《PLC應用技術（西門子S7-1200）（第二版）》 課件 （袁勇）項目5、6 工業(yè)洗衣機的PLC控制、十字路口交通燈控制系統(tǒng)

項目五

工業(yè)洗衣機的PLC控制

掌握S7-1200計數(shù)器指令格式、數(shù)據(jù)類型，計數(shù)器的基本應用。

掌握順序控制程序設計的方法一學習目標2024/10/225.1計數(shù)器指令二知識講座S7-1200CPU的計數(shù)器指令采用IEC標準，定時器的數(shù)據(jù)類型為IEC_COUNTER,數(shù)據(jù)長度為6個字節(jié)。使用計數(shù)器需要制定相應的背景數(shù)據(jù)塊來存儲定時器指令的數(shù)據(jù)，在博圖軟件中插入計數(shù)器指令時，系統(tǒng)會自動分配并創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊（DB），用戶程序中可以使用計數(shù)器的數(shù)量僅受CPU存儲容量的限制。2024/10/225.1計數(shù)器指令二知識講座S7-1200CPU包含3種計數(shù)器：加計數(shù)器（CTU）、減計數(shù)器（CTD）和加減計數(shù)器（CTUD），3種計數(shù)器指令符號如圖5-1所示。計數(shù)器器引腳匯總表如表5-1所示。2024/10/22二知識講座

名稱數(shù)據(jù)類型說明

輸入CU（CountUP）/CD（CountDown）Bool信號輸入端，可以不在引腳處加入沿信號RBool計數(shù)器復位信號端，將CV清0，在CTU、CTUD中出現(xiàn)LDBool預設值的裝載控制端，CTD、CTUD中出現(xiàn)PV整數(shù)預設計數(shù)值

輸出QBool信號輸出端，當計數(shù)器當前值CV≥PV時，狀態(tài)為1QDBool信號輸出端，當計數(shù)器當前值CV≤0時，狀態(tài)為1QUBool信號輸出端，當計數(shù)器當前值CV≥PV時，狀態(tài)為1CV整數(shù)當前計數(shù)值表5-1計數(shù)器引腳匯總表2024/10/22二知識講座1.加計數(shù)器（CTU）

在加計數(shù)器指令中，每當CU從0變?yōu)?時，CV加1，當CV=PV時，Q=1。此后，每當CU從0變?yōu)?，Q端保持輸出1，CV值繼續(xù)增加，直到CV達到指定的數(shù)據(jù)類型的最大值。在任意時刻，只要R端的狀態(tài)為1，Q=0，CV立即停止計數(shù)并回到0。加計數(shù)器指令應用如圖5-2所示。圖5-2加計數(shù)器指令應用及波形圖2024/10/22二知識講座2.減計數(shù)器（CTD）

在減計數(shù)器指令中，每當CD從0變?yōu)?時，CV減1，當CV=0時，Q=1。此后，每當CD從0變?yōu)?，Q端保持輸出1，CV繼續(xù)減少直到達到計數(shù)器指定的數(shù)據(jù)類型的最小值。在任意時刻，只要LD端的狀態(tài)為1，Q=0，CV立即停止計數(shù)并回到PV值。減計數(shù)器指令如圖5-3所示。圖5-3減計數(shù)器指令應用及波形圖2024/10/22二知識講座3.加減計數(shù)器（CTUD）

在加減計數(shù)器指令中，每當CU從0變?yōu)?，CV就加1，每當CD從0變?yōu)?，CV就減1。當CV≥PV時，QU=1，當CV＜PV時，QU=0；當CV≤0時，QD=1，當CV＞0時，QD=0。CV的上下限值取決于計數(shù)器指定的整數(shù)類型的最大值與最小值。在任意時刻，只要R從0變?yōu)?，QU=0，CV立即停止計數(shù)并復位為0；只要LD為1，QD=0，CV立即停止計數(shù)并回到PV值。加減計數(shù)器指令應用如圖5-4所示。圖5-4加減計數(shù)器指令應用及波形圖2024/10/225.2順序控制設計與順序控制功能圖二知識講座1.順序功能圖

順序控制就是按照生成工藝預先規(guī)定的順序，控制各個執(zhí)行機構自動的有序的進行運行，它是一種按時間順序或邏輯順序進行控制的開環(huán)控制，也稱步進控制。

在工業(yè)控制中，順序控制應用非常廣泛，例如搬運機械手的運動控制、產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線的控制、工業(yè)洗衣機的控制等。順序控制包含三個要素：工作任務、轉移條件和轉移目標。2024/10/22二知識講座1.順序功能圖

順序功能圖（SFC，SequentialFunctionChart），又稱為狀態(tài)轉移圖或功能表圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設計順序控制程序的工具。順序功能圖是采用IEC61131國際標準的的編程語言，有的PLC為用戶提供了順序功能圖語言，例如西門子S7系列中，S7-300/400/1500的S7-Graph語言，三菱PLC中的FX系列中也為用戶提供順序功能圖編程語言。

使用順序控制方法，首先根據(jù)工藝流程設計畫出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖畫出梯形圖或寫出指令表。

順序控制功能圖主要由步、有向連線、轉換、轉換條件和動作（或命令）組成。2024/10/22二知識講座1.順序功能圖（1）步。

順序功控制設計就是將順序控制設計法將系統(tǒng)的一個工作周期劃分成若干順序相連的階段，這些階段稱為步，并且用編程元件（用位存儲器M）代表各步。當系統(tǒng)正處于某一步所在的階段時，稱為該步處于活動狀態(tài)，即“活動步”。步處于活動狀態(tài)時，相應的動作被執(zhí)行；處于不活動狀態(tài)時，相應的非存儲型的動作被停止執(zhí)行。

