S7-1200编程指南
- 格式：docx
- 大小：341.12 KB
- 文档页数：7
-1-
S7-1200编程指南
PLC，programmable logic controller，可编程逻辑控制器
工作原理
CPU的目标
承载操作系统，组织与具体控制任务无关的所有功能。具体包括：
处理暖启动
刷新输入/输出映像
调用用户程序
检测中断事件
调用中断组织块
检测和处理错误
管理存储器
处理通信任务
CPU的工作模式
停止（stop），启动（startup），运行（running）；
启动（startup）：CPU从停止转换到运行时为启动模式。四个要点——清输入，始输出，启OB，排中断。具体为清理输入缓冲区（I区），初始化输出缓冲区（Q区），执行启动OB，排列中断队列，但不处理。注意，此时启动OB读取I区时结果为0，必须读取物理输入。
运行（running）：五个要点——写输出，写输入，行OB，自诊断，附断信。
具体为Q区写输出，输入写I区，执行用户程序，执行自诊断，如此循环。循环中任何时候都会处理中断和外来通信。
图 1
CPU的启动（startup）和工作（running）
停止（stop）：四个要点——停程序，禁输出，不刷新，仅通信诊断。
具体为停止执行用户OB，禁止输出或保持最后输出值，不刷新输入输出过程映像，仅仅处
-2-
理通信和自诊断。
CPU的工作方式
扫描式工作。
单片机是逐行工作，PLC是逐行扫描。逐行工作指下一指令的执行始于上一指令的结束，逐行扫描指每循环扫描所有指令并刷新变量。
CPU的扫描周期
自诊断—处理通信—读输入—执行用户程序—写输出。扫描周期是弹性的，多数情况越小越好，组态时可设置最大值，实际扫描周期超出最大值CPU报错。
编程基础
编程单位
代码块，具体分为以下几类：
组织块OB
操作系统与用户程序的接口，架构用户程序
功能块FB 附加背景数据块的子程序
功能FC 不附加背景数据块的子程序
背景数据块DB 保存FB的输入、输出变量、静态变量
全局数据块DB 存储用户数据，所有代码块共享
表 1 用户程序代码块
组织块OB（organization block）：由操作系统调用，OB间不可互相调用。OB可调用子函数如FB/FC。有程序循环组织块（扫描循环执行）、启动组织块（startup，启动时执行一次，默认编号100）、中断组织块。
功能FC（function）：子函数，一个扫描周期内执行完毕。
功能块FB（function block）：子函数，内部含有静态变量，须附加背景数据块DB，多数情况下需要多个扫描周期内执行完毕。
背景数据块DB/全局数据块DB（data block）：存储全局静态数据。
图 2 模块化编程结构
-3-
编程语言
梯形图（ladder diagram, LAD）：类似继电器电路图，由触点、线圈和方框表示的指令框组成。特别适合于数字量逻辑控制，直观易懂。假想“能流”（power flow）自上而下，自左而右。
图 3 梯形图示例
功能块图（function block diagram, FBD）：类似于输电的图形逻辑符号，用类似与或非门表示逻辑运算关系。
图 4 功能块图示例
结构化控制语言（structured control language）：类似于PASCAL、C语言的简化的高级语言。语言功能强于图形语言，可读性强于指令语言，适于编写算法复杂的程序，不如图形语言直观。
图 5 结构化控制语言示例
数据存储
过程映像输入（I）：可按照位、字节、字、双字访问。I0.0，IB0，IW0，ID0。
物理输入（I:P）：立即读取输入。
过程映像输出（Q）：可按照位、字节、字、双字访问。Q0.0，QB0，QW0，QD0。
物理输出（Q:P）：立即写输出。
位存储区（M）：全局性的，可保持，用于存储操作的中间状态或其它控制信息，可按照位、字节、字、双字访问。
临时局部存储区（L）：块的临时局部数据， CPU运行时自行分配。
数据块（DB）：可保持。
数据类型
用于指定数据元素大小以及如何解释数据。
基础数据类型：Bool（1 bit）、Byte（8 bit）、Word（16 bit）、Dword（32 bit）、USint（8 bit）、Sint（8 bit）、Uint（16 bit）、Int（16 bit）、UDint（32 bit）、Dint（32 bit）、Real（32 bit）、LReal（64 bit）、Sturct、数组。
-4-
时间和日期：Time（32位IEC时间，T#1d_2h_15m_30s_45ms）、Date（16位日期值，D#2009-12-31）、TOD（32位日时钟值，TOD#10:20:30.400）、DT（64位日期和时间值，DTL#2008-12-16-20:30:20.250）。
