PLC程序设计基础.ppt
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PLCPLC程序程序设计基础设计基础第第3章章PLC主要内容主要内容一、PLC的编程语言和程序结构二、数据类型与寻址方式三、位逻辑指令四、定时器和计数器指令一、PLC的编程语言和程序结构PLC的用户程序是设计人员根据控制系统的工艺控制要求,通过PLC编程语言的编制设计的。
根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准(IEC1131-3)。
梯形图语言(LD)PLC的编程语言包括以下五种:
顺序功能图语言(SFC)结构化文本(ST)功能块图(FBD)指令表语言(STL)梯形图语言(LD)梯形图语言是PLC程序设计中最常用的编程语言。
它是与继电器线路类似的一种编程语言。
由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉,因此,梯形图编程语言得到了广泛的欢迎和应用。
梯形图编程语言的特点是:
与电气操作原理图相对应,具有直观性和对应性;与原有继电器控制相一致,电气设计人员易于掌握。
梯形图编程语言与原有的继电器控制的不同点是,梯形图中的能流不是实际意义的电流,内部的继电器也不是实际存在的继电器,应用时,需要与原有继电器控制的概念区别对待。
下图分别是交流异步电动机直接启动控制电路图和采用PLC控制的程序梯形图。
指令表语言(STL)指令表语言是与汇编语言类似的一种助记符编程语言,和汇编语言一样由操作码和操作数组成。
在无计算机的情况下,适合采用PLC手持编程器对用户程序进行编制。
同时,指令表编程语言与梯形图编程语言一一对应,在PLC编程软件下可以相互转换。
指令表语言的特点是:
采用助记符表示操作功能,具有容易记忆,便于掌握;在手持编程器的键盘上采用助记符表示,便于操作,可在无计算机的场合进行编程设计;与梯形图有一一对应关系。
其特点与梯形图语言基本一致。
功能块图语言(FBD)功能块图语言是与数字逻辑电路类似的一种PLC编程语言。
采用功能模块图的形式来表示模块所具有的功能,不同的功能模块有不同的功能。
功能块图语言特点:
以功能块为单位,分析理解控制方案简单容易;功能块是用图形的形式表达功能,直观性强,对于具有数字逻辑电路基础的设计人员很容易掌握的编程;对规模大、控制逻辑关系复杂的控制系统,由于功能块图能够清楚表达功能关系,使编程调试时间大大减少。
顺序功能图语言(SFC)顺序功能图语言是为了满足顺序逻辑控制而设计的编程语言。
编程时将顺序流程动作的过程分成步和转换条件,根据转移条件对控制系统的功能流程顺序进行分配,一步一步的按照顺序动作。
每一步代表一个控制功能任务,用方框表示。
在方框内含有用于完成相应控制功能任务的梯形图逻辑。
这种编程语言使程序结构清晰,易于阅读及维护,大大减轻编程的工作量,缩短编程和调试时间。
用于系统的规模校大,程序关系较复杂的场合。
顺序功能图编程语言特点:
以功能为主线,按照功能流程的顺序分配,条理清楚,便于对用户程序理解;避免梯形图或其他语言不能顺序动作的缺陷,同时也避免了用梯形图语言对顺序动作编程时,由于机械互锁造成用户程序结构复杂、难以理解的缺陷;用户程序扫描时间也大大缩短。
结构化文本语言是用结构化的描述文本来描述程序的一种编程语言。
它是类似于高级语言的一种编程语言。
在大中型的PLC系统中,常采用结构化文本来描述控制系统中各个变量的关系。
主要用于其他编程语言较难实现的用户程序编制。
结构化文本语言(ST)注意!