系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應的“步”稱為初始步，初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待起動命令、復位的相對靜止的狀態(tài)。初始步用雙線方框表示，每一個順序功能圖至少應有一個初始步。2024/10/22二知識講座1.順序功能圖（2）有向連線。

在順序功能圖中，隨著時間的推移或邏輯關系的變化，會發(fā)生步的活動狀態(tài)的進展，步之間進展的路線和方向用有向連線表示，有向連線是垂直或水平。步的進展方向一般是從上到下，從左到右。如果步之間進展的方向不是遵守上述習慣就必須增加箭頭，箭頭表示步進展的方向。（3）轉換與轉換條件

在兩步之間的垂直短線為轉換，其線上的橫線為編程元件觸點，它表示從上一步轉到下一步條件，使系統(tǒng)由當前步進入下一步的信號稱為轉換條件。轉換條件可以是外部的輸入信號，例如按鈕、指令開關、限位開關、傳感器信號的接通或斷開；也可以PLC內部產(chǎn)生的信號，例如定時器、計數(shù)器等；轉換條件可以是單個信號，也可以是多個信號的邏輯組合。2024/10/22二知識講座2.順序功能圖的基本結構圖5-5單流程結構圖（1）單流程結構。單流程結構是只有一條流程的結構。每一步后面只有一個轉換，每個轉換后面只有一步。各個步按順序執(zhí)行，上一步執(zhí)行結束，轉換條件成立，立即執(zhí)行下一步，同時關斷上一步。單流程結構圖如圖5-5所示。2024/10/22二知識講座2.順序功能圖的基本結構圖5-6選擇性結構圖

（2）選擇流程結構圖。由兩個及兩個以上的分支結構組成，但只能從中選擇一個分支執(zhí)行的結構稱為選擇性流程結構，如圖5-6所示。選擇性流程結構的特點是：當有多條路徑可選擇時，只允許選擇其中一條路徑來執(zhí)行，選擇哪條路徑取決于哪一條路徑的轉換條件首先變?yōu)?。圖5-6中，第1步后面有兩個分支，如果條件c=1，則執(zhí)行第2步，如果f=1，則執(zhí)行第4步。第6步為匯合步，不管選擇哪條分支，只要滿足轉換條件，最終會匯合到第6步。2024/10/22二知識講座2.順序功能圖的基本結構圖5-7并行流程結構圖（3）并行流程結構。由兩個及兩個以上的分支組成，當某個轉移條件滿足后使多個分支同時執(zhí)行的結構稱為并行流程結構。為了強調轉換的同步實現(xiàn)，并行流程結構開始與匯合處的水平連線用雙水平線表示。并行流程結構如圖5-7所示。

并行分支與匯合結構的特點是：若有多條路徑，且必須同時執(zhí)行；在各條路徑都執(zhí)行后，才會繼續(xù)往下執(zhí)行。在圖5-7中，第1步后面有兩個分支，如果轉換條件a=1，則同時執(zhí)行第2步和第4步；如果轉換條件d=1，則兩個分支匯合到第6步。2024/10/22三工作任務任務

工業(yè)洗衣機的PLC控制1.任務要求

按下啟動按鈕，首先進水，到高水位后時停止進水，開始洗滌。正轉洗滌15S，暫停3S后反轉洗滌15S，暫停后再正轉洗滌，如此反復20次。完成洗衣機過程后自動停機。2024/10/22任務

工業(yè)洗衣機的PLC控制2.任務分析圖5-8工業(yè)洗衣機的工作流程圖

工業(yè)洗衣機正反洗滌主要由交流電機的正反轉控制，并且整個工作過程都是按固定的流程進行的，工作流程圖如5-8所示，因此，可以采用順序控制實現(xiàn)洗衣機的自動控制。2024/10/221.控制系統(tǒng)設計

根據(jù)任務分析可知，工業(yè)洗衣機控制有啟動按鈕、停止按鈕和過載保護3個輸入信號，交流電機正轉和反轉兩個輸出信號，因此，必須選擇繼電器輸出類型，且輸入點數(shù)大于3和輸出點數(shù)大于2的PLC。本項目選擇PLC選型為CPU1212CDC/DC/RLY，訂貨號6ES7-212-1HE40-0XB0。任務

工業(yè)洗衣機的PLC控制2024/10/222.I/O地址分配輸入信號輸出信號輸入元件作用輸入繼電器輸出元件作用輸出繼電器SB0停止按鈕I0.0KM1正轉接觸器Q0.0SB1啟動按鈕I0.1KM2反轉接觸器Q0.1FR過載保護I0.2

表5-2工業(yè)洗衣機I/O地址分配表任務

工業(yè)洗衣機的PLC控制2024/10/223.系統(tǒng)接線圖工業(yè)洗衣機控制電路接線圖任務

工業(yè)洗衣機的PLC控制2024/10/224.PLC程序設計工業(yè)洗衣機變量表任務

工業(yè)洗衣機的PLC控制2024/10/22（2）順序功能圖。工業(yè)洗衣機順序功能圖根據(jù)圖工作流程圖可以畫出工業(yè)洗衣機的順序功能圖，如圖5-11所示。本項目中，總共6步分別對應6個狀態(tài)，每一步用一個位存儲器來表示，從M0.0∽M0.5。M0.0為起始步，系統(tǒng)初始化、控制停止和過載保護；M0.1步為洗衣機正轉；M0.2步為正轉暫停；M0.3步為洗衣機反轉；M0.4步為反轉暫停；M0.5步為循環(huán)計數(shù)。任務

