个，可满足小型自动化设备与触摸屏、变频器、伺服驱动器及第三方设备通信的需求。3.通信功能西门子200Smart硬件介绍CPU本身集成有3路高速脉冲输出，频率为100kHz，支持多种输出方式和运动模式。不同型号的CPU技术参数如下表1-2-1CPU技术参数所示。4.运动功能表1-2-1CPU技术参数02西门子200Smart软件介绍STEP7-Micro/WINSMART是S7-200SMART的编程组态软件，能流畅运行在Windows7或Windows10操作系统上；支持LAD（梯形图），STL（语句表），FBD（功能块图）编程语言，部分语言之间可以自由转换，安装文件小于200MB；在沿用STEP7-Micro/WIN优秀编程理念的同时，更多的人性化设计使编程更容易上手，项目开发更加高效。西门子200Smart软件介绍西门子200Smart软件介绍用户界面如图1-1-3所示编程窗口菜单界面项目树STEP7-Micro/WINSMART软件特点：全新的菜单设计全移动式窗口设计变量定义与注释新颖的向导设置状态监控便利的指令库强大的密码保护功能谢谢观看项目一花样喷泉PLC编程与控制PLC控制系统设计控制要求：花样喷泉PLC编程与控制1按下启动按钮，喷泉开始工作；按下停止按钮，喷泉停止工作；

2喷泉工作方式由花样选择开关决定，每种花样都自动循环工作。喷泉花样1的控制要求花样选择开关处于位置1时，按下启动按后，按4-3-2-1的顺序依次喷水，间隔时间2秒，3秒后，所有喷头停止喷水，再过3秒，4号喷头喷水，1秒后循环进行。喷泉花样2的控制要求花样选择开关处于位置2时，按下启动按钮后，1、3号喷头喷水，3秒后，2、4号喷头喷水，同时1、3号喷头停止喷水，如此交替运行2次后，4组喷头全部喷水，3秒后，所有喷头停止喷水，再过3秒后循环进行。花样喷泉PLC编程与控制I/O地址分配表名称地址作用选择开关I0.0选择喷泉样式启动I0.1启动运行停止I0.2停止运行1号喷头Q0.0模块1，22号喷头Q0.1模块3，43号喷头Q0.2模块5，64号喷头Q0.3模块7，8花样喷泉PLC编程与控制I/O接线图花样喷泉PLC编程与控制根据项目控制要求，可设计出顺序控制图如右图所示，初始状态下，当花样选择开关处于位置1时，按下启动按钮后，开始执行左侧顺序控制逻辑，花样选择开关处于位置2时，按下启动按钮后，开始执行右侧顺序控制逻辑。控制流程图分析顺序控制图1-1花样喷泉PLC编程与控制将顺序控制图按照I/O分配表、中间存储器、特殊继电器将图1-1的顺序控制图转化成顺序功能图如图1-2所示。控制流程图分析顺序功能图图1-2花样喷泉PLC编程与控制初始化和子程序调用程序花样喷泉PLC编程与