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1、S7-1200PLC技術(shù)及應(yīng)用2021年8月2第一章 PLC概 述一、PLC的產(chǎn)生與發(fā)展二、PLC的特點(diǎn)與應(yīng)用三、PLC的分類與主要產(chǎn)品四、PLC的基本結(jié)構(gòu)及工作原理五、PLC控制系統(tǒng)與J-C控制系統(tǒng)的比較3一、PLC的產(chǎn)生與發(fā)展 1969年時(shí)被稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC (Programmable Logic Controller)。 70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，稱其為可編程控制器，簡稱PC (Programmable Controller)。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī) (Personal Computer)相混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程控制器的縮寫。

2、 （1987年 國際電工委員會(huì)） 可編程序控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是帶有存儲(chǔ)器，可以編制程序的控制器。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行指令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破鞫x可編程控制器的產(chǎn)生因?yàn)槔^電器邏輯電路配線復(fù)雜，可以說，PLC在繼電控制系統(tǒng)上發(fā)展而來可編程控制器的產(chǎn)生1968年，美國最大的汽車制造廠家通用汽車公司（GM公司）提出設(shè)想，為了改變?nèi)找纨嫶蟮睦^電控制系統(tǒng)，開始招標(biāo)。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了世界上第一臺PC，型號為PDP-14。第一代：從第一臺可

3、編程控制器誕生到70年代初期。其特點(diǎn)是：CPU由中小規(guī)模集成電路組成，存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器； 第二代：70年代初期到70年代末期。其特點(diǎn)是：CPU采用微處理器，存儲(chǔ)器采用EPROM ；第三代：70年代末期到80年代中期。其特點(diǎn)是：CPU采用8位和16位微處理器，有些還采用多微處理器結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等 ；第四代：80年代中期到90年代中期。PC全面使用8位、16位微處理芯片的位片式芯片，處理速度也達(dá)到1us/步 ；第五代：90年代中期至今。PC使用16位和32位的微處理器芯片，有的已使用RISC芯片。1968年，GM公司招標(biāo)文件提出十項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：編程簡單，可在

4、現(xiàn)場修改程序；維護(hù)方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控制柜；體積小于繼電器控制柜；成本可與繼電器控制柜競爭；可將數(shù)據(jù)直接送入計(jì)算機(jī)；可直接使用115V交流輸入電壓；輸出采用115V交流電壓，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、交流接觸器等；通用性強(qiáng)，擴(kuò)展方便;能存儲(chǔ)程序，存儲(chǔ)器容量可以擴(kuò)展到4KB。二、PLC 的特點(diǎn)與應(yīng)用 PLC的特點(diǎn) 1抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高硬件方面，PLC采用大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路，采用了隔離、濾波、屏蔽、接地等抗干擾措施，并采取了耐熱、防潮、防塵、抗震等措施.軟件上，PLC采用周期掃描工作方式，減少由于外界環(huán)境干擾引起故障；系統(tǒng)程序中設(shè)有故障檢測和自診斷程序，能對系統(tǒng)硬件電路等故

5、障實(shí)現(xiàn)檢測和判斷；并采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施。PLC 的特點(diǎn) 2接口豐富、使用方便PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如交流或直流、開關(guān)量或模擬量等，提供了相應(yīng)的I/O模塊進(jìn)行連接；針對提高操作性能，它還有多種人機(jī)對話的接口模塊；針對工業(yè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。PLC 的特點(diǎn) 3編程方式靈活、簡單易學(xué) PLC的編程語言目前有梯形圖（LD）/指令表（IL）/順序功能圖（SFC）/功能塊圖（FBD）和結(jié)構(gòu)化文本（ST）五種，其中梯形圖、順序功能圖、功能塊圖是圖形化編程語言，指令表、結(jié)構(gòu)化文本是文字語言；用戶可根據(jù)PLC支持的語言類型和個(gè)人知識背景靈活選擇。尤其是編程語言中的

6、梯形圖語言是從繼電接觸器電路圖直接演變過來的，也是PLC使用最多的一種編程語言，這種編程語言形象直觀、上手容易、編程方便，技術(shù)人員無需深入學(xué)習(xí)即可掌握使用。PLC 的特點(diǎn) 4功能強(qiáng)大、通用性好PLC內(nèi)部有大量可供用戶使用的編程元件，具有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。另外PLC的產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶使用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的控制系統(tǒng)。PLC 的應(yīng)用 1邏輯控制通過開關(guān)量“與”、“或”、“非”等邏輯指令的組合，以取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、定時(shí)控制與順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多

7、機(jī)群控及自動(dòng)化流水線控制；這也是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和最初能完成的基本功能，例如印刷機(jī)、注塑機(jī)、機(jī)床、電鍍流水線和電梯控制等。PLC 的應(yīng)用 2運(yùn)動(dòng)控制 PLC可以使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，對步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸的位置進(jìn)行控制。PLC把描述位置的數(shù)據(jù)送給模塊，其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保運(yùn)動(dòng)平滑，例如各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人和電梯等場合。PLC 的應(yīng)用 3過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的控制。對于溫度、壓力、流量等模擬量，PLC提供了配套的模數(shù)（A/D）和數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換模塊，使PLC可以很方便的處理這

8、些模擬量；作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，可以很方便的進(jìn)行閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)較高精度的過程控制。PLC 的應(yīng)用 4聯(lián)網(wǎng)和通訊功能 PLC具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)和通訊能力，PLC能與計(jì)算機(jī)、智能儀表、智能執(zhí)行裝置聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)了當(dāng)今計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)及智能化工廠發(fā)展的需要。使設(shè)備級的控制、生產(chǎn)線的控制、工廠管理層的控制連成一個(gè)整體，形成控制自動(dòng)化與管理自動(dòng)化的有機(jī)集成，從而創(chuàng)造更高的企業(yè)效益。PLC 的分類1按PLC的點(diǎn)數(shù)來分類 根據(jù)PLC可擴(kuò)展的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，可以將PLC分為小型、中型和大型三類。三、PLC 的分類與主要產(chǎn)品PLC 的分類1按PLC的點(diǎn)數(shù)來分類小型P

9、LC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，適合于單機(jī)控制或小型系統(tǒng)的控制；中型PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)在2562048個(gè)點(diǎn)，控制功能比較豐富，可控制較為復(fù)雜的連續(xù)生產(chǎn)過程，還可以對多個(gè)下一級的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控，它適合中型或大型控制系統(tǒng)；大型PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，不僅能完成較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算，可用于對設(shè)備進(jìn)行直接控制，還可以對多個(gè)下一級的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控。PLC 的分類2按PLC的結(jié)構(gòu)分類按PLC的結(jié)構(gòu)分類，PLC可分為整體式和模塊式。整體式PLC將電源、CPU、存儲(chǔ)器、I/O系統(tǒng)都集中在一個(gè)小箱體內(nèi)，小型PLC多為整體式PLC，如圖1-1所示；模塊式PLC是

