第5章 PLC的软件设计

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第4章 PLC的软件设计
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工业自动 化技术
编码
STEP7编程基础
1. BCD码 ——用四位二进制数表示一位十进制数
BCD码 （四位二进制数） 0000 十进制数 0 BCD码 （四位二进制数） 0101 十进制数 5
0001
0010 0011 0100
1
2 3 4
0110
字 （Word）
双字 （Double Word）
无符号数
16#00~16#FF
16#0000~16#FFFF
16#00000000~16#FFFFFFFF
整数 实数 BCD码
—— —— ——
-32768 ~ +32767 —— -999 ~ +999
-2147483648 ~ 2147483647
正数 1.175495×10-38 ~ 3.402823×10+38 负数 -1.175495×10-38 ~ -3.402823×10+38
3．如果两个按钮同时按下，电动机的正反转要实现互锁。
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工业自动 化技术
编辑符号表
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工业自动 化技术
显示符号信息
绝对地址显示
符号显示
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工业自动 化技术
I
3． 4 位地址 字节地址 区域标识符
7 字节0 字节1 字节2 字节3 字节4 字节5 字节6 字节7
6
5
4
3
2
1
0
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工业自动 化技术
存储区的寻址方式
字节寻址、字寻址、双字寻址—— 对数据存储区以1个字节或2个字节或4个 字节为单位进行一次读写访问 格式—— 标识符 数据长度类型 字节起始地址
FC5 配方A
2. 模块化编程设计 当工程项目比较大时，可以将大项目分解成多个子项目，由不 同的人员编写相应的子程序块，在OB1中调用，最终多人合作完成 项目的设计与调试。
OB1
主程序
FC10 配方B
FC15 混料、加工
FC20 包装、输出
3. 参数化编程设计 如果项目中多处使用的控制程序指令相同，只是程序中所用的 地址不同，为了避免重复编写相同的指令，减少程序量，可以编写 带形参的函数，在每次调用时赋不同的实参。参数化编程设计有利
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工业自动 化技术
CPU支持的程序块
CPU的性能数据
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工业自动 化技术
程序结构形式
1. 线性编程设计
将用户的所有指令均放在OB1中，从第一条到最后一条顺序执行。这种方式适用于一个人完成
的小项目，不适合多人合作设计和程序调试。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 共10个 0 1 共2个
在对计算机的位数长度进行描述时，定义了下列术语： 位（Bit）—— 1位二进制数称为一个位 字节（Byte）—— 8位二进制数称为一个字节 字（Word）—— 2个字节称为一个字，占16位
双字（Double Word）—— 2个字称为一个双字，占32位
QW
QD M MB MW MD DBX DBB DBW DBD PIB PIW PID PQB PQW PQD
QW6
QD10 M10.3 MB30 MW32 MD34 DBX3.4 DBB3 DBW6 DBD8 PIB50 PIW62 PID86 PQB99 PQW106 PQD168
位存储器区
数据块
Q 4.3
或
S3 (I 0.2) S4 (I 0.3)
I0.2
Q 4.2
I0.3
L3 (Q 4.2)
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工业自动 化技术
赋值，置位，复位指令
I 1.1 I 1.2
赋值
Q 4.1 ( )
注意：
I 1.3 I 1.4
置位
Q 4.2 (S)
置位和复位指令 并不意味着永远具有 保持性，如果后面有 其他赋值指令是会改 变其状态。
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工业自动 化技术
在OB1中调用块
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工业自动 化技术
块的保存
当前项目的路径
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下载块到 PLC
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符号选择器
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符号表的导入和导出