工業(yè)洗衣機的PLC控制2024/10/22（3）程序設計。

程序段1：系統(tǒng)初始化、停止和過載保護功能。任務

工業(yè)洗衣機的PLC控制2024/10/22

程序段2：系統(tǒng)啟動。按下啟動按鈕，激活M0.1，洗衣機正轉。任務

工業(yè)洗衣機的PLC控制

程序段3：M0.1激活并計時15S，當洗衣機正轉洗滌15S后，正轉停止，同時轉移到M0.2步。2024/10/22

程序段4：M0.2步被激活，暫停3S計時開始

程序段5：暫停3S時間到，M0.3步被激活，洗衣機反轉洗滌，并計時15S。任務

工業(yè)洗衣機的PLC控制2024/10/22

程序段6：洗衣機反轉洗滌15S后，M0.4步被激活，洗衣機暫停3S。

程序段7：暫停時間，M0.5步被激活，計數(shù)器計數(shù)1次。任務

工業(yè)洗衣機的PLC控制2024/10/22

程序段8：當計數(shù)次數(shù)未到，繼續(xù)進行正反轉循環(huán)洗滌過程，激活M0.1步進入

下一個循環(huán)；當計數(shù)次數(shù)達到循環(huán)次數(shù)，激活M0.0步，系統(tǒng)自動停止。任務

工業(yè)洗衣機的PLC控制2024/10/22五任務拓展一1.任務要求及分析

上述項目任務只實現(xiàn)了洗衣機的部分功能，因此在拓展項目，完善洗衣機的控制功能，控制要求如下：洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥控制。進水時，控制系統(tǒng)使進水電磁閥打開，將水注入桶內；排水時，控制系統(tǒng)使排水電磁閥打開，將水排出桶外。洗滌和脫水由同一臺電機拖動，通過電磁離合器來控制，將動力傳遞給洗滌波輪或甩干桶。電磁離合器失電失電，電動機帶動洗滌波輪實現(xiàn)正、反轉，進行洗滌；電磁離合器得電，電動機帶動甩桶單向旋轉，進行甩干（此時波輪步轉）。按下啟動按鈕，首先進水，到高水位后時停止進水，開始洗滌。正轉洗滌15S，暫停3S后反轉洗滌15S，暫停后再正轉洗滌，如此反復20次。洗滌結束后，開始排水，當水位下降到低水位時，進行脫水（同時排水），脫水時間為10S。這樣就完成了一次從進水到脫水的大循環(huán)過程。經(jīng)過3次大循環(huán)后，完成洗衣過程并報警，報警10S后結束整個洗衣過程，洗衣機自動停止。系統(tǒng)流程圖如圖5-13所示。圖5-13洗衣機系統(tǒng)流程圖2024/10/22五任務拓展一2.任務實施（1）控制系統(tǒng)設計。

根據(jù)任務和分析可知，工業(yè)洗衣機控制有啟動按鈕、停止按鈕、過載保護、高水位開關和低水位開關等5個輸入信號，有交流電機電機正轉、反轉、進水電磁閥、排水電磁閥、脫水離合器和蜂鳴器等6個輸出信號，因此，必須選擇繼電器輸出類型，且輸入點數(shù)大于等于5個和輸出點數(shù)大于等于6個的PLC。本項目選擇PLC選型為CPU1212CDC/DC/RLY，訂貨號6ES7-212-1HE40-0XB0。2024/10/22五任務拓展一2.任務實施（2）I/O地址分配。輸入信號輸出信號輸入元件作用輸入繼電器輸出元件作用輸出繼電器SB0停止按鈕I0.0KM1正轉接觸器Q0.0SB1啟動按鈕I0.1KM2反轉接觸器Q0.1FR過載保護I0.2KA1進水電磁閥Q0.2SQ1高水位開關I0.3KA2排水電磁閥Q0.3SQ2低水位開關I0.4KA3脫水離合器Q0.4

KA4報警蜂鳴器Q0.5

表5-3工業(yè)洗衣機I/O分配表2024/10/22五任務拓展一（3）系統(tǒng)接線圖。圖5-14工業(yè)洗衣機控制電路接線圖2024/10/22五任務拓展一（4）PLC程序設計工業(yè)洗衣機變量表2024/10/22五任務拓展一2）順序功能圖。工業(yè)洗衣機的順序功能圖

根據(jù)圖5-13的工作流程圖可以畫出工業(yè)洗衣機的順序功能圖，如圖5-15所示。本項目中，總共11步分別對應11個狀態(tài)，每一步用一個位存儲器來表示，從M0.0∽M1.2。M0.0為起始步，系統(tǒng)初始化、控制停止和過載保護；M0.1步為進水；M0.2步為正轉；M0.3步為正轉暫停；M0.4步為洗衣機反轉；M0.5步為反轉暫停；M0.6為正、反轉計數(shù)；M0.7為排水；M1.0步為甩干；M1.1為大循環(huán)計數(shù)；M1.2為蜂鳴器報警。2024/10/223程序設計。