10、按功能分成若干模塊，如電源模塊、CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、連接模塊等，再根據(jù)系統(tǒng)要求，組合不同的模塊，形成不同用途的PLC系統(tǒng)，大中型的PLC多為模塊式PLC，如圖1-2所示。PLC 的分類2按PLC的結(jié)構(gòu)分類按PLC的結(jié)構(gòu)分類，PLC可分為整體式和模塊式。圖1-1整體式PLCPLC 的分類2按PLC的結(jié)構(gòu)分類按PLC的結(jié)構(gòu)分類，PLC可分為整體式和模塊式。圖1-2 模塊式PLC PLC 的分類2按PLC的結(jié)構(gòu)分類按PLC的結(jié)構(gòu)分類，PLC可分為整體式和模塊式。圖1-2 模塊式PLC PLC 的主要產(chǎn)品目前全球PLC生產(chǎn)廠家有200多家，比較著名的有美國的AB、通用（GE）；日本的三菱（

11、MITSBISHI）、歐姆龍（OMRON）、富士電機(jī)（FUJI）、松下電工；德國的西門子（SIEMENS）；法國的TE（Telemecanique）、施耐德（SCHNEIDER）；韓國的三星（SUMSUNG）與LG等。我國從20世紀(jì)90年代開始生產(chǎn)PLC，也擁有較多的PLC品牌，如臺灣永宏、臺達(dá)，深圳匯川、無錫信捷等等。 PLC 的主要產(chǎn)品 PLC 的基本結(jié)構(gòu)各種PLC的組成結(jié)構(gòu)基本相同。主要由CPU、電源、存儲(chǔ)器和輸入輸出接口電路等組成。PLC的結(jié)構(gòu)如下圖所示。 四、PLC 的基本結(jié)構(gòu)及工作原理PLC 的基本結(jié)構(gòu) 1中央處理單元（CPU）中央處理器單元（CPU）是PLC的核心部件，一般由控制

12、器、運(yùn)算器和寄存器組成。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口、通信接口、擴(kuò)展接口相連。它不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。PLC 的基本結(jié)構(gòu) 2存儲(chǔ)器PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩種。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用于存放PLC廠家編寫的系統(tǒng)程序，用于開機(jī)自檢、程序解釋等功能，用戶不能訪問和修改，一般固化在只讀存儲(chǔ)器ROM中；用戶存儲(chǔ)器用于存放PLC的用戶程序，設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)需要不斷修改，一般存放在讀寫存儲(chǔ)器RAM中。PLC 的基本結(jié)構(gòu) 3輸入輸出（I/O）接口單元PLC的輸入輸出（I/O）接口單元是CPU與外部設(shè)備連接的橋梁，通過I/O接口，PLC可實(shí)現(xiàn)對工業(yè)

13、設(shè)備或生產(chǎn)過程的參數(shù)檢測和過程控制。PLC的輸入接口電路的作用是將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號送入CPU；PLC的輸出接口電路的作用是將CPU向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行元件的信號，以便控制線圈、指示燈、電控閥等外部器件。PLC 的基本結(jié)構(gòu) 3輸入輸出（I/O）接口單元1）輸入接口電路PLC的輸入接口電路可分為直流輸入電路和交流輸入電路。直流輸入電路的延遲時(shí)間比較短，可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接；交流輸入電路適用于在油霧，粉塵等惡劣環(huán)境下使用。PLC 的基本結(jié)構(gòu) 3輸入輸出（I/O）接口單元2）輸出接口電路輸出接口電路通常有3種類型：繼電器輸出型、晶體管輸出型和

14、晶閘管輸出型。PLC 的基本結(jié)構(gòu) 3輸入輸出（I/O）接口單元繼電器輸出的優(yōu)點(diǎn)是電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降小，價(jià)格便宜，即可以控制直流負(fù)載，也可以控制交流負(fù)載；缺點(diǎn)是觸點(diǎn)壽命短，轉(zhuǎn)換頻率低。晶體管輸出的優(yōu)點(diǎn)是壽命長、無噪聲、可靠性高，轉(zhuǎn)換頻率快，可驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載；缺點(diǎn)是價(jià)格高，過載能力較差。晶閘管輸出的優(yōu)點(diǎn)是壽命長、無噪聲、可靠性高，可驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載；缺點(diǎn)是價(jià)格高，過載能力較差。PLC 的基本結(jié)構(gòu) 4擴(kuò)展接口和通信接口PLC的擴(kuò)展接口的作用是將擴(kuò)展模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活，控制功能更為豐富，以滿足不同控制系統(tǒng)的需要；通信接口的功能是通過這些通信接口可以和人機(jī)界面（HMI）、驅(qū)動(dòng)器、其他

15、的PLC或是計(jì)算機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)“人機(jī)”或“機(jī)機(jī)”之間的對話。PLC 的基本結(jié)構(gòu) 5電源PLC一般使用外部220V交流電源或24V直流電源驅(qū)動(dòng)，PLC的內(nèi)部電源為中央處理器CPU、存儲(chǔ)器等電路提供5V、12V、24V直流電源，使PLC能正常的工作。PLC 的工作原理 PLC有兩種工作方式，即RUN（運(yùn)行）方式和STOP（停止）模式。一般來說，當(dāng)PLC運(yùn)行后，其工作過程可分為輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。完成上述三個(gè)階段即稱為一個(gè)掃描周期。PLC 的工作原理 1輸入采樣階段PLC將各輸入狀態(tài)存入對應(yīng)的輸入映像寄存器中，此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新，接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行階段或

16、輸出刷新階段，輸入元件映像寄存器與外界隔絕，無論輸入端子信號怎么變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才將輸入端子的新內(nèi)容重新寫入。PLC 的工作原理 2程序執(zhí)行階段PLC根據(jù)最新讀入的輸入信號，以先左后右、先上后下的順序逐行掃描，執(zhí)行一次程序。結(jié)果存入輸出映像寄存器中。對于輸出元件映像寄存器，每個(gè)元件（除輸入映像寄存器之外）的狀態(tài)會(huì)隨著程序的執(zhí)行而變化。PLC 的工作原理 3輸出刷新階段在所有指令執(zhí)行完畢后，輸出映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)（“1”或“0”）在輸出刷新階段統(tǒng)一轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，并通過輸出端子輸出以驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。五、PLC 控制系統(tǒng)與J-C控制系統(tǒng)的比較

17、繼電接觸器控制是采用硬件和接線來實(shí)現(xiàn)的，它通過選用合適的分立元件（接觸器、主令電器等），按照控制要求采用導(dǎo)線將觸點(diǎn)相互連接，從而形成并實(shí)現(xiàn)既定的邏輯控制；如控制要求改變，硬件構(gòu)成及接線都需進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。PLC控制采用程序存儲(chǔ)器控制，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，系統(tǒng)要完成的控制任務(wù)是通過執(zhí)行存放在存儲(chǔ)器中的程序來實(shí)現(xiàn)的；如控制要求改變，硬件電路連接可不用調(diào)整或簡單改動(dòng)，主要是通過程序調(diào)整來實(shí)現(xiàn)，也稱“軟接線”。 以電動(dòng)機(jī)星-三角降壓起動(dòng)控制為例繼電接觸器控制方式 以電動(dòng)機(jī)星-三角降壓起動(dòng)控制為例PLC控制方式 （1）PLC控制系統(tǒng)與繼電接觸器控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分基本相同，輸入部分都

18、是由按鈕、開關(guān)、傳感器等組成；輸出部分都是由接觸器、執(zhí)行器、電磁閥等部件構(gòu)成。（2）PLC控制采用軟件編程取代了繼電接觸器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制系統(tǒng)體積、安裝、接線工作量大大減少；可以有效減少系統(tǒng)維修工作量和提高工作可靠性。（3）PLC控制系統(tǒng)不僅可以替代繼電接觸器控制系統(tǒng)，而且當(dāng)生產(chǎn)工藝、控制要求發(fā)生簡單調(diào)整時(shí)，不需要重新連線，只要相應(yīng)修改程序或配合程序?qū)τ布泳€做很少的變動(dòng)就可以了。（4）PLC控制系統(tǒng)除了可以完成傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)所具有的功能外，還可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制、高速計(jì)數(shù)、開環(huán)或閉環(huán)過程控制以及通信聯(lián)網(wǎng)等功能。兩種控制方式：41思考與練習(xí)1.

