第3章+PLC编程基础

nullPLC编程基础（P43）PLC编程基础（P43）null3.1 PLC的基本结构（P43）从结构形式上PLC可分为整体式和模块式两大类。nullnull不论哪种类型的PLC，其基本结构都是相同的。（P43）nullCPU 存储器 输入输出电路 编程装置 电源 外围接口 null CPU是整个系统的核心部件，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的地址总线、数据总线和控制总线构成。此外，还有外围芯片、总线接口及有关电路。 1. CPU（P43） CPU中的控制器控制PLC工作，由它读取指令，解释并执行命令。工作的时序（节奏）则由振荡信号控制。 CPU中的运算器用于完成算术或逻辑运算，在控制器的指挥下工作。 CPU中的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果。它也是在控制器的指挥下工作。 null作为PLC的核心，CPU的功能主要包括以下几个方面： （1）CPU接收从编程器或计算机输入的程序和数据，并送入用户程序存储器中存储。 （2）监视电源、PLC内部各个单元电路的工作状态。 （3）诊断编程过程中的语法错误，对用户程序进行编译。 （4）在PLC进入运行状态后，从用户程序存储器中逐条读取指令，并 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、执行该指令。（P43）null（5）采集由现场输入装置送来的数据，并存入指定的寄存器中。 （6）按程序进行处理，根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出状态或数据寄存器的内容。 （7）根据输出状态或数据寄存器的有关内容，将结果送到输出接口。 （8）响应中断和各种外围设备（如编程器、打印机等）的任务处理请求。 （P43）null PLC的内部存储器分为系统程序存储器和用户程序及数据存储器。2. 存储器（P43） 系统程序存储器用于存放系统工作程序(或监控程序)、调用管理程序以及各种系统参数等。系统程序相当于个人计算机的操作系统，能够完成PLC设计者 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的各种工作。系统程序由可编程序控制器生产厂家设计并固化在ROM（只读存储器）中，用户不能读取。用户程序及数据存储器主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果，使PLC完成用户要求的特定功能。 null PLC使用以下几种物理存储器： （1）随机存取存储器（RAM） 用户可以用可编程序装置读出RAM中的内容，也可以将用户程序写入RAM，因此RAM又叫读/写存储器。它是易失性的存储器，电源中断后，储存的信息将会丢失。 RAM的工作速度高，价格便宜，改写方便。在关断PLC的外部电源后，可用锂电池保存RAM中的用户程序和某些数据。锂电池可用2~5年，需要更换锂电池时，由可编程序控制器发出信号，通知用户。现在部分可编程序控制器仍用RAM来储存用户程序。null（2）只读存储器（ROM） ROM的内容只能读出，不能写入。它是非易失的，它的电源消失后，仍能保存储存的内容。ROM一般用来存放可编程序控制器的系统程序。 （3）可电擦除可编程序的只读存储器（EEPROM或E2PROM） 它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程，兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取等优点，但是将信息写入它所需的时间比RAM长得多。EEPROM用来存放用户程序以及需要长期保存的重要数据。 null3. 输入输出电路（P43） 输入模块和输出模块简称为I/O模块，是联系外部设备与CPU的桥梁。 输入输出模块除了传递信号外，还具有电平转换与隔离的作用。此外，输入输出点的通断状态由发光二极管显示，外部接线一般接在模块面板的接线端子上，或使用可拆卸的插座型端子板，不需断开端子板上的外部连线，就可以迅速地更换模块。 null编程装置是用来对PLC进行编程和设置各种参数的。 4. 编程装置 可编程序控制器使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供5V、±12V、24V等直流电源。小型PLC一般都可以为输入电路和外部的电子传感器（如接近开关等）提供24V直流电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。5. 电源null 通过各种外围接口，PLC可以与编程器、计算机、PLC、变频器、EEPROM写入器和打印机等连接，总线扩展接口用来扩展I/O模块和智能模块等。 6. 外围接口null3.2 PLC工作原理（P45） PLC采用循环执行用户程序的方式，称为循环扫描工作方式。 一个循环扫描过程周期可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。 