程序段1：系統(tǒng)初始化、停止和過載保護功能。

程序段2：按下啟動按鈕，M0.1步被激活，開始進水。

2024/10/22五任務拓展一

程序段3：當桶內水位達到高水位時，高水位限位開關閉合，M0.2步被激活，M0.1步被置位，停止進水。程序段4：M0.2步被激活，洗衣機正轉15S。2024/10/22五任務拓展一程序段5：洗衣機正轉15S后，M0.3步被激活，暫停3S。

程序段6：暫停3S后，M0.4步被激活，洗衣機反轉。2024/10/22五任務拓展一

程序段7：洗衣機反轉15S后，M0.5步被激活，暫停3S。

程序段8：暫停3S，M0.6步被激活，進行正、反轉計數(shù)；當20次循環(huán)結束后，洗衣

機開始排水，同時給計數(shù)器C0復位，準備下一次的正反轉計數(shù)。2024/10/22五任務拓展一圖5-16梯形圖

程序段8：暫停3S，M0.6步被激活，進行正、反轉計數(shù)；當20次循環(huán)結束后，洗衣

機開始排水，同時給計數(shù)器C0復位，準備下一次的正反轉計數(shù)。2024/10/22五任務拓展一

程序段9：如果正反轉未達到20次，M0.2步被激活，再次進行正反轉洗滌；如果正反轉次數(shù)達到20次，M0.7步被激活，開始排水。

程序段10：M0.7步被激活，洗衣機開始排水，當達到低水位時，M1.0步被激活，洗衣機進入甩干階段。2024/10/22五任務拓展一

程序段11：甩干10S后，M1.1步被激活。

程序段12：甩干10S后，M1.1被激活，進行3次大循環(huán)計數(shù)。2024/10/22五任務拓展一

程序段13：當大循環(huán)次數(shù)未達到3次時，M0.1步被激活，洗衣機再次進行進水、正反轉、排水和甩干的大循環(huán)；當大循環(huán)次數(shù)達到3次時，M1.2步被激活。2024/10/22五任務拓展一

程序段14：M1.2步被激活，蜂鳴器報警10S，然后洗衣機自動停止。程序段15：M0.2步或M1.0步被激活，洗衣機正轉；M0.4步被激活，洗衣機反轉。2024/10/22五任務拓展一圖5-16梯形圖

程序段16：M0.1被激活，洗衣機開始進水；M0.7步被激活，洗衣機開始排水。

程序段17：M1.0步被激活，脫水離合器得電，準備脫水；M1.2步被激活，洗衣過程結束，蜂鳴器報警。2024/10/22五任務拓展二圖5-16梯形圖

用于順序控制程序的方法很多，在前面工作任務中用置位/復位指令實現(xiàn)了基于PLC的工業(yè)洗衣機控制，此處用比較指令和移動指令的組合來實現(xiàn)工作任務基PLC的工業(yè)洗衣機控制。1.控制系統(tǒng)設計

控制系統(tǒng)設計同前工作任務。2.I/O地址分配I/O地址分配同前工作任務。2024/10/22五任務拓展二圖5-16梯形圖3.順序功能圖

工業(yè)洗衣機的順序功能圖如圖5-18所示，共分為6步，每步用0-6的數(shù)字表示，第0步為系統(tǒng)初始化、停止和過載保護；第1步為洗衣機正轉；第2步為正轉暫停；第3步為洗衣機反轉；第4步為反轉暫定，第5步為循環(huán)計數(shù)。工業(yè)洗衣順序功能圖2024/10/22五任務拓展二圖5-16梯形圖4.PLC程序設計程序段1：系統(tǒng)初始化、停止和過載保護。程序段2：系統(tǒng)啟動。按下啟動按鈕，傳值1給MW100。2024/10/22五任務拓展二圖5-16梯形圖程序段3：當MW100=1時，第1步被激活，計時15S，洗衣正轉；15S后，正轉結束，傳值2給MW100。程序段4：當MW100=2時，第2步被激活，暫停3S計時開始；3S后，暫停結束，傳值3給MW100。2024/10/22五任務拓展二圖5-16梯形圖程序段5：當MW100=3時，第3步被激活,15S計時開始，洗衣機反轉；15S后，反轉結束，傳值4給MW100。程序段6：當MW100=4時，第4步被激活，反轉暫停3S計時開始；3S后，暫停結束，傳值5給MW100。2024/10/22五任務拓展二圖5-16梯形圖程序段7：暫停時間到，當MW100=5時，第5步被激活，計數(shù)器計數(shù)1次。2024/10/22五任務拓展二圖5-16梯形圖程序段8：當計數(shù)次數(shù)未到，繼續(xù)進行正反轉循環(huán)洗滌過程，傳值1給MW100，激活第1步進入下一個循環(huán)；當計數(shù)次數(shù)達到循環(huán)次數(shù)，傳值0給MW100，激活第1步，系統(tǒng)自動停止。2024/10/22五任務拓展二圖5-16梯形圖程序段9：當MW=1時，電機正轉；當MW=3步分別被激活時，電機反轉。項目六十字路口交通燈控制系統(tǒng)掌握S7-1200計數(shù)器功能，功能塊和數(shù)據(jù)塊的基本應用能夠獨立完成交通燈控制系統(tǒng)的設計一學習目標2024/10/22二知識講座6.1組織塊（OB）

