PLC应用技术项目教程（S7-1200系列）课件 项目4 S7-1200 PLC函数块和组织块编程及应用

S7-1200PLC函数块和组织块编程及应用——基于PLC的液压动力滑台控制系统设计项目引入液压动力滑台的油路系统，SQ1为原位行程开关，SQ2为工进行程开关，在整个工进过程中SQ2一直受压，故采用长挡铁，SQ3为动力滑台的加工终点行程开关。项目默认液压泵电动机已启动，具体功能要求如下：1.滑台有单周和循环两个工作方式，工作方式的切换由旋转开关SA控制，旋转开关SA断开时为单周模式、接通时为循环模式。2.自动循环时应按图4-1示顺序动作。3.旋转开关SA接通，滑台位于原位时，按下启动按钮SB1，滑台立即进入循环，直至压下SQ3后滑台自动退回原位，自动进行下一次循环；旋转开关SA断开，滑台位于原位时，按下启动按钮SB1，滑台立即进入工作，直至压下SQ3后滑台自动退回原位后停止运行。滑台运行过程中，如需停止运行，可按下快退按钮SB2，使滑台在其他任何位置上立即退回原位，到达原位后系统停止运行。4.系统需有必要的电气保护和联锁。

图4-1

液压动力滑台及工作流程示意图YV1YV2YV3原位———快进+——工进+—+快进+——工进+—+快退—+—表4-1

电磁阀通断表知识准备1.S7-1200系列用户程序代码块的种类S7-1200可采用模块化编程，模块化编程将复杂的自动化任务划分为对应于生产过程的功能较小的子任务，每个子任务对应于一个称为“块”的子程序，可以通过块与块之间的相互调用来组织程序。块结构显著地增加了PLC程序的组织透明性、可理解性和易维护性，可使程序更易于修改、查错和调试。S7-1200PLC各种块的简要说明见表4-2，其中OB、FB、FC都包含代码，统称为代码（Code）块。表4-2各种块的简要说明块简要描述组织块（OB）操作系统与用户程序的接口，决定用户程序的结构全局数据块（DB）存储用户数据的数据区域，供所有的代码块共享背景数据块（DB）用于存储FB块的输入变量、输出变量、输入输出变量和静态变量，其数据在编译时自动生成