19、PLC按I/O點(diǎn)數(shù)可分為哪幾類？各自適合于什么系統(tǒng)控制？2.整體式PLC與模塊式PLC各有什么特點(diǎn)？3.PLC主要由 、 、 和 組成。4.PLC按硬件結(jié)構(gòu)分為 和 兩種。5.PLC輸出接口電路一般有 、 和 等幾種類型，其中 既可驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載又可驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載。6. PLC常用的存儲(chǔ)器有 、 、 。其中 和 是用來存放用戶程序， 是用來存放系統(tǒng)程序。7.簡述PLC的掃描工作過程。8. PLC控制系統(tǒng)與繼電接觸器控制系統(tǒng)在運(yùn)行方式上有何不同？S7-1200PLC技術(shù)及應(yīng)用2021年8月第二章 S7-1200PLC的認(rèn)識一、 S7-1200PLC產(chǎn)品介紹二、 S7-1200PLC硬件結(jié)構(gòu)及CPU存

20、儲(chǔ)器三、 S7-1200PLC外部接線及工作模式四、地址區(qū)及數(shù)據(jù)類型五、PLC的編程語言介紹43一、S7-1200PLC產(chǎn)品介紹西門子S7系列PLC產(chǎn)品西門子S7系列PLC目前有S7-200/S7-200smart/1200/300/400/1500等產(chǎn)品。S7-1200、S7-1500是西門子公司推出的新一代PLC產(chǎn)品，是SIMATIC PLC產(chǎn)品家族中的旗艦產(chǎn)品。S7-1200用于中小型控制系統(tǒng)的集成及應(yīng)用， 而S7-1500為中高端自動(dòng)化控制任務(wù)量身定制，適合較復(fù)雜的控制。S7-1200、S7-1500 PLC的組態(tài)、編程，采用了西門子全集成自動(dòng)化的理念，將控制器、HMI、驅(qū)動(dòng)等完美的集

21、成到一個(gè)統(tǒng)一的平臺TIA Portal軟件。一、S7-1200PLC產(chǎn)品介紹S7-1200PLC的產(chǎn)品特性 CPU集成了PROFINET接口，可用于編程，與PC、HMI面板或其它CPU通信。S7-1200 PLC系統(tǒng)包括PLC模塊及可選的信號板、通信板、電池板、信號模塊、通信模塊及工藝模塊等。1. 模塊緊湊S7-1200PLC延續(xù)了S7-200PLC的緊湊結(jié)構(gòu)。CPU1214C的寬度僅有110mm，CPU1212C和CPU1211C的寬度也僅有90mm；通訊模塊和信號模塊的體積也十分小巧，使得這個(gè)緊湊的模塊化系統(tǒng)大大節(jié)省了空間，從而在安裝過程中具有更高的靈活性。另外，S7-1200PLC在本體

22、上設(shè)計(jì)了插入式擴(kuò)展板接口，以解決工程中可能出現(xiàn)的DI/DO和AI/AO不夠用的實(shí)際問題及擴(kuò)展PLC的通信功能。2. 控制功能強(qiáng)大系統(tǒng)集成了最多可達(dá)6個(gè)高速計(jì)數(shù)器（3個(gè)100KHz、3個(gè)30KHz），用于計(jì)數(shù)和測量；系統(tǒng)集成了最多達(dá)4個(gè)100kHz的高速脈沖輸出，用于步進(jìn)電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器的速度和位置控制等；系統(tǒng)支持多達(dá)16路PID控制回路，支持PID自整定，提供自整定調(diào)諧面板等功能。3. 編程資源豐富S7-1200PLC編程方式類似于S7-300/400，例如提供OB組織塊、FB功能塊、FC功能、DB數(shù)據(jù)塊等編程資源。在西門子的S7-200/300/400PLC中，編程指令都是采用數(shù)據(jù)類型一致進(jìn)

23、行分類，例如整數(shù)的加、減等；而在S7-1200編程時(shí)不分?jǐn)?shù)據(jù)類型只是調(diào)用功能塊，在使用功能塊時(shí)用戶再根據(jù)需求選擇或改變相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型。4. 通訊方式多樣靈活S7-1200PLC集成PROFINET接口，可用來編程、HMI連接及CPU與CPU的通訊；S7-1200配備了CM 1241模塊，支持RS232/422/485通訊，并提供豐富多樣的通訊功能塊指令配置通訊參數(shù)，以供用戶選擇和使用；提供了豐富的處理字符的擴(kuò)展指令，從而增強(qiáng)S7-1200PLC對通訊中ASCII字符處理的能力，擴(kuò)大S7-1200PLC與第三方通訊的范圍。5. 高效的開發(fā)環(huán)境S7-1200 PLC已無縫集成到TIA Portal

24、開發(fā)平臺中，使項(xiàng)目的組態(tài)、編程和調(diào)試以及新功能使用更加方便。由于TIA Portal軟件已整合了控制器、人機(jī)界面、驅(qū)動(dòng)器件、PC、交換機(jī)等，通過使用一個(gè)共享的數(shù)據(jù)庫，使各種復(fù)雜的軟件和硬件功能可以高效配合，完成各種自動(dòng)化任務(wù)。二、S7-1200PLC硬件結(jié)構(gòu)及CPU存儲(chǔ)器硬件結(jié)構(gòu)S7-1200 CPU模塊有5種類型，分別是CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C及CPU1217C，其性能如表2-1所示；每一種CPU又可分為三種版本，版本特性如表2-2所示。PLC最多可以擴(kuò)展3塊通信模塊和8塊信號模塊。通信模塊連接在CPU的左側(cè)，信號模塊連接在CPU的右側(cè)。如圖2-

25、3所示。二、S7-1200PLC硬件結(jié)構(gòu)及CPU存儲(chǔ)器CPU存儲(chǔ)器CPU提供了三種用于存儲(chǔ)用戶程序、數(shù)據(jù)和組態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)。1. 裝載存儲(chǔ)器：是一個(gè)非易失性存儲(chǔ)區(qū)，用于存儲(chǔ)用戶程序、數(shù)據(jù)和工藝對象、硬件配置等組態(tài)信息；將項(xiàng)目下載到CPU后，CPU會(huì)先將組態(tài)信息、程序存儲(chǔ)在裝載存儲(chǔ)區(qū)中；該存儲(chǔ)區(qū)位于存儲(chǔ)卡（如存在）或CPU中，CPU能夠在斷電后繼續(xù)保持該非易失性存儲(chǔ)區(qū)，存儲(chǔ)卡支持的存儲(chǔ)空間比CPU內(nèi)置的存儲(chǔ)空間更大。二、S7-1200PLC硬件結(jié)構(gòu)及CPU存儲(chǔ)器CPU存儲(chǔ)器2. 工作存儲(chǔ)器：是一個(gè)易失性存儲(chǔ)器，用于在執(zhí)行用戶程序時(shí)存儲(chǔ)用戶程序代碼和數(shù)據(jù)塊。工作存儲(chǔ)區(qū)集成在CPU中，不能進(jìn)行擴(kuò)展。程序