null（P46）循环程序执行循环程序执行执行OB1中的程序 (循环执行) 事件 (日期时间中断、硬件中断等) 调用其他 OB，FB，FC循环监视时间的开始启动块 (OB 100) 上电后执行一次从模块读信号状态，并保存到过程映象区 (PII)把过程映象输出表(PIQ) 写到输出模块（P46）一个扫描周期中与用户有关的三阶段一个扫描周期中与用户有关的三阶段输入采样阶段 依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应单元内。 输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。 因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 （P46）用户程序执行阶段用户程序执行阶段PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序。在扫描每一条梯形图时，并按先左后右、先上后下的顺序进行逻辑运算，逻辑运算的结果存于映象区。 上面的逻辑运算其运算结果会对下面的逻辑运算起作用；相反，下面的逻辑运算其运算结果只能到下一个扫描周期才能对上面的逻辑运算起作用。（P46）输出刷新阶段输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照存在I/O映象区的运算结果，刷新所有对应的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。 （P46）PLC的工作特点PLC的工作特点所有输入信号在程序处理前统一读入，并在程序处理过程中不再变化。而程序处理的结果也是在扫描周期的最后时段统一输出。其工作特点是将一个连续的过程分解成若干静止的状态，极类似放映电影的原理。便于面向对象的思维。 PLC仅在扫描周期的起始时段读取外部输入状态，该时段相对较短，抗输入信号串入的干扰极为有利。 这种方式对于高速变化的过程可能漏掉变化的信号，也会带来系统响应的滞后。为克服上述问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，可利用立即输入输出、脉冲捕获、高速计数器或中断技术。（P46）扫描工作方式对程序执行的影响扫描工作方式对程序执行的影响I0.0代表外部的按纽，当按纽动作后，左面的程序只需要一个扫描周期就可完成对M0.4的刷新，而右面的程序要经过四个扫描周期才能完成对M0.4的刷新。 在扫描周期极为短的情况下（100ms），无时序配合要求，感觉不到这两段程序执行的的差异。 在有时序配合的情况下，这种差异要引起注意。（P46）null思考null3.3 存储器及其寻址 （P47） S7 CPU的存储区包括三个基本区域，即装载存储器，工作存储器RAM和系统存储器RAM。3.3.1 CPU的存储区null 装载存储器可以是RAM或FLASH EPROM，用于存储用户程序和系统数据（组态、连接和模块参数等），但不包括符号地址赋值和注释。部分CPU有集成的装载存储器，有的需要用微存储器卡（MMC）来扩展，CPU31xC的用户程序只能装入插入式的MMC中。断电时数据保存在MMC存储器中，因此数据块的内容基本上被永久保留。新型免维护S7-300 PLC是唯一的装载存储器。 下载程序时，用户程序（逻辑块和数据块）被下载到CPU的装载存储器，CPU把可执行部分复制到工作存储器，符号表和注释保存在编程设备中。（1）装载存储器（P47）null 工作存储器是集成的高速存取的RAM存储器，用于存储CPU运行时的用户程序和数据，例如组织块、功能块、功能和数据块。为了保证程序执行的快速性和不过多地占用工作存储器，只有与程序执行有关的块被装入工作存储器。 STL程序中的数据块可以被标识为“UNLINKED”（与执行无关），它们只是存储在装载存储器中。可以用系统功能SFC20“BLKMOV”将它们复制到工作存储器。 复位CPU的存储器时，RAM中的程序被清除，FLASH EPROM中的程序不会被清除。（2）工作存储器（P47）null 系统存储器是CPU为用户程序提供的存储器组件，被划分为若干个地址区域。使用指令可以在相应的地址区内对数据直接进行寻址。系统存储器为不能扩展的RAM，用于存放用户程序的操作数据，例如过程映像输入、过程映像输出、位存储器、定时器和计数器、块堆栈（B堆栈）、中断堆栈（I堆栈）和诊断缓冲区等。 系统存储器还提供临时存储器（局域数据堆栈，即L堆栈），用来存储程序块被调用时的临时数据。访问局域数据比访问数据块中的数据更快。用户生成块时，可以声明临时变量（TEMP），它们只在执行该块时有效，执行完后就被覆盖了。 （3）系统存储器（P48）null系统存储区的地址区（P48）null（1）累加器（ACCUx）：32位累加器是用于处理字节、字或双字的寄存器。S7-300有两个累加器ACCU1和ACCU2，S7-400有4个累加器ACCU1～ACCU4。 （2）地址寄存器：2个地址寄存器作为指针用于寄存器间接寻址。 （3）数据块寄存器：DB和DI寄存器分别用来保存打开的共享数据块和背景数据块的编号。 （4）诊断缓冲区（故障诊断） （5）状态字寄存器：状态字是一个16位的寄存器，用于存储CPU执行指令的状态 。