函数（FC）用户编写的包含经常使用的功能的子程序，没有专用的背景DB

函数块（FB）用户编写的包含经常使用的功能的子程序，有专用的背景DB

知识准备2.组织块（OrganizationBlock，OB）组织块是操作系统与用户程序的接口，由操作系统调用，用于控制循环扫描和中断程序的执行、PLC的启动和错误处理等，组织块的程序由用户编写。（1）程序循环组织块（ProgramcycleOB）OB1是用户程序中的主程序，CPU循环执行操作系统程序，在每一次循环中，操作系统调用一次OB1，因此OB1中的程序也是循环执行的。系统允许有多个程序循环OB，默认的是OB1，其他程序循环OB的编号应大于等于200。（2）启动组织块（StartupOB）当CPU的工作模式从STOP切换到RUN时，执行一次启动（Startup）组织块，来初始化程序循环OB中的某些变量，系统执行完启动OB后，开始执行程序循环OB。系统可以有多个启动OB，默认的为OB100，其他启动OB的编号应大于等于200。（3）中断组织块（InterruptOB）中断组织块用来实现对特殊内部事件或外部事件的快速响应。如果没有中断事件出现，CPU循环执行组织块OB1；如果出现中断事件，例如诊断中断和时间延迟中断等，因为OB1的中断优先级最低，操作系统在执行完当前程序的当前指令后，立即响应中断；CPU暂停正在执行的程序块，自动调用一个分配给该事件的组织块（即中断程序）来处理中断事件；执行完中断组织块后，返回被中断的程序的断点处继续执行原来的程序。知识准备（4）时间延迟中断组织块（Time-delayOB）此OB可以通过SRT_DINT指令设置其延迟时间，当延迟时间到达时，延迟中断OB被触发。（5）周期中断组织块（CyclicinterruptOB）在指定间隔之间被执行。（6）硬件中断组织块（HardwareinterruptOB）在指定的硬件事件发生时被执行，例如数字量输入信号的上升沿或下降沿。（7）时间错误中断组织块（Time-errorinterruptOB）在检测到时间错误（程序循环扫描OB执行时间超出了CPU属性中定义的最大扫描时间）时被执行，此OB的编号只能是OB80。如CPU中没有此OB，用户可指定当时间错误发生时CPU是忽略此错误还是转换到STOP模式。（8）诊断错误中断组织块（DiagnosticerrorinterruptOB）在检测到诊断错误时被执行，此OB的编号只能是OB82。如CPU中没有此OB，用户可指定当诊断错误发生时CPU是忽略此错误还是转换到STOP模式。知识准备3.数据块（Datablock，DB）数据块（Datablock，DB）简称DB，是用于存放执行代码块时所需数据的数据区，与代码块不同，DB中没有指令，只用来存储用户数据。系统会按数据生成顺序自动地为DB中的变量分配地址，系统默认的DB有两种类型，分别为全局DB和背景DB。（1）全局数据块全局数据块又称全局DB，用以存储供所有代码块使用的数据，所有的OB、FB和FC都可以从全局DB中读取数据或向其写入数据，全局DB在使用前必须先完成定义，一个程序中还可创建多个全局DB。全局DB有标准访问和优化访问两种模式，系统默认为优化访问模式。标准访问的全局DB不仅为数据元素分配一个符号名称，并且有固定地址。变量使用DB区绝对地址寻址，使用时系统以“DB[编号].DB[数据类型][偏移量]”的格式进行引用，其中[编号]为系统分配的DB编号；[数据类型]按照1位为X、8位为B、16位为W及32位D的命名规则而定义；例如变量“1”的地址为DB1.DBX0.0，“2”的地址为DB1.DBB1，“5”的地址为DB1.DBW4。在优化访问模式下系统仅为全局DB的数据变量分配一个符号名称，而不分配固定地址，每个变量无偏移地址。变量使用符号寻址，使用时只需知道定义变量的变量名称，无需知道该变量的绝对地址，以“DB名称”.“变量名称”的格式进行引用。例如变量“1”的地址为“数据块”.“1”，变量“2”的地址为“数据块”.“2”；变量“5”的地址为“数据块”.“5”。例：用全局DB的生成和使用方法，实现两盏灯交替运行功能。知识准备（2）背景数据块背景数块又称背景DB，用以存储供对应的FB块使用的数据，所存的是对应FB块的输入参数、输出参数、输入输出参数静态变量。背景DB具有以下特性：1）背景DB通常直接分配给FB块。2）背景DB的结构与相应FB块的接口相同，且只能在FB块中更改。3）在调用FB块时既可以为之分配一个已经创建的背景DB块，也可以直接定义一个新的DB块，该DB块将自动生成并作为其背景DB。知识准备4.函数（Function，FC）

函数是快速执行的代码块，没有相关的背景DB，没有可以存储参数值的数据存储器，其临时变量储存在局部数据堆栈中，函数执行结束，局部数据堆栈中的数据就丢失。函数在使用时可选择无形参的FC块和带有形参的FC块：无形参的FC块相当于子程序，供主程序调用实现结构化编程；带有形参的FC块主要用以完成标准的和可重复使用的操作（如算术运算）。FC块‌由接口区和代码区两部分组成。接口区中有各种类型的形式参数，简称形参。形参类型分为输入参数、输出参数、输入/输出参数和返回值；本地数据包括临时数据及本地常量；每种形参和本地数据均可以定义多个变量，其中每个块的临时变量最多为16KB。代码区中，可以使用各种变量以及指令将所需程序编写入代码区以实现控制要求。函数的各接口参数及含义：1）Input（输入参数）：由调用它的块提供的输入数据，实参可以为常数。每新增一个输入会在FC块左侧新增一个输入管脚，只读。2）Output（输出参数）：返回给调用它的块的程序执行结果，实参不能为常数。每新增一个输出会在FC块右侧新增一个输出管脚，可读写。3）InOut（输入/输出参数）：初值由调用它的块提供，块执行后将它的返回值返回给调用它的块，实参不能为常数。每新增一个输入/输出会在FC块左侧新增一个管脚，可读写。4）Temp（临时数据）：暂时保存在局部数据堆栈中的数据。只是在执行块时使用临时数据，执行完后，不再保存临时数据的值，它可能被别的块的临时数据覆盖，可读写。5）Constant（本地常量）：声明常量符号名后，FC块中可以使用符号名代替常量，只读。6）Return中的Ret_Val（返回值），属于输出参数。知识准备4.函数（Function，FC）