26、運(yùn)行時(shí)，CPU會(huì)將一些項(xiàng)目內(nèi)容從裝載存儲(chǔ)器復(fù)制到工作存儲(chǔ)器中，該易失性存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)在斷電后將會(huì)丟失，而在恢復(fù)供電時(shí)由CPU恢復(fù)。二、S7-1200PLC硬件結(jié)構(gòu)及CPU存儲(chǔ)器CPU存儲(chǔ)器3.保持性存儲(chǔ)器：也是非易失性存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)出現(xiàn)電源故障或者斷電時(shí)，可以保存有限數(shù)量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)必須預(yù)先定義為具有保持功能，如整個(gè)DB塊、DB塊中的部分?jǐn)?shù)據(jù)、位存儲(chǔ)器M區(qū)、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器等。斷電過程中，CPU使用保持性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)所選用戶存儲(chǔ)單元的值。如果發(fā)生斷電或掉電，CPU將在上電時(shí)恢復(fù)這些保持性值。例如用戶根據(jù)情況可設(shè)置位存儲(chǔ)器（M）的保持性存儲(chǔ)器的大小。三、S7-1200 PLC外部接線及工作模式外部

27、接線 三、S7-1200 PLC外部接線及工作模式外部接線 三、S7-1200PLC外部接線及工作模式工作模式1. 運(yùn)行模式（RUN）運(yùn)行模式下，CPU執(zhí)行用戶程序，更新輸入和輸出信號，響應(yīng)中斷請求，對故障信息進(jìn)行處理等；但在該模式下無法下載任何項(xiàng)目。2. 停止模式（STOP）停止模式下，CPU不執(zhí)行用戶程序，但用戶可以下載項(xiàng)目。如果給CPU裝載程序，在停止模式下CPU將檢測已配置的模塊是否滿足啟動(dòng)條件。三、S7-1200PLC外部接線及工作模式工作模式3. 存儲(chǔ)器復(fù)位（MRES）只有CPU在STOP狀態(tài)下，才可以使用MRES模式；存儲(chǔ)器復(fù)位主要用于對CPU的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，使CPU切換到初始

28、狀態(tài)，即工作存儲(chǔ)器中的內(nèi)容和所有保持性、非保持性數(shù)據(jù)被刪除，只有診斷緩沖區(qū)、時(shí)間、IP地址被保留。四、地址區(qū)及數(shù)據(jù)類型地址區(qū)1. CPU地址區(qū)的劃分S7-1200 CPU將存儲(chǔ)器劃分為不同的地址區(qū)，在程序中就可通過指令直接訪問存儲(chǔ)于不同地址區(qū)的數(shù)據(jù)。一般每一種元件分配一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，并采用不同字母作為區(qū)域標(biāo)識符；如過程映像輸入?yún)^(qū)，區(qū)域標(biāo)識符為I；過程映像輸出區(qū)，標(biāo)識符為Q；標(biāo)志位存儲(chǔ)器為M；計(jì)數(shù)器為C；定時(shí)器為T；本地?cái)?shù)據(jù)區(qū)為L；數(shù)據(jù)塊為DB等。四、地址區(qū)及數(shù)據(jù)類型地址區(qū)四、地址區(qū)及數(shù)據(jù)類型地址區(qū)CPU提供了以下幾個(gè)選項(xiàng)，用于在執(zhí)行用戶程序期間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)：1）全局存儲(chǔ)器：CPU提供了各種專用存儲(chǔ)器

29、，其中包括輸入（I）、輸出（Q）和位存儲(chǔ)器（M）；所有代碼塊可以無限制地訪問該類存儲(chǔ)器。2）數(shù)據(jù)塊（DB）:可在用戶程序中加入DB以存儲(chǔ)程序塊的數(shù)據(jù)。從相關(guān)程序塊開始執(zhí)行一直到結(jié)束，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)始終存在。全局DB塊存儲(chǔ)所有程序塊可使用的數(shù)據(jù)，而背景DB塊存儲(chǔ)特定程序塊FB的數(shù)據(jù)并由FB的參數(shù)構(gòu)造。3）臨時(shí)存儲(chǔ)器：只要調(diào)用程序塊，CPU的操作系統(tǒng)就會(huì)分配要在執(zhí)行塊期間使用的臨時(shí)或本地存儲(chǔ)器（L）；程序塊執(zhí)行完成后，CPU將重新分配本地存儲(chǔ)器，以用于執(zhí)行其它程序塊。四、地址區(qū)及數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型S7-1200 PLC的指令參數(shù)所用的基本數(shù)據(jù)類型有1位布爾型(BOOL)、8位字節(jié)型(BYTE)、 16位

30、無符號整數(shù)(WORD)、16位有符號整數(shù)(INT)、32位無符號雙字整數(shù)(DWORD)、32位有符號雙字整數(shù)(DINT)、32位實(shí)數(shù)型(REAL)等類型。不同的數(shù)據(jù)類型具有不同的數(shù)據(jù)長度和數(shù)值范圍。在上述數(shù)據(jù)類型中，用字節(jié)(B)、字(W)、雙字(D)分別表示8位、16位、32位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)長度。不同的數(shù)據(jù)長度對應(yīng)的數(shù)值范圍如表2-6所示。四、地址區(qū)及數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型四、地址區(qū)及數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型在SIMATIC指令集中，指令的操作數(shù)具有一定的數(shù)據(jù)長度。如整數(shù)乘法指令的操作數(shù)是字型數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳送指令的操作數(shù)可以是字節(jié)、字或雙字型數(shù)據(jù)。在編寫程序時(shí)，應(yīng)該特別注意保持變量數(shù)據(jù)類型的一致性；否則在程序編譯

31、、下載時(shí)可能會(huì)報(bào)錯(cuò)。四、地址區(qū)及數(shù)據(jù)類型尋址方式1. 位尋址格式對于I、Q、M、L、DB這些存儲(chǔ)器，按位尋址的格式為：Ax.y。其中A為存儲(chǔ)器區(qū)域名稱，x為字節(jié)地址，y為字節(jié)內(nèi)的位地址，例如I1.5、Q0.1、M10.0、L100.6、DB0.DBX10.0等。四、地址區(qū)及數(shù)據(jù)類型尋址方式2. 字節(jié)、字和雙字尋址格式對于I、Q、M、L、DB這些存儲(chǔ)器，可以按字節(jié)、字、雙字尋址，格式為ATx。其中A為存儲(chǔ)器區(qū)域名稱，T的取值分別可以是B（字節(jié)）、W（字）、D（雙字），x為字節(jié)地址，如IB0、QW2、DB0.DBD0等。四、地址區(qū)及數(shù)據(jù)類型尋址方式五、 PLC的編程語言介紹根據(jù)國際電工委員會(huì)制定的

32、工業(yè)控制編程語言標(biāo)準(zhǔn)（IEC1131-3），PLC的編程語言有以下五種，分別為梯形圖（Ladder Diagram，LD）、語句表（Instruction List，IL）、順序功能圖（Sequential Function Chart，SFC）、功能塊圖（Function Block Diagram，F(xiàn)BD）及結(jié)構(gòu)化文本（Structured Text，ST）。五、 PLC的編程語言介紹1. 梯形圖（LAD）梯形圖語言是PLC程序設(shè)計(jì)中最常用的編程語言，它是與繼電器線路類似的一種圖形化的編程語言，由觸點(diǎn)、線圈和指令框組成。由于梯形圖與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性；與原有繼電器控制

