西門子模塊6ES7322-1BL00-0AA0

PLC的控制方式屬于存儲(chǔ)程序控制，其控制功能是通過存放在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，若要對(duì)控制功能作必要修改，只需改變控制程序即可，這就實(shí)現(xiàn)了控制的軟件化?？删幊炭刂破鞯膬?yōu)點(diǎn)在于"可"字，從軟件來(lái)講，其控制程序可編輯、可修改；從硬件上講，其外部設(shè)備配置可變。構(gòu)建一個(gè)PLC控制系統(tǒng)的重心就在于控制程序的編制，但外部設(shè)備的選用也將對(duì)程序的編制產(chǎn)生影響。因此在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際需要，硬、軟件綜合考慮。本文就硬、軟兩方面，選取梯形圖為編程語(yǔ)言，以松下電工FPO-C32型PLC為例，對(duì)PLC使用過程中易出現(xiàn)的幾個(gè)問題及解決方法進(jìn)行了分析。

    一、外部輸入設(shè)備的選用與PLC輸入繼電器的使用

    1. 外部輸入信號(hào)的采集

    PLC的外部設(shè)備主要是指控制系統(tǒng)中的輸入輸出設(shè)備，其中輸人設(shè)備是對(duì)系統(tǒng)發(fā)出各種控制信號(hào)的主令電器，在編寫控制程序時(shí)必須注意外部輸入設(shè)備使用的是常開還是常閉觸點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行程序編制。否則易出現(xiàn)控制錯(cuò)誤。

    在PLC內(nèi)部存儲(chǔ)器中有于輸入狀態(tài)存儲(chǔ)的輸入繼電器區(qū)，各輸入設(shè)備（開關(guān)、按鈕、行程開關(guān)或傳感器信號(hào)）的狀態(tài)經(jīng)由輸入接口電路存儲(chǔ)在該區(qū)域內(nèi)，每個(gè)輸入繼電器可存儲(chǔ)一個(gè)輸入設(shè)備狀態(tài)。PLC中使用的"繼電器"并非實(shí)體繼電器，而是"軟繼電器"，可提供無(wú)數(shù)個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)用于編程。每個(gè)"軟繼電器"僅對(duì)應(yīng)PLC存儲(chǔ)單元中的一位（bit），該位狀態(tài)為"1"，表示該"軟繼電器線圈"通電，則程序中所有該繼電器的觸點(diǎn)都動(dòng)作。輸入繼電器作為PLC接收外部主令信號(hào)的器件，通過接線與外部輸入設(shè)備相聯(lián)系，其"線圈"狀態(tài)只能由外部輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)。輸入信號(hào)的采集工作示意圖如圖1。

輸入繼電器線圈其狀態(tài)取決于外部設(shè)備狀態(tài)

  PLC輸入信號(hào)采集示意圖

    圖1中，輸入設(shè)備選用的是按鈕SB0的常閉觸點(diǎn)，輸入繼電器X0的線圈狀態(tài)取決于SB0的狀態(tài)。該按鈕未按下時(shí)，輸入繼電器X0線圈狀態(tài)為"1"通電狀態(tài)，程序中所有X0觸點(diǎn)均動(dòng)作，即常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開；若按下該按鈕，則輸入繼電器X0線圈狀態(tài)為"0"斷電狀態(tài)，程序中所有X0觸點(diǎn)均恢復(fù)常態(tài)。如果輸入繼電器連接的輸入設(shè)備是按鈕SB0的常開觸點(diǎn)，則情況恰好相反：在該按鈕未按下時(shí)，輸入繼電器X0線圈狀態(tài)為"0"斷電狀態(tài)，程序中所有X0觸點(diǎn)均不動(dòng)作；若按下該按鈕，輸入繼電器X0線圈狀態(tài)為"1"通電狀態(tài)，程序中所有X0觸點(diǎn)均動(dòng)作。

    2. 停車按鈕使用常閉型

    由于PLC在運(yùn)行程序判別觸點(diǎn)通斷狀態(tài)時(shí)，只取決于其內(nèi)存中輸入繼電器線圈的狀態(tài)，并不直接識(shí)別外部設(shè)備，因此編程時(shí)，外部設(shè)備的選用與程序中的觸點(diǎn)類型密切相關(guān)。這是一個(gè)在對(duì)照電氣控制原理圖進(jìn)行PLC編程時(shí)易出現(xiàn)的問題。典型的例子是基本控制--"起保?？刂?中的停車控制。

圖2 "起保?？刂?電氣原理圖

    圖2為"起保?？刂?電氣原理圖，在該系統(tǒng)中，按鈕SB0用于停車控制，因此使用其常閉觸點(diǎn)串聯(lián)于控制線路。SBl為起動(dòng)按鈕，使用其常開觸點(diǎn)。若使用相同的設(shè)備（即停車SB0用常閉觸點(diǎn)，起動(dòng)SBl用常開觸點(diǎn)），利用PLC進(jìn)行該控制，則需編程梯形圖程序（圖3）：

圖3 "起保?？刂?梯形圖程序（停車按鈕使用常閉觸點(diǎn)）

I/O分配：SB0--X0，SBl--Xl，輸出Y0

    該梯形圖中停車信號(hào)X0使用的是常開觸點(diǎn)串聯(lián)在控制線路中，這是因?yàn)橥獠客＼囋O(shè)備選取按鈕常閉觸點(diǎn)所致，不操作該按鈕，則輸出Y0正常接通，若按下該按鈕，輸出Y0斷電。