組織塊是操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口，出現(xiàn)啟動組織塊的條件是操作系統(tǒng)調用相對應的組織塊。如果此時優(yōu)先級較高的組織塊正在執(zhí)行，則需要等待高優(yōu)先級組織塊執(zhí)行完成再執(zhí)行此組織塊。如果沒有通過硬件觸發(fā)組織塊，則組織塊觸發(fā)默認的系統(tǒng)響應，例如程序循環(huán)組織塊，程序循環(huán)組織塊在每次程序執(zhí)行完成后由系統(tǒng)觸發(fā)在此執(zhí)行。2024/10/22二知識講座6.1組織塊（OB）

組織塊優(yōu)先級組合隊列用來決定時間服務程序的處理順序。每個CPU事件都有它的優(yōu)先級，不同優(yōu)先級的事件分為3個優(yōu)先級組。優(yōu)先級的編號越大，優(yōu)先級越高。事件一般按優(yōu)先級的高低來處理,先處理高優(yōu)先級的事件。優(yōu)先級相同的事件按“先來先服務”的原則來處理。高優(yōu)先級組的事件可以中斷低優(yōu)先級組的事件的OB的執(zhí)行。一個OB正在執(zhí)行時，如果出現(xiàn)了另一個具有相同或較低優(yōu)先級組的事件，后者不會中斷正在處理的OB，將根據(jù)它的優(yōu)先級添加到對應的中斷隊列排隊等待。當前的OB處理完后，再處理排隊的事件。組織塊具體使用情況如表6-1所示。2024/10/22二知識講座6.1組織塊（OB）事件類型OB編號OB個數(shù)啟動事件OB優(yōu)先級優(yōu)先級組程序循環(huán)1或≥123≥1啟動或結束前一循環(huán)OB1

1啟動100或≥123≥0從STOP切換到RUN1時間延遲≥20最多4個延遲時間到3

2循環(huán)中斷≥30最多4個固定的循環(huán)時間到8

硬件中斷

≥40

≤50上升沿(16個)、下降沿(16個)

18HSC計數(shù)值=設定值，計數(shù)方向編號，外部復位，最大分別6個診斷錯誤820或1模塊檢測到錯誤5

時間錯誤

80

0或1超過最大循環(huán)時間，調用的OB，正在執(zhí)行，隊列溢出，因為中斷負荷過高丟失中斷

22

3表6-1啟動OB事件2024/10/22二知識講座6.1組織塊（OB）

不同的事件均有它自己的中斷隊列和不同的隊列深度。對于特定的事件類型，如果隊列中的事件個數(shù)達到上限，下一個事件將使隊列溢出，新的中斷事件被丟棄，同時產(chǎn)生時間錯誤中斷事件。2024/10/22二知識講座6.1組織塊（OB）

需要連續(xù)執(zhí)行的程序應放在主程序OB1中，CPU在RUN模式時循環(huán)執(zhí)行OB1，可以在OB1中調用FC和FB。

如果用戶程序生成了其他程序循環(huán)組織塊，CPU按OB編號的順序執(zhí)行它們，首先執(zhí)行主程序OB1，然后執(zhí)行編號大于等于123的程序循環(huán)OB。一般只需要一個程序循環(huán)組織塊。1.程序循環(huán)組織塊2024/10/22二知識講座6.1組織塊（OB）2.啟動組織塊

啟動組織塊用于初始化，CPU從STOP切換到RUN時，執(zhí)行一次啟動組織塊。執(zhí)行完后,開始執(zhí)行程序循環(huán)OB1。允許生成多個啟動組織塊，默認的是OB100，其他的啟動組織塊的編號應大于等于123。一般只需要一個啟動組織塊。3.循環(huán)中斷組織塊

在設定的時間間隔，循環(huán)中斷(cyclicinterrupt)組織塊被周期地執(zhí)行。最多可以組態(tài)4個循環(huán)中斷事件，循環(huán)中斷組織塊的編號大于等于123。2024/10/22二知識講座6.1組織塊（OB）4.硬件中斷組織塊

硬件中斷組織塊用于處理需要快速響應的過程事件。出現(xiàn)CPU內置的數(shù)字量輸入的上升沿、下降沿和高速計數(shù)器事件時，立即中止當前正在執(zhí)行的程序，改為執(zhí)行對應的硬件中斷組織塊(編號大于等于40)。硬件中斷組織塊沒有啟動信息。2024/10/22二知識講座6.2數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊（DateBlock）簡稱為DB，用來存儲代碼塊使用的各種類型的數(shù)據(jù)，包括中間操作狀態(tài)、其他控制信息，以及某些指令（例如定時器、計數(shù)器指令）需要的數(shù)據(jù)結構，可以設置數(shù)據(jù)塊有寫保護功能。1.數(shù)據(jù)塊分類數(shù)據(jù)塊為全局數(shù)據(jù)塊和背景數(shù)據(jù)塊兩種。（1）全局數(shù)據(jù)塊：存儲的數(shù)據(jù)可以被所有的代碼塊訪問FB、FC、OB。

（2）背景數(shù)據(jù)塊：存儲的數(shù)據(jù)供指定的功能塊（FB）使用。保存的數(shù)據(jù)為Input、Output、Inout、Static（靜態(tài)變量）。FB的臨時數(shù)據(jù)（Temp）沒有用背景DB保存。2024/10/22二知識講座6.2數(shù)據(jù)塊2.塊訪問的分類