S7-200没有没有结构化文本语言结构化文本编程语言特点:
采用高级语言进行编程,可以完成较复杂的控制运算;需要有一定的计算机高级语言的知识和编程技巧,对工程设计人员要求较高。
直观性和操作性较差。
不同型号的PLC编程软件对以上五种编程语言的支持种类是不同的,早期的PLC仅仅支持梯形图编程语言和指令表编程语言。
目前的PLC对梯形图(梯形图(LD)、指)、指令表(令表(STL)、功能模块图()、功能模块图(FBD)编程语言都以支持。
S7-200的程序结构:
主程序子程序中断程序中断程序可到128个,名称为INT0INT127。
中断方式有I/O中断、时基中断、通信中断中断、时基中断、通信中断等,当CPU响应中断时,可执行中断程序。
主程序只有一一个,名称为OB1,可以改名。
子程序可到64个,名称为SBR0SBR63。
子程序可由子程序或中断程序调用。
二、数据类型与寻址方式
(一)
(一)数制数制(二
(二)数据类型数据类型(三)存储区(三)存储区(四(四)直接寻址和间接寻直接寻址和间接寻址址1用用1位二进制数表示数字量位二进制数表示数字量二进制数的二进制数的1位位只能为只能为0和和1。
用。
用1位二进制数来表位二进制数来表示开关量的两种不同的状态,示开关量的两种不同的状态,线圈通电线圈通电、常开触常开触点接通点接通、常闭触点断开常闭触点断开为为1状态(状态(ON),反之为),反之为0状态(状态(OFF)。
二进制位的)。
二进制位的数据类型为数据类型为BOOL(布尔)型。
(布尔)型。
2多多位位二二进进制制数数:
2#1010123022121020103十六进制数:
用于简化二进制数的表示方法,十六进制数:
用于简化二进制数的表示方法,“逢逢16进进1”,用,用09和和AF来表示来表示16个数,个数,16#2F对应的十进制数为对应的十进制数为21611516047。
(一)数制
(一)数制44BCDBCD码(码(BinaryCodedDecimalBinaryCodedDecimal)是各位)是各位按二进制编码的十进制数,按二进制编码的十进制数,“逢逢1010进进11”。
用用44位二进制数来表示位二进制数来表示11位十进制数,每一位十进制数,每一位只能是位只能是2#00002#00002#10012#1001。
用用16#16#表示表示BCDBCD码码,44位位BCDBCD码对应于码对应于1616位位二进制数,允许范围为二进制数,允许范围为16#999916#999916#16#00000000。
55负数的表示方法负数的表示方法用二进制补码表示有符号数,最高位为符用二进制补码表示有符号数,最高位为符号位,最高位为符号位,最高位为号位,最高位为符号位,最高位为00时为正时为正数,反之为负数。
数,反之为负数。
用二进制补码来表示有符号数,正数的补码用二进制补码来表示有符号数,正数的补码是它本身,最大的是它本身,最大的1616位二进制正数为位二进制正数为2#011111112#011111111111111111111111即即16#7FFF16#7FFF(3276732767)。
)。
将正数的补码逐位取反(将正数的补码逐位取反(00变为变为11,11变为变为00)后加后加11,得到绝对值与它相同的负数的补,得到绝对值与它相同的负数的补码。
例如将码。
例如将11581158的补码的补码2#0000010010002#00000100100001100110逐位取反后加逐位取反后加11,得到,得到11581158的补码的补码11111011011110101111101101111010。
(二)
(二)数据类型数据类型1位位二进制二进制位(位(bit)的数据类型为)的数据类型为BOOL(布尔)。
(布尔)。
I3.2中的中的I表示输入,表示输入,3是字节地址,是字节地址,2是字节中的是字节中的位地址(位地址(07)。
)。
2字节字节一个字节(一个字节(Byte)由)由8个位数据组成,个位数据组成,IB3由由I3.0I3.7这这8位组成。
位组成。
3字和双字字和双字相相邻邻的的两两个个字字节节组组成成一一个个字字(Word),相相邻邻的的两两个个字字或或4个个字字节节组组成成一一个个双双字字(DoubleWord)。
以以起起始始字字节节的的地地址址作作为为字字和和双双字字的的地地址址。
起起始始字字节为最高位的字节。