字符和字符串：char（8bit单个字符）、String（256个byte，存储最长254个字符），关于String特别说明如下，第一个字节存储最大字符串长度，第二个字节存储当前字符串长度：
表 2 String数据类型示例
PLC数据类型：可自定义在程序中多次使用的数据结构。
指针数据类型：pointer、any、variant（不占用存储器的任何空间）。
Any示例：P#DB 11.DBX 20.0 INT 10（DB11中从DBB 20.0开始的10个字）；
Any示例：P#M 20.0 BYTE 10（从MB20.0开始的10个字节）
Any示例：P#I 1.0 BOOL 1（输入I1.0）
数据片段访问
按位访问："".xn、""..xn。
按字节访问："".bn、""..bn。
按字访问："".wn、""..wn。
AT访问：以不同于原有变量数据类型的方式访问变量。如利用array of bool访问byte变量。具体步骤：
在待覆盖变量下方选择AT变量类型，编辑器随即创建该覆盖；
图 6 AT覆盖（1）
重命名AT变量名称，选择用于覆盖的新的数据类型、结构、数组。
图 7 AT覆盖（2）
编程准备
安装STEP7 Basic/Profession TIA Portal（eg. V13）；
RJ-45接口网线连接PC和S7-1200（eg. 1214C/DC/DC/DC）；
给S7-1200以及其他模块供电DC 24V。
一般步骤
新建项目；
组态硬件配置；特指硬件组态，指在设备和网络编辑器中生成一个与实际系统对应的虚拟系统，PLC模块的型号、订货号、版本、安装位置、设备通信连接、参数配置都应当与实际硬件系统完全相同。
编写用户程序；
编译和下载至S7-1200 CPU；
-5-
在线监测设备运行情况，调试修改。
指令
能流
能流流经某个具备EN和ENO的指令，并不一定代表该指令功能执行完成，只代表该扫描周期的扫描完成；
算数运算、bool变量操作等单扫描周期指令的ENO输出代表该指令执行完成。
单周期指令和多周期指令
单扫描周期指令将在本扫描周期内执行完毕；单扫描周期指令的循环操作也在本扫描周期内完成；多扫描周期指令的EN或者REQ只使能一个扫描周期，某些指令将不能成功执行；例如大多数的通信指令。
能流与扫描
FB/FC的EN端将为能流提供扫描通道，EN端断路，能流无扫描通路，内部变量将不再刷新，即该函数不再执行；当FB/FC的EN端总是使能，Enable输入断开，块内部仍有能流通路，相应变量会被扫描以致刷新；例见下图：
图 8 能流-内部扫描
图 9 能流-内部不扫描
前者FB12内部的变量总会被扫描，而后者在M3.0或DB_Valve.done为1时，内部变量不会被扫描；相应的，前者done变量将被下一扫描周期置0，而后者done置1后将因能流不通不能扫描而自行保持；
变量赋值顺序
变量被多次赋值时的先后顺序很重要。因为变量的值总会被最后执行动作更新，前面的值将被覆盖；例如下图：
-6-
程序初衷为当接受响应完成时ERR置位，或响应超时ERR置位。上述程序是可以完成正常功能的；但若二者互换，如下图：
接收超时时，ERR不会置位，因为rev_done为0，ERR被复位！
FB与FC的参数
FB块的输入输出形参存储于背景数据块中，在调用该FB时实参可选；
FB块的输入输出参数虽不是静态变量，但亦有保持功能，具体视程序而定；
FC块的输入输出参数是临时内存，必须指定实参才能运行
FC中临时（Temp）变量也不会自动清零
上升沿和下降沿的读取
单个扫描周期中，一个布尔变量的上升/下降沿只能读取一次；因为读取一次之后，其Pre变量已被立即刷新，后续的读取不能成功读到该变量的状态变化。
数组的使用
数组访问越界将导致CPU错误，ERR灯闪烁；
使用数组索引时（例如array[i]）一定要初始化，上电时该变量内存为随机分配，不一定为0；
SEND_PTP
EN是使能该命令的能流，REQ触发该命令的执行，上升沿和保持为1都只触发命令执行一次。
REV_PTP
使用自由口通信协议时，必须指定消息的开始和结束条件（Condition），保证正确、及时的发送和接收，否则会因非必要的延时而增大通信负载；RCV_CFG命令用于配置消息开始和结束条件。
Message timeout/Response timeout
message timeout是指从接收到第一个字符起的等待时间，该时间超出后将不再接收消息；response timeout是指从传送结束到接收到第一个字符之间的时间，超出该时间将不再接受消息，视为消息结束。