數(shù)據(jù)塊根據(jù)訪問類型可以分為可優(yōu)化訪問的數(shù)據(jù)塊（S7-1200/1500）和可標準訪問的數(shù)據(jù)塊（S7-300/S7-400/S7-1200/S7-1500）兩種?？蓛?yōu)化訪問的數(shù)據(jù)塊，沒有固定的定義結構，僅為數(shù)據(jù)元素分配一個符號名稱，而不分配塊中的固定地址?？蓸藴试L問的數(shù)據(jù)塊，具有固定的結構，數(shù)據(jù)元素在聲明中分配了一個符號名，并且在塊中有固定的地址。2024/10/22二知識講座6.2數(shù)據(jù)塊3.數(shù)據(jù)塊設置保持性

將數(shù)據(jù)定義為具有保持性，則在發(fā)生電源故障或網(wǎng)絡斷開時，也可以保留這些數(shù)據(jù)的值。在熱啟動后也不會對保持型變量進行初始化，而是保持電源發(fā)生故障之前的值。如果將一個數(shù)據(jù)塊變量定義為具有保持性，則該變量將存儲在數(shù)據(jù)塊的保持性存儲器區(qū)域中；

數(shù)據(jù)塊設置保持性的選項取決于塊的訪問類型。對于可標準訪問的數(shù)據(jù)塊，不能定義各變量的保持性，保持性設置對于該數(shù)據(jù)塊的所有變量均有效；對于可優(yōu)化訪問的數(shù)據(jù)塊，可以定義各個變量的保持性;對于結構化數(shù)據(jù)類型的變量，保持性設置將始終應用于整個結構，無法對數(shù)據(jù)類型中的各個元素進行任何單獨的保持性設置。2024/10/22二知識講座6.3功能（FC）

功能(FC)是通常用于對一組輸入值執(zhí)行特定運算的代碼塊。FC將此運算結果存儲在存儲器位置。例如，可使用FC執(zhí)行標準運算和可重復使用的運算（例如數(shù)學計算）或者執(zhí)行工藝功能（如使用位邏輯運算執(zhí)行獨立的控制）。FC也可以在程序中的不同位置多次調用。此重復使用簡化了對經(jīng)常重復發(fā)生的任務的編程。FC不具有相關的背景數(shù)據(jù)塊(DB)。對于用于計算該運算的臨時數(shù)據(jù)，F(xiàn)C采用了局部數(shù)據(jù)堆棧。不保存臨時數(shù)據(jù)。要長期存儲數(shù)據(jù)，可將輸出值賦給全局存儲器位置，如M存儲器或全局DB。2024/10/22二知識講座6.3功能（FC）新建FC塊的步驟如下：（1）新建FC塊，在項目新建的PLC項目樹中，找到添加新塊，如圖6-2所示。命名以后設置塊編號，默認即可，若想改變選擇手動自定義塊編號即可，如圖6-3所示。圖6-2添加新塊2024/10/22二知識講座6.3功能（FC）圖6-3添加功能(FC)（1）新建FC塊，在項目新建的PLC項目樹中，找到添加新塊，如圖6-2所示。命名以后設置塊編號，默認即可，若想改變選擇手動自定義塊編號即可，如圖6-3所示。2024/10/22二知識講座6.3功能（FC）圖6-3添加功能(FC)（1）新建FC塊，在項目新建的PLC項目樹中，找到添加新塊，如圖6-2所示。命名以后設置塊編號，默認即可，若想改變選擇手動自定義塊編號即可，如圖6-3所示。2024/10/22二知識講座6.3功能（FC）（2）新建完成后，如圖6-4所示。雙擊打開功能一，點擊功能窗口的向下箭頭，定義輸入輸出的引腳，如圖6-5所示。圖6-4新建功能完成2024/10/22二知識講座6.3功能（FC）（2）新建完成后，如圖6-4所示。雙擊打開功能一，點擊功能窗口的向下箭頭，定義輸入輸出的引腳，如圖6-5所示。圖6-5放大功能窗口2024/10/22二知識講座6.3功能（FC）（3）功能窗口中的內容如圖6-6所示，有六大類，分別為Input、Output、Inout、Temp、Constant、Return，各引腳參數(shù)意義如表6-1所示。圖6-6功能窗口2024/10/22二知識講座6.3功能（FC）（3）功能窗口中的內容如圖6-6所示，有六大類，分別為Input、Output、Inout、Temp、Constant、Return，各引腳參數(shù)意義如表6-1所示。

表6-1FC塊引腳參數(shù)說明引腳名稱說

明Input（輸入）調用塊提供，該端口只能讀、不能寫Output（輸出）返回給調用塊程序執(zhí)行的結果，該端口只能寫、不能讀Inout（輸入/輸出）儲值由調用它的塊提供，塊程序執(zhí)行的結果返回給調用的塊。該端口既能讀、又能寫Temp（臨時數(shù)據(jù)）暫時保存在局部數(shù)據(jù)堆棧中的數(shù)據(jù)，只有在執(zhí)行塊時使用臨時數(shù)據(jù)，執(zhí)行完以后不保存，可能被覆蓋。該端口先賦值，后使用Return（返回值）屬于輸出參數(shù)Constant（常數(shù)）在聲明時指定值，程序中不能修改其值2024/10/22二知識講座6.3功能（FC）