函数是快速执行的代码块，没有相关的背景DB，没有可以存储参数值的数据存储器，其临时变量储存在局部数据堆栈中，函数执行结束，局部数据堆栈中的数据就丢失。函数在使用时可选择无形参的FC块和带有形参的FC块：无形参的FC块相当于子程序，供主程序调用实现结构化编程；带有形参的FC块主要用以完成标准的和可重复使用的操作（如算术运算）。FC块‌由接口区和代码区两部分组成。接口区中有各种类型的形式参数，简称形参。形参类型分为输入参数、输出参数、输入/输出参数和返回值；本地数据包括临时数据及本地常量；每种形参和本地数据均可以定义多个变量，其中每个块的临时变量最多为16KB。代码区中，可以使用各种变量以及指令将所需程序编写入代码区以实现控制要求。函数的各接口参数及含义：1）Input（输入参数）：由调用它的块提供的输入数据，实参可以为常数。每新增一个输入会在FC块左侧新增一个输入管脚，只读。2）Output（输出参数）：返回给调用它的块的程序执行结果，实参不能为常数。每新增一个输出会在FC块右侧新增一个输出管脚，可读写。3）InOut（输入/输出参数）：初值由调用它的块提供，块执行后将它的返回值返回给调用它的块，实参不能为常数。每新增一个输入/输出会在FC块左侧新增一个管脚，可读写。4）Temp（临时数据）：暂时保存在局部数据堆栈中的数据。只是在执行块时使用临时数据，执行完后，不再保存临时数据的值，它可能被别的块的临时数据覆盖，可读写。5）Constant（本地常量）：声明常量符号名后，FC块中可以使用符号名代替常量，只读。6）Return中的Ret_Val（返回值），属于输出参数。知识准备（1）无形参函数在FC块的接口数据中不定义形参变量，即调用程序与FC块之间没有数据交换，只是运行FC块中的程序，这样的FC块可作为子程序调用，其内部程序所使用的是全局变量而非该FC块中的局部变量。例：无形参函数方式编写电机控制程序知识准备例：无形参函数方式编写三台水泵间隔3s启动：按下启动按钮，每隔3s顺序启动三台水泵，按下停止按钮，水泵立即停止运行。知识准备（2）带有形参的函数若所需的控制程序基本相同，且重复编程的工作量比较大，可将一个FC块作为模板，通过多次调用该FC块并赋值不同实参的方法，实现多个功能相似程序的控制。FC块没有相关的背景DB，没有可以存储参数值的数据存储器，可通过对形参赋值实参的方式，将实参通过FC块的接口区传递到FC块的程序中。例：用有形参函数方式编写三台水泵间隔3s启动：按下启动按钮，每隔3s顺序启动三台水泵，按下停止按钮，水泵立即停止运行。知识准备5.函数块（FunctionBlock，FB）函数块简称FB是用户编写的带有自己存储器（背景DB）的块，函数块的输入参数、输出参数、输入/输出参数和静态变量（Static）都存储在该背景DB中，函数块执行完后，背景DB中的数据不会丢失。函数块FB在调用时会提示生成相应的背景DB，背景DB中存储定义的接口参数及静态变量与对应的FB块一致，在编程时背景DB可选择单个实例背景DB或多重实例背景DB。（1）选择单个实例背景DB编程使用单个实例背景DB编程，可在OB块中通过多次调用一个通用FB块的方式，控制多个功能相似的设备，每次调用时为各设备分配不同的背景数据块。例如：在0B1块中三次调用同一个通用FB块即FB1块，控制三个功能相似且独立的水泵，每次调用生成一个背景DB，如DB1用于控制和存储A水泵的运行数据、DB2用于控制和存储B水泵的运行数据、DB3用于控制和存储C水泵的运行数据。知识准备例：用单个实例背景DB编写三台水泵间隔3s启动“按下启动按钮，每隔3s顺序启动三台水泵，按下停止按钮，水泵立即停止运行。知识准备（2）选择多重实例背景DB编程在FB块中调用另一FB块时选择使用多重实例背景DB，被调用FB块将数据保存在调用FB块背景DB的静态变量中，无需再为调用的FB块创建单独的背景DB，可有效减少系统背景DB的使用量。例如：在FB2块的静态变量中添加A水泵、B水泵和C水泵三个FB1块的背景DB，FB2块调用FB1块时，被调用FB1块的背景DB使用在FB2块静态变量中提前添加的背景DB，如“#A水泵”FB1块的背景DB使用的是FB2块静态变量中的“A水泵”，“#B水泵”FB1块的背景DB使用的是FB2块静态变量中的“B水泵”，“#C水泵”FB1块的背景DB使用的是FB2块静态变量中的“C水泵”，在FB2块中虽多次调用FB1块，但系统只在FB2块产生一个背景DB。知识准备例：用多重背景实例DB编写的三台水泵间隔3s启动：按下启动按钮，每隔3s顺序启动三台水泵，按下停止按钮，水泵立即停止运行。项目实施1.基于PLC的液压动力滑台控制系统I/O地址分配