33、相一致，電氣設(shè)計(jì)人員易于掌握。五、 PLC的編程語言介紹五、 PLC的編程語言介紹2. 功能塊圖（FBD）FBD也是一種圖形化編程語言，是與數(shù)字邏輯電路類似的一種PLC編程語言。采用功能塊圖的形式來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。基本沿用了半導(dǎo)體邏輯電路的邏輯方塊圖，有數(shù)字電路基礎(chǔ)的技術(shù)人員很容易上手和掌握。五、 PLC的編程語言介紹五、 PLC的編程語言介紹3. 結(jié)構(gòu)化控制語言（SCL）在TIA Portal中，結(jié)構(gòu)化文本編程被稱為結(jié)構(gòu)化控制語言（Structred Control Language，SCL）。結(jié)構(gòu)化控制語言是一種類似PASCAL的高級編程語言，不僅可以完成

34、PLC典型應(yīng)用（如輸入/輸出、定時(shí)、計(jì)數(shù)等），還可以具有循環(huán)、選擇、數(shù)組、高級函數(shù)等高級語言的特性。SCL非常適合于復(fù)雜的運(yùn)算功能、數(shù)學(xué)函數(shù)、數(shù)據(jù)處理和管理以及過程優(yōu)化等，是今后主要的編程語言。五、 PLC的編程語言介紹思考與練習(xí)811. S7-1200 CPU提供了哪三種用于存儲(chǔ)用戶程序、數(shù)據(jù)和組態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)？ 2.試解釋S7-1200CPU DC/DC/DC及AC/DC/Relay三種版本的含義。3. S7-1200 CPU有哪三種工作模式？各有什么作用？4.什么是位軟元件？它與硬件開關(guān)有什么區(qū)別？5. S7-1200PLC有哪幾種尋址方式？各有什么特點(diǎn)?6. 根據(jù)IEC1131-3，PLC

35、的編程語言可哪幾種？S7-1200PLC技術(shù)及應(yīng)用2021年8月第三章 TIA Portal的編程軟件及使用一、 TIA Portal編程軟件特點(diǎn)二、 編程軟件界面的認(rèn)識三、 簡單項(xiàng)目的建立與運(yùn)行四、PLC變量表及監(jiān)控表功能83一、 TIA Portal編程軟件特點(diǎn)TIA Portal是全集成自動(dòng)化軟件（Totally Integrated Automation Portal）的簡稱，是西門子工業(yè)自動(dòng)化集團(tuán)發(fā)布的一款全新的全集成自動(dòng)化軟件；它將全部自動(dòng)化組態(tài)設(shè)計(jì)工具完美的整合到一個(gè)開發(fā)環(huán)境之中，是工業(yè)領(lǐng)域第一個(gè)帶有組態(tài)設(shè)計(jì)環(huán)境的自動(dòng)化軟件。一、 TIA Portal編程軟件特點(diǎn)TIA Port

36、al為全集成自動(dòng)化提供了一個(gè)統(tǒng)一的工程平臺，在這個(gè)平臺上，不同功能的軟件可以同時(shí)運(yùn)行，如用于PLC組態(tài)和程序編輯的STEP7軟件、用于HMI編程的Wincc軟件、用于驅(qū)動(dòng)裝置的StartDrive軟件等，用戶能夠更為快速、直觀地開發(fā)和調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)。一、 TIA Portal編程軟件特點(diǎn)TIA Portal軟件平臺支持的產(chǎn)品類型一、 TIA Portal編程軟件特點(diǎn)TIA Portal的優(yōu)點(diǎn)：1）便于公共數(shù)據(jù)管理；2）易于處理程序、組態(tài)數(shù)據(jù)和可視化數(shù)據(jù)；3）可使用拖放操作輕松編輯；4）易于將數(shù)據(jù)加載到設(shè)備；5）支持圖形組態(tài)和診斷。二、 編程軟件界面的認(rèn)識TIA PORTAL軟件進(jìn)入界面 Por

37、tal視圖結(jié)構(gòu)項(xiàng)目視圖結(jié)構(gòu)三、簡單項(xiàng)目的建立與運(yùn)行項(xiàng)目控制要求采用S7-1200 CPU1214C AC/DC/Realy實(shí)現(xiàn)，按下起動(dòng)按鈕SB1，輸出指示燈HL1點(diǎn)亮并保持，按下停止按鈕SB2，輸出指示燈HL1熄滅。PLC外部接線如圖3-24所示。項(xiàng)目建立的步驟1）創(chuàng)建項(xiàng)目2）配置PLC3）創(chuàng)建程序4）PLC編程5）將硬件組態(tài)及程序下載到PLC中項(xiàng)目下載完成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)四、PLC變量表及監(jiān)控表功能 PLC變量表四、PLC變量表及監(jiān)控表功能 自定義變量表四、PLC變量表及監(jiān)控表功能監(jiān)控表的使用四、PLC變量表及監(jiān)控表功能強(qiáng)制表的使用思考與練習(xí)1011. SIMATIC STEP 7編程軟件

38、可分為哪兩個(gè)版本？各自的適用范圍是什么？2. 在TIA Portal軟件中完成一個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建立與運(yùn)行，需要哪些基本步驟？3. 符號尋址有什么優(yōu)點(diǎn)？STEP 7中可以定義哪兩類變量符號？4. 強(qiáng)制表的作用是什么？使用時(shí)有什么約束？如何建立強(qiáng)制表？S7-1200PLC技術(shù)及應(yīng)用2021年8月第四章 S7-1200PLC的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)一、位邏輯運(yùn)算指令二、定時(shí)器指令三、計(jì)數(shù)器指令四、系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器五、程序塊及用戶程序結(jié)構(gòu)103一、位邏輯運(yùn)算指令基本指令及屬性位邏輯指令處理的對象為二進(jìn)制信號。對于觸點(diǎn)和線圈而言“0”表示未激活或未勵(lì)磁，“1”表示已激活或已勵(lì)磁。104一、位邏輯運(yùn)算指令105

39、一、位邏輯運(yùn)算指令106一、位邏輯運(yùn)算指令觸點(diǎn)/線圈指令的應(yīng)用1071.如圖(a)所示，在第一個(gè)掃描周期，由于Q0.0的初始狀態(tài)為OFF，Q0.0的常閉觸點(diǎn)接通，因此Q0.0線圈得電，輸出狀態(tài)為“1”；在第二個(gè)掃描周期，由于Q0.0的狀態(tài)為ON，Q0.0的常閉觸點(diǎn)斷開，因此Q0.0線圈失電，輸出狀態(tài)為“0”；以后將重復(fù)上述轉(zhuǎn)換過程，其動(dòng)作時(shí)序圖如圖(b)所示。觸點(diǎn)/線圈指令的應(yīng)用1082. 圖(a)為一常用的起保停電路梯形圖，一般起動(dòng)信號I0.0和停止信號I0.1均與外部按鈕連接；通常按壓操作的時(shí)間較短，這種信號稱為短信號，那么如何使線圈Q0.0保持持續(xù)接通狀態(tài)呢？利用自身的常開觸點(diǎn)使線圈保持