在使用FC塊時，需要定義輸入輸出引腳。在這里以電機起保停電路為例作簡要介紹。第一引腳如圖6-7所示。圖6-7定義引腳2024/10/22二知識講座【應用舉例6.1】起保停電路,如圖6-8所示。在圖中啟動用常開觸點，停止用常閉觸點，不論在電路中使用的是常開或常閉觸點，觸點需要動作才能夠接通電路，即啟動按鈕閉合電路才能接通，常開觸點檢測到啟動按鈕閉合從而接通了電路，那么此時的常開觸點為讀值狀態(tài)，讀取啟動按鈕的狀態(tài)，同理常閉觸點是讀取停止的狀態(tài)。在自保持部分，回路接通后線圈得電，此時才能輸出，得電后把狀態(tài)寫入到輸出寄存器中，此過程為寫入值；自保持的常開觸點需要檢測“電機運行”的狀態(tài)以后才可以接通，形成自保持回路，因此“電機運行”在起保停過程中需要進行寫入值和讀取值。所以在定義引腳時，啟動和停止定義在Input中，“電機運行”定義在Inout中。圖6-8啟保停電路2024/10/22二知識講座圖6-9主程序調用FC塊在主程序中調用FC塊，如圖6-9所示。2024/10/22二知識講座6.4功能塊(FB)

功能塊是使用背景數(shù)據(jù)塊保存其參數(shù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)的代碼塊。FB具有位于數(shù)據(jù)塊(DB)或“背景”DB中的變量存儲器。背景DB提供與FB的實例（或調用）關聯(lián)的一塊存儲區(qū)并在FB完成后存儲數(shù)據(jù)，可將不同的背景DB與FB的不同調用進行關聯(lián)。通過背景數(shù)據(jù)塊可使用一個通用FB控制多個設備。通過使一個代碼塊對FB和背景數(shù)據(jù)塊進行調用來構建程序，然后CPU執(zhí)行該FB中的程序代碼，并將塊參數(shù)和靜態(tài)局部數(shù)據(jù)存儲在背景數(shù)據(jù)塊中，F(xiàn)B執(zhí)行完成后，CPU會返回到調用該FB的代碼塊中。背景數(shù)據(jù)塊保留該FB實例的值。隨后在同一掃描周期或其它掃描周期中調用該功能塊時可使用這些值。2024/10/22二知識講座6.4功能塊(FB)FB功能和FC功能最大的區(qū)別在于調用時的不同，F(xiàn)B在調用時必須生成一個背景數(shù)據(jù)塊去存放運算數(shù)據(jù)，F(xiàn)C在調用時不需要生成背景數(shù)據(jù)塊。FB塊相當于一個獨立的單元，只用給出啟動命令就可以執(zhí)行塊中的程序并輸出結果；FC塊相當于一個計算公式，即每一個數(shù)據(jù)都需要外部輸入或輸出，給定輸入?yún)?shù)運算后直接輸出給結果，數(shù)據(jù)存儲在外部接口變量中。2024/10/22二知識講座6.4功能塊(FB)圖6-10添加新塊新建FB塊，在項目新建的PLC項目樹中，找到添加新塊，如圖6-10所示。命名以后設置塊編號，默認即可，若想改變選擇手動自定義塊編號即可，如圖6-11所示。2024/10/22二知識講座6.4功能塊(FB)圖6-11新建功能塊新建FB塊，在項目新建的PLC項目樹中，找到添加新塊，如圖6-10所示。命名以后設置塊編號，默認即可，若想改變選擇手動自定義塊編號即可，如圖6-11所示。2024/10/22二知識講座6.4功能塊(FB)圖6-12打開功能塊新建完成后，如圖6-12所示。2024/10/22二知識講座6.4功能塊(FB)圖6-13功能窗口

功能窗口中的內容如圖6-13所示，有六大類，分別為Input、Output、Inout、Static、Temp、Constant。FB功能塊的接口和FC功能接口相比多了Static（靜態(tài)變量），靜態(tài)變量可讀可寫，沒有先后之分。Temp臨時變量需要先寫，然后再讀取變量中的值，temp在使用時必須一直賦值，當能流斷開自動恢復初始狀態(tài)。2024/10/22二知識講座6.4功能塊(FB)圖6-14定義引腳在使用FB功能塊時，需要定義輸入輸出引腳。在這里以電機防抖啟保停為例作簡要介紹。定義引腳如圖6-14所示。定時器定義在靜態(tài)變量中，F(xiàn)B功能塊使用靜態(tài)變量在背景數(shù)據(jù)塊中存儲靜態(tài)中間結果。塊會一直保留靜態(tài)數(shù)據(jù)，直到多個周期后被覆蓋。塊的名稱（此塊將其作為多重背景調用）也存儲在靜態(tài)局部數(shù)據(jù)中。保持定義在靜態(tài)變量中，按下啟動按鈕后保持線圈會一直接收到能流信號，此時RUN就可以直接定義在輸出中。2024/10/22二知識講座6.4功能塊(FB)圖6-15選擇變量圖6-16防抖起保停程序引腳定義完成后就可以編輯程序了，在塊中編寫程序和在主程序中編寫程序有一定的區(qū)別。在塊中使用變量時有兩種方式，第一種直接選中地址右側的目錄選擇，如圖6-15所示；第二種通過輸入的地址的方式給定變量，在手動輸入變量是首先需要輸入“#”再輸入變量名稱。編寫完成后的程序如圖6-16所示。2024/10/22二知識講座6.4功能塊(FB)