详细分析项目的控制要求，根据“满足功能、留有裕量”的原则，完成PLC的选型，并对PLC的I/O地址功能进行分配。输入信号输出信号名称PLC地址名称PLC地址启动按钮SB1I0.0YV1电磁阀Q0.0原位行程开关SQ1I0.1YV2电磁阀Q0.1工进行程开关SQ2I0.2YV3电磁阀Q0.2终点行程开关SQ3I0.3

快退按钮SB2I0.4

单周/循环选择旋钮SAI0.5

项目实施2.基于PLC的液压动力滑台控制系统电气图设计项目实施3.基于PLC的液压动力滑台控制系统工艺流程图绘制项目实施4.基于PLC的液压动力滑台控制系统程序设计项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施项目实施5.基于PLC的液压动力滑台控制系统调试及完善

项目调试步骤及现象结果基于PLC的液压动力滑台控制系统设计调试指令将单周/循环选择旋钮SA旋转至循环，动力滑台在原位行程开关SQ1处，按下启动按钮SB1运行现象动力滑台进入快进模式，YV1得电

调试指令碰到工进行程开关SQ2运行现象动力滑台进入工进模式，YV1和YV3得电

调试指令离开工进行程开关SQ2运行现象动力滑台进入快进模式，YV1得电

调试指令碰到工进行程开关SQ2运行现象动力滑台进入工进模式，YV1和YV3得电

调试指令碰到终点行程开关SQ3运行现象动力滑台进入快退模式，YV2得电

调试指令碰到原位行程开关SQ1运行现象动力滑台进入快进模式，YV1得电

调试指令按下快退按钮SB2运行现象动力滑台进入快退模式，YV2得电

调试指令碰到原位行程开关SQ1运行现象动力滑台停止运行

调试指令将单周/循环选择旋钮SA旋转至单周，按下启动按钮SB1运行现象动力滑台进入快进模式，YV1得电

调试指令碰到工进行程开关SQ2运行现象动力滑台进入工进模式，YV1和YV3得电

调试指令离开工进行程开关SQ2运行现象动力滑台进入快进模式，YV1得电

调试指令碰到工进行程开关SQ2运行现象动力滑台进入工进模式，YV1和YV3得电

调试指令碰到终点行程开关SQ3运行现象动力滑台进入快退模式，YV2得电

调试指令碰到原位行程开关SQ1运行现象动力滑台停止运行项目验收

为检验学习成效，可要求在限定时间内实施项目，再按表4-5对项目的安装、接线、编程及安全文明生产情况进行整体评分。表4-5考核评分表序号内容评分标准配分得分1I/O分配输入、输出地址遗漏或错误，每处扣1分10

2绘制外部接线图1.未使用工具画图，扣5分2.电路图元件符号不规范，每处扣0.5分10

3安装与接线1.PLC、接触器等元件安装不牢固，每处扣1分2.导线未按规定颜色连接，扣5分3.导线未进线槽，扣5分4.导线未做针型端子或露铜，每处扣1分5.损伤导线绝缘或线芯，每根扣0.5分6.根据工艺连线的整体美观度酌情给0～10分20

4编程及调试1.系统启动运行错误扣10分