40、通電即“ON”狀態(tài)的功能稱為自鎖或自保持功能。觸點(diǎn)/線圈指令的應(yīng)用1093.取反指令：對邏輯運(yùn)算結(jié)果（RLO）的信號狀態(tài)取反。觸點(diǎn)/線圈指令的應(yīng)用1103.取反指令（NOT)：對邏輯運(yùn)算結(jié)果（RLO）的信號狀態(tài)取反。置位/復(fù)位指令的應(yīng)用1111.使用置位輸出、復(fù)位輸出指令，可將指定操作數(shù)的信號狀態(tài)置位為“1”或復(fù)位為“0”。置位/復(fù)位指令的應(yīng)用1122.置位位域指令（SET_BF）用于對某個(gè)特定地址開始的多個(gè)連續(xù)位進(jìn)行置位;復(fù)位位域指令（RESET_BF）用于對某個(gè)特定地址開始的多個(gè)連續(xù)位進(jìn)行復(fù)位。置位/復(fù)位指令的應(yīng)用1132.置位位域指令（SET_BF）用于對某個(gè)特定地址開始的多個(gè)連續(xù)位進(jìn)行

41、置位;復(fù)位位域指令（RESET_BF）用于對某個(gè)特定地址開始的多個(gè)連續(xù)位進(jìn)行復(fù)位。跳變沿檢測指令的應(yīng)用1141.掃描操作數(shù)的信號沿指令 上升沿檢測指令用以檢測所指定的信號狀態(tài)是否從“0”跳變?yōu)椤?”；的上一次掃描的信號狀態(tài)保存在中。該指令將比較 的當(dāng)前信號狀態(tài)與上一次掃描的信號狀態(tài)；如果該指令檢測到邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO) 從“0”變?yōu)椤?”，說明出現(xiàn)了一個(gè)上升沿，則該指令輸出的信號狀態(tài)為“1”。在其它任何情況下，該指令輸出的信號狀態(tài)均為“0”。跳變沿檢測指令的應(yīng)用1151.掃描操作數(shù)的信號沿指令跳變沿檢測指令的應(yīng)用1162.信號沿置位操作數(shù)指令包括：上升沿置位操作數(shù)指令（P）和信號下降沿置位

42、操作數(shù)指令（N）信號上升沿置位操作數(shù)指令，是在邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO) 從“0”變?yōu)椤?”時(shí)置位指定操作數(shù)（）；該指令將當(dāng)前 RLO 與保存在中的上次查詢的 RLO 進(jìn)行比較。如果該指令檢測到 RLO 從“0”變?yōu)椤?”，則說明出現(xiàn)了一個(gè)信號上升沿；檢測到信號有上升沿時(shí)， 的信號狀態(tài)將在一個(gè)程序周期內(nèi)保持置位為“1”， 在其它任何情況下，操作數(shù)的信號狀態(tài)均為“0”。跳變沿檢測指令的應(yīng)用1172.信號沿置位操作數(shù)指令信號上升沿置位操作數(shù)指令：跳變沿檢測指令的應(yīng)用1182.信號沿置位操作數(shù)指令信號下降沿置位操作數(shù)指令，是在邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO) 從“1”變?yōu)椤?”時(shí)置位指定操作數(shù)（）。 該指令將

43、當(dāng)前 RLO 與保存在中的上次查詢的 RLO 進(jìn)行比較。如果該指令檢測到 RLO 從“1”變?yōu)椤?”，則說明出現(xiàn)了一個(gè)信號下降沿；檢測到信號有下降沿時(shí)， 的信號狀態(tài)將在一個(gè)程序周期內(nèi)保持置位為“1”， 在其它任何情況下，操作數(shù)的信號狀態(tài)均為“0”。跳變沿檢測指令的應(yīng)用1192.信號沿置位操作數(shù)指令信號下降沿置位操作數(shù)指令：跳變沿檢測指令的應(yīng)用1203.掃描RLO的信號沿指令使用掃描RLO的信號上升沿指令（P_TRIG），可查詢邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO) 的信號狀態(tài)從“0”到“1”的更改。該指令將比較 RLO 的當(dāng)前信號狀態(tài)與保存在邊沿存儲(chǔ)位中上一次查詢的信號狀態(tài)。如果該指令檢測到 RLO 從“0

44、”變?yōu)椤?”，則說明出現(xiàn)了一個(gè)信號上升沿。如果檢測到上升沿出現(xiàn)，則該指令輸出的信號狀態(tài)Q為“1”，且保持一個(gè)掃描周期。在其它任何情況下，該指令輸出的信號狀態(tài)Q均為“0”。跳變沿檢測指令的應(yīng)用1213.掃描RLO的信號沿指令掃描RLO的信號上升沿指令（P_TRIG：跳變沿檢測指令的應(yīng)用1223.掃描RLO的信號沿指令 使用掃描 RLO 的信號下降沿指令（N_TRIG），可查詢邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO) 的信號狀態(tài)從“1”到“0”的更改。該指令將比較 RLO 的當(dāng)前信號狀態(tài)與保存在邊沿存儲(chǔ)位中上一次查詢的信號狀態(tài)。如果該指令檢測到 RLO 從“1”變?yōu)椤?”，則說明出現(xiàn)了一個(gè)信號下降沿。如果檢測到下

45、降沿出現(xiàn)，則該指令輸出的信號狀態(tài)為“1”，且僅保持一個(gè)掃描周期。在其它任何情況下，該指令輸出的信號狀態(tài)均為“0”。跳變沿檢測指令的應(yīng)用1233.掃描RLO的信號沿指令掃描 RLO 的信號下降沿指令（N_TRIG）：跳變沿檢測指令的應(yīng)用1243.檢測信號沿指令 檢測信號上升沿指令（R_TRIG），可以檢測輸入的CLK信號從“0”到“1”的狀態(tài)變化。該指令將輸入 CLK 的當(dāng)前值與保存在上次查詢存儲(chǔ)到邊沿位的狀態(tài)進(jìn)行比較。在邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO) 從“0”變?yōu)椤?”時(shí)置位背景數(shù)據(jù)塊中的指定變量。如果該指令檢測到CLK信號從“0”變?yōu)椤?”，則說明出現(xiàn)了一個(gè)信號上升沿。如果檢測到上升沿，則背景數(shù)據(jù)

46、塊中輸出變量Q信號狀態(tài)將置位為“1”并保持一個(gè)掃描周期。在其它所有情況下，該指令的輸出變量Q信號狀態(tài)都為“0”。跳變沿檢測指令的應(yīng)用1253.檢測信號沿指令 檢測信號上升沿指令（R_TRIG）：跳變沿檢測指令的應(yīng)用1263.檢測信號沿指令 檢測信號下降沿指令（F_TRIG），可以檢測輸入 CLK信號從“1”到“0”的狀態(tài)變化。該指令將輸入 CLK 的當(dāng)前值與保存在上次查詢的邊沿存儲(chǔ)位的狀態(tài)進(jìn)行比較。在邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO) 從“1”變?yōu)椤?”時(shí)置位背景數(shù)據(jù)塊中的指定變量。如果該指令檢測到CLK信號從“1”變?yōu)椤?”，則說明出現(xiàn)了一個(gè)信號下降沿。如果檢測到下降沿，則背景數(shù)據(jù)塊中輸出變量Q信號狀