在實際應用中機械抖動和某些偶然情況會接通啟動按鈕，此時會發(fā)生不可控情況甚至安全事故，為了解決這個問題我們可以在電路中添加一個接通延時定時器，定時器時間設置為1秒，即按下按鈕的時間大于等于1秒是才會接通電路，如果只是輕微抖動并不會接通電路。2024/10/22二知識講座6.4功能塊(FB)圖6-17主程序調用FB塊在主程序中調用FB塊，調用時需要外部給定變量，上述定義的變量只是我們定義的引腳，其最終還是需要外部變量來存儲運算以后的結果。在調用塊是會自動生成數(shù)據(jù)塊，確定即可。調用情況如圖6-17所示。2024/10/22三工作任務任務

基于PLC的交通燈控制1.項目要求

有一交通燈控制系統(tǒng)，要求按下啟動按鈕，紅綠燈開始運行，南北方向紅燈亮20s，同時東西方向綠燈亮15s，15s后東西方向黃燈常亮3s，3s后以2HZ頻率閃爍2s；東西方向黃燈閃爍結束后，東西方向紅燈亮20s，同時南北方向綠燈亮15s，15s后南北方向黃燈常亮3s，3s后以2HZ頻率閃爍兩秒，循環(huán)執(zhí)行程序（如此循環(huán)）。按下停止按鈕，交通燈控制系統(tǒng)停止運行。2024/10/22三工作任務2.項目分析（1）按下啟動按鈕東西方向三個燈和南北方向三個燈按照邏輯關系運行，按下停止按鈕停止系統(tǒng)。即需要2個輸入點和6個輸出點，CPU1214DC/DC/DCPLC是14個輸入點，10個晶閘管輸出點的PLC，滿足項目要求，故選用CPU1214DC/DC/DCPLC

（2）南北方向紅燈亮20s，同時東西方向綠燈亮15s，15s后東西方向黃燈常亮3s，3s后以2HZ頻率閃爍2s；東西方向黃燈閃爍結束后，東西方向紅燈亮20s，同時南北方向綠燈亮15s，15s后南北方向黃燈常亮3s，3s后以2HZ頻率閃爍兩秒。時間共計40s，在不考慮南北、東西方向輸出的情況下需要實現(xiàn)的邏輯功能是一樣的，使用子程序編程更加方便，邏輯結構更清晰。（3）循環(huán)執(zhí)行程序，此時我們僅需要讓定時器自復位即可實現(xiàn)程序循環(huán)運行。2024/10/22四任務實施1.控制系統(tǒng)設計

控制系統(tǒng)流程圖如6-18所示。圖6-18控制系統(tǒng)流程圖2024/10/22四任務實施2.I/O地址分配輸入信號輸出信號輸入元件

作用輸入繼電器輸出元件作用輸出繼電器SB0啟動I0.0LED1南北向紅燈Q0.0SB1停止I0.1LED2南北向綠燈Q0.1

LED3南北向黃燈Q0.2

LED4東西向紅燈Q0.3

LED5東西向綠燈Q0.4

LED6東西向黃燈Q0.5表6-2交通燈控制系統(tǒng)I/O分配表2024/10/22四任務實施3.系統(tǒng)接線圖圖6-19控制系統(tǒng)接線圖2024/10/22四任務實施4.PLC程序設計圖6-20系統(tǒng)變量表（1）變量定義。變量表中的M0.0～M0.7是系統(tǒng)時鐘，以不同的頻率接通。其他變量如圖6-20所示。2024/10/22四任務實施4.PLC程序設計圖6-21新建FC子程序塊（2）子函數(shù)程序編寫。在項目樹程序塊選項中添加新塊，添加FC函數(shù)，命名為紅綠燈子程序，如圖6-21所示。2024/10/22四任務實施4.PLC程序設計圖6-22定義接口紅綠燈子程序FC1：雙擊FC1函數(shù)，塊接口定義如圖6-22所示。2024/10/22四任務實施FC1塊程序：程序段1：啟動塊后開始計時程序段2：運算程序及輸出“#定時器.ET”是程序段1中定時器的當前定時時間引腳。即當使能接通后定時器的定時時間在0s-20s內當前方向紅燈接通；0s-15s另一個方向的綠燈接通；35s-38s另一個方向黃燈接通；18s-20s另一個方向黃燈以2HZ頻率接通。2024/10/22四任務實施（3）主程序設計。圖6-23添加新塊

在編寫子程序時在Inout中定義了定時器，因為在主程序中調用FC塊時需要外部給定變量，保存運算數(shù)據(jù)，所以需要新建定時器專用數(shù)據(jù)塊存儲定時器的運算數(shù)據(jù)。

首先在項目樹中點擊添加新塊，如圖6-23所示。在添加新塊界面選擇數(shù)據(jù)塊，設置數(shù)據(jù)塊名稱為T2，數(shù)據(jù)塊類型選擇IEC-TIMER，如圖6-24所示。2024/10/22四任務實施圖6-24新建定時器專用數(shù)據(jù)塊

在編寫子程序時在Inout中定義了定時器，因為在主程序中調用FC塊時需要外部給定變量，保存運算數(shù)據(jù)，所以需要新建定時器專用數(shù)據(jù)塊存儲定時器的運算數(shù)據(jù)。

首先在項目樹中點擊添加新塊，如圖6-23所示。在添加新塊界面選擇數(shù)據(jù)塊，設置數(shù)據(jù)塊名稱為T2，數(shù)據(jù)塊類型選擇IEC-TIMER，如圖6-24所示。2024/10/22四任務實施圖6-25新建兩個專用數(shù)據(jù)塊

同樣的方法再新建一個定時器專