3.3.2 CPU中的寄存器（P48） null3.3.3 寻址（P50-51） SIMATIC S7 CPU中可以按照位、字节、字和双字对存储单元进行寻址。 二进制数的1位(bit)只有0和1两种不同的取值，可用来表示开关量(或称数字量)的两种不同的状态，如触点的断开和接通，线圈的通电和断电等。如果该位为1，则表示梯形图中对应的编程元件的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，反之相反。位数据的数据类型为BOOL(布尔)型。null 位存储单元的地址由字节地址和位地址组成，如I3.2，其中的区域标识符“I”表示输入(Input)，字节地址为3，位地址为2，这种存取方式称为“字节.位”寻址方式。null两个字节组成1个字(Word)，两个字组成1个双字(Double Word) 。一般用二进制补码表示有符号数，其最高位为符号位，最高位为0时为正数，为1时为负数，最大的16位正数为7FFFH，H表示十六进制数。 8位二进制数组成1个字节(Byte)，其中的第0位为最低位(LSB)、第7位为最高位(MSB)。MW200MD200MW200MW202null 输入字节IB3(B是Byte的缩写)由I3.0-I3.7这8位组成。相邻的两个字节组成一个字，MW200表示由MB200和MB201组成的1个字，MW200中的M为区域标识符，W表示字(Word)，200为起始字节的地址。MD200表示由MB200~MB203组成的双字，M为区域标示符，D表示存取双字(Double Word)，200为起始字节的地址。MW200MD200MW200MW202null078 位数据字节 ***null 1、M200.2，MB200，MW200和MD200等地址有重叠现象，在使用时一定注意，以免引起错误。 2、S7-200中的“高地址，低字节”的规律，如果将16#12送入MB200，将16#34送入MB201，则MW200=16#1234。 注意：（P50）STEP 7 的可能寻址范围STEP 7 的可能寻址范围设计的地址区访问区域缩写加在一起的最大区域过程映象 I/Q输入 /输出位I / Q0.0 --- 65,535.7输入 /输出字节 I / QB0 --- 65,535输入 /输出字IW / QW0 --- 65,534输入 /输出双字ID / QD0 --- 65,532存储器标志存储器位M0.0 --- 255.7存储器字节MB0 --- 255存储器字MW0 --- 254存储器双字MD0 --- 252I/Q 外部输入/输出I/Q 字节, 外设PIB / PQB0 --- 65,535I/Q 字, 外设PIW/PQW0 --- 65,534I/Q 双字, 外设PID/PQD0 --- 65,532定时器定时器 (T)T0 --- 255计数器计数器 (C)C0 --- 255数据块数据块 (DB)DB1 --- 65,532数据块用OPN DB打开位, 字节, 字, 双字DBX,DBBDBW,DBD0 --- 65,532用OPN DI打开位, 字节, 字, 双字DIX,DIBDIW,DID0 --- 65,532null存储区及功能见下表： nullnullS7-300 模块的编址S7-300 模块的编址地址 0.0 地址 0.7 地址 1.0 地址 1.7null3.4 数据格式与数据类型（P51） 3.4.1 数制 二进制数： 100101 十进制： 37D 十六进制数：25H BCD码： 25 数据格式数据格式110011017000000001580128 +64841符号位数据类型 整型 例如 205+++十进制值:070158000000000000000000000000000000023163124指数(8位)尾数(23 位)数据类型 实数 例如 45.6789符号位数据格式 (16 位)数据格式 (16 位)BCD整数BCD负数整数 正数+296-413PGCPU数据格式 (32 位)数据格式 (32 位) 实数 = +1,5 * 2 126-127 = 0,75DW#16#296L#+296+0.75 或 +7.5 E-1BCDDINTREALSTEP 7数据类型概述（P52）STEP 7数据类型概述（P52）基本数据 类型 (到32 位)复杂数据 类型 (长于32位)用户定义数据类型 (长于 32 位)STEP 7基本数据类型（P52）STEP 7基本数据类型（P52）BOOL 1 True 或 False （1 或0） BYTE 8 B#16#A9 WORD 16 W#16#12AF DWORD 32 DW#16#ADAC1EF5 CHAR 8 ' w ' S5TIME 16 S5T#5s_200ms INT 16 123 DINT 32 L#65539 REAL 32 1.2 或 34.5E-12 TIME 32 T#2D_1H_3M_45S_12MS DATE 16 D#1993-01-20 TIME_OF_DAY 32 TOD#12:23:45.12关键字长度 (位) 该类型的常数举例null字节、字和双字的取值范围复杂数据类型（P53）复杂数据类型（P53）关键字 长度 (位) 举例 DATE_AND_TIME 64 DT#97-09-24-12:14:55.0 STRING 8 * (字符个数+2 ) ´This is a string´ (最多254个字符的字符串) ´SIEMENS´ ARRAY 用户定义 测量值： ARRAY[1..20] (相同数据类型的元素组) INT STRUCT 用户定义 Motor: STRUCT (不同数据类型的元素组) Speed : INT Current: REAL END_STRUCT UDT UDT as block UDT as array element (用户定义数据类型 = 用户定义 基本或复杂数据类型组成的 STRUCT Drive: ARRAY[1..4] 模板） Speed : INT UDT1 Current: REAL END_STRUCT 3.5 程序结构3.5 程序结构 STEP 7编程采用块（BLOCK）的概念，即将程序分解为独立的、自成体系的各个部件，块类似子程序的功能，但类型更多功能更强大。在工业控制中，程序往往是非常庞大和复杂的，采用块的概念便于大规模程序的设计和理解，可以设计 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化的块程序进行重复调用，程序结构清晰明了，修改方便，调试简单。采用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。 程序块类型（P57）程序块类型（P57）故障循环定时过程OB = 组织块 FB = 功能块 FC = 功能 SFB = 系统功能块 SFC = 系统功能 操作系统数据块类型和结构数据块类型和结构CPU314中块的大小是8K字节 数据块提供的最大存储空间 依赖于CPU的型号07用户定义的块（P57）用户定义的块（P57）null用户块包括组织块、功能块、功能和数据块。组织块（OB） 组织块是操作系统和用户程序之间的接口。组织块只能由操作系统来启动。各种组织块由不同的事件启动，且具有不同的优先级，而循环执行的主程序则在组织块OB1中。 注意：各种块（除组织块外）的数目和代码的长度是与CPU不相关的，而组织块的数目则与CPU的操作系统相关。 null功能块（FB） 功能块是通过数据块参数而调用的。它们有一个放在数据块中的变量存储区，而数据块是与其功能块相关联的，称为背景数据块。 特点：每一个功能块可以有不同的数据块。这些数据块虽然具有相同的数据结构，但具体数值可以不同。功能（FC） 功能没有指定的数据块，因而不能存储信息。功能常常用于编制重复发生且复杂的自动化过程。数据块（DB）数据块中包含程序所使用的数据。 系统块（P57）系统块（P57）块类型 特点 系统功能 - 存储在CPU的操作系统中 (SFC) - 用户可以调用此功能 （不需要存储器） 系统功能块 - 存储在CPU的操作系统中 (SFB) - 用户可以调用此功能 （需要存储器） 系统数据块 - 用于组态数据和参数的数据块 (SDB) 3.6 编程 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 （P60） STEP 7为设计程序提供三种方法。基于这些方法，可以选择最适合于你的应用的程序设计方法。线性化模块化结构化线性化编程： 所有的指令都在一个 块 （OB1） 内。模块化编程： 每个设备的控制指令 都在各自的块内。 OB1按顺序调用每个块。结构化编程： 不同的块调用可重复利用的代码。 OB1 (或其他块) 调用这些块 并传递相应的参数。OB1OB1OB1配方 A配方 B混合器排空泵排空3.6 编程方法（P60）线性化编程（P60）线性化编程（P60）OB1Network 1Network 2Network 3电机控制信息取得操作的小时数模块化编程（P60）模块化编程（P60）结构化编程（P60）结构化编程（P60）OB 1null3.7 编程语言（P62） IEC（国际电工委员会）5种编程语言的表达方式，即顺序功能图（SFC，Sequential Function chart），梯形图（LAD，Ladder Diagram），功能块图（FBD，Function Block Diagram），指令表（Instruction List）和结构文本（ST，Structured Text）。 null STEP 7标准软件包配置了梯形图LAD、语句表（即IEC1131-3中的指令表）STL和功能块图FBD三种基本编程语言。 STEP 7还有多种编程语言作为可选软件包，如CFC，SCL（西门子中的结构文本），S7-Graph 和S7-HiGraph。这些编程语言中，LAD、FBD和S7-Graph为图形语言，STL、SCL和S7-HiGraph为文字语言，CFC则是一种结构块控制程序流程图。null PLC的编程应该遵循以下基本原则： （1）外部输入、输出、内部继电器（位存储器）、定时器、计数器等器件的触点可多次重复使用。 （2）梯形图每一行都是从左侧母线开始，线圈接在最右边，触点不能放在线圈的右边。 （3）线圈不能直接与左侧母线相连。 （4）同一编号的线圈在一个程序中使用两次及以上（称为双线圈输出）容易引起误操作，应尽量避免双线圈输出。 （5）梯形图程序必须符合顺序执行的原则，从左到右，从上到下地执行，如不符合顺序执行的电路不能直接编程。3.8 PLC的编程原则（P66）