47、態(tài)將置位為“1”并保持一個(gè)掃描周期。在其它所有情況下，該指令的輸出變量Q信號狀態(tài)都為“0”。跳變沿檢測指令的應(yīng)用1273.檢測信號沿指令 檢測信號下降沿指令（F_TRIG）：SR/RS觸發(fā)器的應(yīng)用1281. SR為復(fù)位優(yōu)先觸發(fā)器指令，根據(jù)輸入 S 和 R1 的信號狀態(tài)，置位或復(fù)位指定操作數(shù)的位，其格式如圖所示。SR/RS觸發(fā)器的應(yīng)用1292. RS為置位優(yōu)先觸發(fā)器指令，根據(jù)輸入R和 S1 的信號狀態(tài)，復(fù)位或置位指定操作數(shù)的位，其格式如圖所示。 二、定時(shí)器指令130定時(shí)器指令介紹 定時(shí)器是PLC中的重要編程元件，是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件；使用定時(shí)器指令可在編程時(shí)進(jìn)行延時(shí)控制。S7-1200 CP

48、U的定時(shí)器為IEC定時(shí)器，有四種類型，分別是：脈沖定時(shí)器（TP）、接通延時(shí)定時(shí)器（TON）、關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器（TOF）及保持型接通延時(shí)定時(shí)器（TONR）。定時(shí)器指令可以用指令框表示，也可以用線圈指令表示。二、定時(shí)器指令131定時(shí)器指令介紹 二、定時(shí)器指令132二、定時(shí)器指令133定時(shí)器指令應(yīng)用 下面以脈沖定時(shí)器（TP）應(yīng)用為例，講解定時(shí)器的應(yīng)用方法。定時(shí)器背景數(shù)據(jù)塊的建立二、定時(shí)器指令134定時(shí)器指令應(yīng)用 脈沖定時(shí)器（TP）：二、定時(shí)器指令135定時(shí)器指令應(yīng)用 二、定時(shí)器指令136定時(shí)器指令應(yīng)用 二、定時(shí)器指令137定時(shí)器指令應(yīng)用 138定時(shí)器指令應(yīng)用 TP線圈指令的用法二、定時(shí)器指令139定時(shí)

49、器指令功能 四種定時(shí)器的指令框表示如圖4-23所示。在創(chuàng)建定時(shí)器時(shí)，可創(chuàng)建自己的“定時(shí)器名稱”來命名定時(shí)器數(shù)據(jù)塊，例如圖4-23中的“t5”名稱。二、定時(shí)器指令140定時(shí)器指令功能 四種定時(shí)器工作波形如圖所示。141定時(shí)器指令應(yīng)用 應(yīng)用示例1：當(dāng)按下起動(dòng)按鈕SB1（I0.0），電動(dòng)機(jī)M（Q0.0）立即起動(dòng)并連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，延時(shí)2分鐘后電動(dòng)機(jī)停止；電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中按下停止按鈕SB2（I0.1），電動(dòng)機(jī)M立即停止。142定時(shí)器指令應(yīng)用 應(yīng)用示例2：設(shè)計(jì)一個(gè)周期可調(diào)、脈沖寬度可調(diào)的振蕩電路。143定時(shí)器指令應(yīng)用 應(yīng)用示例3：用三種定時(shí)器設(shè)計(jì)小便池沖水控制電路。I0.0接檢測開關(guān)，Q0.0接沖水啟動(dòng)系統(tǒng)，控制

50、要求如圖所示。144定時(shí)器指令應(yīng)用 應(yīng)用示例3：梯形圖三、計(jì)數(shù)器指令145計(jì)數(shù)器指令類型計(jì)數(shù)器指令用于對內(nèi)部程序事件和外部過程事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。S7-1200 PLC計(jì)數(shù)器指令有三種，分別是：加計(jì)數(shù)器（CTU）、減計(jì)數(shù)器（CTD）、加/減計(jì)數(shù)器（CTUD），指令格式如圖所示。三、計(jì)數(shù)器指令146加計(jì)數(shù)器（CTU）加計(jì)數(shù)器（CTU）性能如圖所示，用于遞增參數(shù)CV（計(jì)時(shí)器當(dāng)前值）的值；如果輸入CU的信號狀態(tài)從“0”變?yōu)椤?”，則執(zhí)行該指令，同時(shí)輸出參數(shù)CV的當(dāng)前值加1。三、計(jì)數(shù)器指令147加計(jì)數(shù)器（CTU）三、計(jì)數(shù)器指令148減計(jì)數(shù)器（CTD）減計(jì)數(shù)器（CTD）性能如圖所示，用于遞減輸出參數(shù)CV的值；

51、如果輸入CD的信號狀態(tài)從“0”變?yōu)椤?”，則執(zhí)行該指令，同時(shí)輸出參數(shù)CV的當(dāng)前值減1。三、計(jì)數(shù)器指令149減計(jì)數(shù)器（CTD）三、計(jì)數(shù)器指令150加減計(jì)數(shù)器（CTUD）加減計(jì)數(shù)器（CTU）性能如圖所示，用于遞增和遞減計(jì)數(shù)器當(dāng)前值CV，輸入信號上升沿有效。如果參數(shù)CV大于或等于預(yù)設(shè)參數(shù)PV的值，則計(jì)數(shù)器輸出參數(shù)QU=1，如圖（b）、（c）；其它任何情況下，輸出QU的信號狀態(tài)均為“0”。如果參數(shù)CV小于或等于零，則計(jì)數(shù)器輸出參數(shù)QD=1，如圖（a）、（e）；在其他任何情況下，輸出QU的信號狀態(tài)均為“0”.三、計(jì)數(shù)器指令151加減計(jì)數(shù)器（CTUD）加減計(jì)數(shù)器（CTUD）加減計(jì)數(shù)器（CTUD）四、系統(tǒng)和

52、時(shí)鐘存儲(chǔ)器154系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器功能設(shè)置S7-1200 CPU本身帶有系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器功能；要使用該項(xiàng)功能，在硬件組態(tài)時(shí)需要在CPU的屬性中進(jìn)行設(shè)置。155系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器功能設(shè)置系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)的地址可以自行更改，可以將 M 存儲(chǔ)器的一個(gè)字節(jié)分配給系統(tǒng)存儲(chǔ)器或時(shí)鐘存儲(chǔ)器。例如在“系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)的地址”中輸入0，則MB0即為系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)；在“時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)的地址”中輸入100，則MB100即為時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)。字節(jié)中各個(gè)位的功能見圖156系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器功能設(shè)置系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)的地址可以自行更改，可以將 M 存儲(chǔ)器的一個(gè)字節(jié)分配給系統(tǒng)存儲(chǔ)器或時(shí)鐘存儲(chǔ)器。例如在“系統(tǒng)

53、存儲(chǔ)器字節(jié)的地址”中輸入0，則MB0即為系統(tǒng)存儲(chǔ)器字節(jié)；在“時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)的地址”中輸入100，則MB100即為時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)。字節(jié)中各個(gè)位的功能見圖157系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器應(yīng)用示例PLC運(yùn)行后，系統(tǒng)運(yùn)行指示燈（Q1.0）常亮。當(dāng)按下按鈕SB1（I0.0）時(shí)，指示燈1（Q0.0）以0.5Hz頻率閃爍；當(dāng)按下按鈕SB2（I0.1）時(shí)，指示燈2（Q0.1）以2Hz頻率閃爍；按下停止按鈕SB3（I0.2），指示燈熄滅。158系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲(chǔ)器應(yīng)用示例五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)159程序塊用戶程序中包含不同的程序塊，各程序塊實(shí)現(xiàn)的功能不同。程序塊的類型及功能描述見表4-4。五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)160程序