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工业自动 化技术
任务4 编辑项目的符号表
根据硬件设计的 I/O 分配表和数据处理占用的内存单元，物料自 动灌装生产线项目部分地址单元的符号表见表 5-5 ，在符号编辑器中
-9999999 ~ +9999999
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工业自动 化技术
S7-300/400的内部资源
装载存储器
（新型 S7-300CPU 由 MMC 卡替代） 所有下载的 OB ， FC ， FB ， DB和系统数据
系统存储器区
输入过程映象区PII 输出过程映象区PQI 位存储器M 定时器T
I0.1 I0.2 M0.3 Q5.0
M0.4
EN IN1 IN2
OUT
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工业自动 化技术
梯形图的触点符号与电气图中的触点符号的差异
PLC
SB1 I0.0 SB2 I0.1 FR KM Q8.5
M 24V
L ~220V
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STEP7编程语言
语句表STL（Statement List）
功能块图FBD（Function Block Diagram）
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程序结构设计——程序块类型
（1）组织块OB（Organization Block）——操作系统与用户程序之间的接口，只有在OB 中编写的指令或调用的程序块才能被CPU的操作系统执行。 （ 2）功能 FC（ Function） ——由用户自己编写的子程序块或带形参的函数，可以被其它 程序块（OB、FC和FB）调用。
编程逻辑错误在生成和调式时未发现过程故障传感器执行器电缆故障监视修改变量故障诊断工业自动化技术2021127plc的软件设计92144cpu的系统诊断功能cpu模块cpu诊断检查系统错误程序诊断检查错误诊断中断错误ob诊断缓冲区系统状态表诊断信息具有诊断功能的模板检查错误并产生诊断中断工业自动化技术2021127plc的软件设计93144启动模块信息工具simaticmanagerladstlfbd编辑器工业自动化技术2021127plc的软件设计94144诊断缓冲器中的错误信息在线打开出错的程序块工业自动化技术2021127plc的软件设计95144常见故障显示信息序号fc不存在被调用的程序块未下载访问了不存在的io地址地址访问错误bcd码转换错误输入了非bcd码值db不存在访问了不存在的数据块访问地址长度出错访问了不存在的数据块地址工业自动化技术2021127plc的软件设计96144硬件诊断定义硬件诊断的显示方式启动硬件诊断工具工业自动化技术2021127plc的软件设计97144硬件诊断信息工业自动化技术2021127plc的软件设计98144显示参考数据simaticmanagerladstlfbd编辑器工业自动化技术2021127plc的软件设计99144显示程序结构工业自动化技术2021127plc的软件设计100144内部资源占用情况iqmtc利用资源占用情况窗口查找错误工业自动化技术2021127plc的软件设计101144显示交叉参考表利用交叉参考表修改块工业自动化技术2021127plc的软件设计102144地址定位功能工业自动化技术2021127plc的软件设计103144未使用的符号无符号的地址工业自动化技术2021127plc的软件设计104144重新接线信号模板前连接器失效的通道85可用的通道工业自动化技术2021127plc的软件设计105144用simatic管理器实现重新接线设置绝对地址优先工业自动化技术2021127plc的软件设计106144输入重新接线地址工业自动化技术2021127plc的软件设计107144用simatic管理器重新接线丢失地址的符号信息重新接线结果重新下载程序块重新接线的报告工业自动化技术2021127plc的软件设计108144用符号优先重新接线设置符号优先工业自动化技术2021127plc的软件设计109144在符号表中修改地址修改前修改后工业自
工作存储器
与运行有关的 OB，FC， FB，DB
计数器C 局域数据区L
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工业自动 化技术
CPU存储器区的信息
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工业自动 化技术
存储区的寻址方式
位寻址—— 位寻址是对存储器中的某一位进行读写访问。 格 式—— 标识符 字节地址．位地址 例 如—— 访问输入过程映象区中的第3字节第4位，地址表示为：
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工业自动 化技术
程序块的编辑
新建用户程序块
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工业自动 化技术
LAD/STL/FBD编辑器
变量声明表
程序元素 代码区
细节窗口
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工业自动 化技术