节为最高位的字节。
字节、字和双字都是无符号数,它们的数值用字节、字和双字都是无符号数,它们的数值用16#表示。
表示。
用用VB100的地址编号作为的地址编号作为VW100和和VD100的地址编号。
的地址编号。
组成字和双字的组成字和双字的编号最小的字节编号最小的字节VB100为为VW100和和VD100的最高位字节的最高位字节。
I、Q、V、M、S、SM、L均可以按位、字节、字和双字来存取。
均可以按位、字节、字和双字来存取。
416位位整整数数INT和和32位位双双整整数数DINT都都是是有有符符号号数数。
最最高高位位为为符号位。
符号位。
532位位浮浮点点数数(REAL,实实数数)可可以以表表示示为为1.m2E,标标准准格格式式的的浮浮点点数数的的最最高高位位为为符符号号位位,指指数数e=E+127为为8位位正正整整数数。
第第022位位是是尾数的小数部分尾数的小数部分m,第第2330位位是指数是指数部分部分e。
在在编编程程软软件件中中,用用小小数数表表示示浮浮点点数数。
浮浮点点数数的的精精度度相相当当于于7位位十进制数。
十进制数。
6ASCII码码字字符符:
美美国国信信息息交交换换标标准准代代码码。
用用单单引引号号表表示示,例如例如AB12。
28常数的表示方法举例常数的表示方法举例十进制整数:
十进制整数:
2004720047;十六进制数:
;十六进制数:
16#3A8D16#3A8D;二;二进制数:
进制数:
2#100110112#10011011;浮点数:
;浮点数:
50.050.0;ASCIIASCII码:
码:
AB12AB12;字符串:
;字符串:
”LINE2LINE2”。
II、QQ、VV、MM、SS、SMSM和和LL存储器区均可以按位、字存储器区均可以按位、字节、字和双字来访问节、字和双字来访问。
77字符串的数据类型为字符串的数据类型为STRINGSTRING,由若干个,由若干个ASCIIASCII码码字符组成,第一个字节是字符串的长度(字符组成,第一个字节是字符串的长度(00254254),),后面的每个字符占一个字节。
字符串用双引号表示,后面的每个字符占一个字节。
字符串用双引号表示,例如例如”LINE2LINE2”。
输入映像寄存器的标识符为I,在每个扫描的周期的开始,CPU对输入点进行采样,并将采样值存于输入映像寄存器中。
输入映像寄存器(I)(三)三)存储区存储区输出映像寄存器的标识符为Q,在扫描周期的末尾,CPU将输出映像寄存器的数据传送给输出模块,再由后者驱动外部负载。
输出映像寄存器(Q)变量存储器(V)在程序执行过程中存放中间结果,或用来保存与工序或任务有关的其它数据。
位存储器(M)区内部存储器标志位(M0.0M31.7)用来保存控制继电器的中间操作状态或其它控制信息。
定时器(T)特殊存储器(SM)标志位特殊存储器用于CPU与用户之间交换信息。
局部存储器(L)区S7-200有64个字节的局部存储器,其中60个可以作为暂时寄存器,或给子程序传递参数。
定时器相当于继电器控制系统中的时间继电器。
计数器用来累计其计数输入端脉冲电平由低到高的次数。
计数器(C)顺序控制继电器(S)顺序控制继电器(SCR)位用于组织机器的顺序操作。
模拟量输入(AI)S7-200的模拟量输入电路将现实世界连续变化的模拟量(如温度、压力、电流、电压等)电信号用A/D转换器转换为1个字长(16位)的数字量,用区域标识符AI、数据长度(W)和字节的起始地址来表示模拟量的输入地址。
S7-200的模拟量输出电路将1个字长的数字用D/A转换器转换为标准模拟量,用区域标识符AQ、数据长度(W)和字节的起始地址来表示存储模拟量输出的地址。
模拟量输出(AQ)高速计数器用来累计比CPU的扫描速率更快的事件,其当前值和设定值为32位有符号整数,当前值为只读数据。
累加器(AC0AC3)32位,可以按字节、字和双字来访问累加器中的数据。
按字节、字只能访问累加器的低8位或低16位。
高速计数器(HC)将信息存储在存储器中,存储单元按字节进行编址,无论寻址的是何种数据类型,通常应直接指出元件名称及其所在存储区域内的字节地址,并且每个单元都有唯一的地址,这种寻址方式称为直接寻址。
直接寻址(四)直接寻址和间接寻址(四)直接寻
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