54、塊1. OB及其應(yīng)用組織塊（OB）是由操作系統(tǒng)直接調(diào)用的程序塊，是CPU的操作系統(tǒng)與用戶程序之間的接口，如圖4-35所示。組織塊不能互相調(diào)用，其基本功能是調(diào)用用戶程序。五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)161程序塊1. OB及其應(yīng)用五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)1621. OB及其應(yīng)用應(yīng)用示例1：開機(jī)后系統(tǒng)自動(dòng)檢測設(shè)備傳感器回路是否完好。如果完好，則相應(yīng)指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出響聲1s，之后檢測燈熄滅；否則，蜂鳴器不響，即系統(tǒng)自檢測不通過。五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)1631. OB及其應(yīng)用：1）建立工程界面如圖所示。五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)1641. OB及其應(yīng)用2）編寫程序。OB100啟動(dòng)程序編寫如圖4-3

55、7-1所示，OB1程序編寫如圖4-37-2所示。五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)1651. OB及其應(yīng)用應(yīng)用示例2：使用循環(huán)中斷產(chǎn)生0.5Hz的時(shí)鐘信號，使得輸出LED指示燈閃爍。 分析：0.5Hz的時(shí)鐘信號周期為2s，即高、低電平各持續(xù)1s，交替出現(xiàn)。因此可采用循環(huán)中斷組織塊，每隔1000ms產(chǎn)生一次中斷，在循環(huán)中斷組織塊中對輸出LED取反即可。 1）項(xiàng)目中添加組織塊，操作步驟及內(nèi)容如圖4-38所示。循環(huán)時(shí)間也可以在組織塊的“屬性”中設(shè)置或修改。1661. OB及其應(yīng)用應(yīng)用示例2：使用循環(huán)中斷產(chǎn)生0.5Hz的時(shí)鐘信號，使得輸出LED指示燈閃爍。五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)1671. OB及其應(yīng)用2）循環(huán)

56、中斷組織塊程序編寫及系統(tǒng)調(diào)試(OB30)五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)1682. FC及其應(yīng)用FC是功能，相當(dāng)于子程序或函數(shù)，不具備自己的存儲(chǔ)區(qū)，但可以在全局DB里定義數(shù)據(jù)。如果某項(xiàng)功能多處可以用到，則將其進(jìn)行功能化編程，在OB1或其它功能/功能塊中調(diào)用，不僅簡化代碼，而且有利于程序調(diào)試，增強(qiáng)程序的可讀性和移植性。功能FC的使用可分為有參數(shù)調(diào)用和無參數(shù)調(diào)用。五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)1692. FC及其應(yīng)用功能FC的使用可分為有參數(shù)調(diào)用和無參數(shù)調(diào)用。五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)1702. FC及其應(yīng)用應(yīng)用示例1：設(shè)計(jì)函數(shù)模塊，計(jì)算y=ax+b的值，其中a、b為常數(shù)。五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)1712. FC

57、及其應(yīng)用五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)1722. FC及其應(yīng)用FC1程序編寫五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)1732. FC及其應(yīng)用OB1程序1743. FB及其應(yīng)用 FB是功能塊，擁有自己的存儲(chǔ)區(qū)，即背景數(shù)據(jù)塊。 與功能FC相比，功能塊FB的輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)、輸入/輸出參數(shù)和靜態(tài)變量都存儲(chǔ)在一個(gè)單獨(dú)的、被指定給該功能塊的數(shù)據(jù)塊中，即背景數(shù)據(jù)塊。當(dāng)調(diào)用FB時(shí)，該背景數(shù)據(jù)塊會(huì)自動(dòng)打開；當(dāng)塊退出時(shí)，背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)仍然保持。與FB不同，F(xiàn)C不具有相關(guān)的背景DB。FC使用臨時(shí)存儲(chǔ)器（L）保存用于計(jì)算的數(shù)據(jù)，當(dāng)塊退出時(shí)不保存臨時(shí)數(shù)據(jù)。與FC相同，功能塊FB也帶有形參接口區(qū)。參數(shù)類型中除具有與FC相同的輸入?yún)?shù)I

58、nput、輸出參數(shù)Output、輸入/輸出參數(shù)InOut、臨時(shí)變量Temp、本地常量Constant外，還帶有用于存儲(chǔ)中間變量的靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)Static。1753. FB及其應(yīng)用應(yīng)用示例：設(shè)計(jì)函數(shù)模塊，計(jì)算y=ax+b的值，其中a、b可在程序中改變。1763. FB及其應(yīng)用應(yīng)用示例：設(shè)計(jì)函數(shù)模塊，計(jì)算y=ax+b的值，其中a、b可在程序中改變。FB程序1773. FB及其應(yīng)用應(yīng)用示例：設(shè)計(jì)函數(shù)模塊，計(jì)算y=ax+b的值，其中a、b可在程序中改變。OB1程序1783. FB及其應(yīng)用應(yīng)用示例：設(shè)計(jì)函數(shù)模塊，計(jì)算y=ax+b的值，其中a、b可在程序中改變。在線監(jiān)控五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)179用戶程序

59、結(jié)構(gòu)1. 線性程序線性化程序按順序逐條執(zhí)行用于自動(dòng)化任務(wù)的所有指令。通常，線性化程序?qū)⑺谐绦蛑噶疃挤湃胫鞒绦蚪M織塊OB1中，如圖所示。這種編程方式不利于程序的查看、修改和調(diào)試，一般建議僅用于簡單程序的編寫。五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)180用戶程序結(jié)構(gòu)2. 分部式程序分部式程序（或分塊程序）是根據(jù)工程特點(diǎn)，把一個(gè)復(fù)雜的控制工程分成多個(gè)比較簡單的、規(guī)模較小的、獨(dú)立的控制任務(wù)，每一個(gè)控制任務(wù)分配給一個(gè)程序塊，在程序塊中編制具體任務(wù)的控制程序，最后由主程序OB1按順序調(diào)用各個(gè)功能塊，并控制程序的執(zhí)行，如圖。五、程序塊和用戶程序結(jié)構(gòu)181用戶程序結(jié)構(gòu)3. 結(jié)構(gòu)化程序結(jié)構(gòu)化程序?qū)?fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)劃分為與工

60、藝功能相對應(yīng)的更小的子任務(wù)，子任務(wù)在程序中以程序塊表示，通過對不同任務(wù)程序塊的調(diào)用來構(gòu)建程序。如圖所示，OB1通過調(diào)用這些程序塊來完成整個(gè)自動(dòng)化控制任務(wù)。思考與練習(xí)1824.1 在按下按鈕I0.0后，Q0.0變?yōu)椤?”狀態(tài)并保持，I0.1輸入3個(gè)脈沖后(用計(jì)數(shù)器)，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，5s后Q0.0變?yōu)椤?”狀態(tài)，同時(shí)計(jì)數(shù)器被復(fù)位。試編寫梯形圖程序。4.2 編寫程序，完成如下控制要求：按下SB1按鈕，電機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)；按下SB2按鈕，電機(jī)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)；按下SB3按鈕，電機(jī)停止。4.3 設(shè)計(jì)一段程序，滿足使用一只按鈕控制電機(jī)的起停功能4.4 采用FC塊，設(shè)計(jì)一個(gè)多級分頻器控制程序。S7-1200PLC技術(shù)及