切换编程语言
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OB 1 主程 序
FC60 搅拌Байду номын сангаас控制
FC70产品输出
于对常用功能进行标准化设计，减少重复劳动。
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程序块的嵌套调用
操作系统 循环 定时 过程 故障
DB
DB
FB带背景数据块
FC OB 组织块 FB
FB
SFC
FC
SFB
可嵌套程序块的数目（嵌套深度）取决于CPU的型号，S7-300CPU支持8层 （对CPU 318为16层），S7-400 CPU支持24层。
监视程序运行
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工业自动 化技术
任务3 设计手动运行程序
编写手动运行程序FC20，控制传送带点动正向或反向运行的程序。 1 ．按下操作面板上的正向点动按钮 I0.2 ，控制传送带的电动机正向转动 Q8.5=1。 2 ．按下操作面板上的反向点动按钮 I0.3 ，控制传送带的电动机反向转动 Q8.6=1。
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存储区的寻址方式
存 储 区 可访问的地址单元 位 输入过程映象区 字节 字 双字 位 输出过程映象区 字节 地址标识符 I IB IW ID Q QB I0.0 IB1 IW2 ID0 Q8.5 QB5 举 例
字
双字 位 字节 字 双字 位 字节 字 双字 字节
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STEP7编程基础
数据类型及表示格式 常数的表示格式
数制和代码 二进制 十六进制 十进制 BCD码 ASCII码 表示格式 2# 数据 16# 数据 ±整数.小数 16# 数据 ‘字符’ 实例 2#11010101 16#38AC，16#1000 123.456，-456.321 16#123， 16#123 ‘T’、‘TEXT’、‘Show result’
0111 1000 1001
6
7 8 9
2. ASCII码 （American Standard Coded for Information Interchange）——美国信 息交换标准代码。ASCII码由8位二进制数组成，最高位一般用于奇偶校验，其余7 位代表128个字符编码。
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（3）功能块FB（Function Block）——由用户自己编写的子程序块或带形参的函数，可以
被其它程序块（ OB、FC和 FB）调用。与 FC不同的是FB拥有自己的称为背景数据块的数 据存储区，常用于编写复杂功能的函数，例如闭环控制任务。 （4）系统功能SFC（System Function） ——已经固化在CPU中厂家预先编好的带形参的 函数，提供一些系统级的调用功能，例如通讯功能等。 （5）系统功能块SFB（System Function Block）——已经固化在CPU中厂家预先编好的带 形参的函数，但并不包含背景数据块DB，在调用时需要生成相应的背景数据块。 （6）数据块DB（Data Block）——用户定义的存放数据的区域。
定义符号名称。
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工业自动 化技术 逻辑与（AND）， 或（OR），异或（XOR）指令
电路图
指令
S1 (I 0.0)
I0.0
I0.1
Q 4.0 Q 4.1 I 0.4
异 或
与
S2 (I 0.1)
I 0.5
L1 (Q 4.0)
L2 (Q 4.1)
I 0.4 I 0.5
外设输入/输出区
字 双字 字节
外设输入/输出区
字 双字
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STEP7编程语言
梯形图LAD（Ladder Diagram）
名 称 1闭合触点 （常开触点） 触点 0闭合触点 （常闭触点） 线圈 数据处理指令 母线 |—……—| 梯形图符号
工业自动 化技术
STEP7编程基础
数制
数 制 十进制 （Decimal） 二进制 （Binary） 十六进制 （Hexadecimal） 数 码 基数 10 2 计数规则 逢十进一 逢二进一 123，789 二进制数1101110的值为十进制数110 （= 1×26+1×25+1×23+1×22+1×21） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 共16个 16 逢十六进一 二进制数01101110可表示为十六进制数6E 其值为十进制数110（= 6×161+14×160） 举 例
注意：用十六进制数表示BCD码时，不能出现16#5A等非BCD码。
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工业自动 化技术
STEP7编程基础
数据类型及表示格式 变量的数据类型、长度及范围
数据长度
数据类型
位 （Bit） 1/0或 TURE/ FALSE —— —— ——