    3. 停車按鈕使用常開型

    若希望編制出符合我們平時(shí)閱讀習(xí)慣的梯形圖程序（圖4），則在選用外部停車設(shè)備時(shí)需使用按鈕SB0的常開觸點(diǎn)與X0相連。

圖4 "起保?？刂?梯形圖程序（停車按鈕使用常開觸點(diǎn)）

I/O分配：SB0--X0，SBl--Xl，輸出Y0

    圖3、4梯形圖完成相同的控制功能，程序中停車信號(hào)X0使用的觸點(diǎn)類型卻不相同，其原因就是連接在輸入繼電器X0上的外部停車按鈕觸點(diǎn)類型選用不同。圖4所示梯形圖程序更加符合我們的閱讀習(xí)慣，也更易分析其邏輯控制功能，因此在PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)中，外部開關(guān)、按鈕無(wú)論用于起動(dòng)還是停車，一般都選用常開型，這是一個(gè)在使用PLC時(shí)需要格外注意的問題。

    二、PLC的"串行"運(yùn)行方式與控制程序的編制

    PLC與繼電接觸器控制的重要區(qū)別之一就是工作方式不同。繼電接觸器控制系統(tǒng)是按"并行"方式工作的，也就是說(shuō)是按同時(shí)執(zhí)行的方式工作的，只要形成電流通路，就可能有幾個(gè)電器同時(shí)動(dòng)作。而PLC是以"串行"方式工作的，PLC在循環(huán)執(zhí)行程序時(shí)，是按照語(yǔ)句的書寫順序自上而下進(jìn)行邏輯運(yùn)算，而前面邏輯運(yùn)算的結(jié)果會(huì)影響后面語(yǔ)句的邏輯運(yùn)算結(jié)果。因此梯形圖編程時(shí)，各語(yǔ)句的位置也會(huì)對(duì)控制功能產(chǎn)生關(guān)鍵影響。例如：

5 程序1

    程序1調(diào)試結(jié)果：X0接通3次，Y3接通，X0再接通1次，Y3斷開。

6 程序2

    程序2程序調(diào)試結(jié)果．X0接通3次，Y3接通即斷開。

    上面兩個(gè)程序中，輸出Y3、計(jì)數(shù)器CTl02及內(nèi)部通用繼電器R0前面的邏輯條件均相同，僅僅是計(jì)數(shù)器CTl02所在語(yǔ)句位置發(fā)生了變化，而兩段程序的運(yùn)行結(jié)果就截然不同。這是因?yàn)镃Tl02對(duì)輸出Y3的影響方式發(fā)生了變化。執(zhí)行段程序時(shí)，將首先判斷輸出Y3的狀態(tài)，再判斷CTl02的狀態(tài)，CTl02的狀態(tài)變化只能在下一個(gè)掃描周期對(duì)Y3產(chǎn)生影響；而執(zhí)行第二段程序時(shí)，將首先判斷CTl02的狀態(tài)，再判斷輸出Y3的狀態(tài)，CTl02的狀態(tài)變化將在該掃描周期直接影響Y3的狀態(tài)。

從以上討論可以得出，由于PLC采用"串行"工作方式，所以即使是同一元件，在梯形圖中所處的位置不同，其工作狀態(tài)也會(huì)有所不同，因此在利用梯形圖進(jìn)行控制程序編制時(shí)，應(yīng)對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行充分分析，合理安排各編程元件的位置，才能夠更為準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)控制

S7-300 CPU的組態(tài)編程
S7-300帶PN接口的CPU支持ISO on TCP通信功能，通過該集成以太網(wǎng)接口組態(tài)ISO on TCP通信時(shí)，只能使用開放式通信的功能塊，這些的功能塊可以在STEP7 “ 通訊塊"的 “標(biāo)準(zhǔn)庫(kù) "中找到，如圖13所示。

圖13 S7-300 CPU通信指令庫(kù)

庫(kù)中提供了下列通信功能塊：
′> FB 65 "TCON"，用于建立連接，連接時(shí)需要UDT65來(lái)提供參數(shù)
> FB 66 "TDISCON"，用于終止連接
> FB 63 "TSEND"，用于發(fā)送數(shù)據(jù)到S7站點(diǎn)、S5站點(diǎn)、PC站或者第三方設(shè)備
> FB 64 "TRCV" 用于從S7站點(diǎn)、S5站點(diǎn)、PC站或者第三方設(shè)備接收數(shù)據(jù)

要通過CPU 的 集成PN 接口實(shí)現(xiàn)開放的ISO on TCP通信，不能在Netpro網(wǎng)絡(luò)組態(tài)中直接建立連接，必須通過程序每個(gè)連接的參數(shù)。用于通信的FB標(biāo)準(zhǔn)功能塊，請(qǐng)參見附件提供的例程 "Sample_1 ( 50 KB ) " 或參考下載中心文檔《A0284 使用西門子PLC集成的PN口實(shí)現(xiàn)S5 兼容通信使用入門》提供的例程。下載鏈接：80490650

從附件提供的例程 "Sample_1 ( 50 KB ) " 中將把需要的程序塊拷貝到新建的項(xiàng)目中，包括：
> UDT 65 "TCON_PAR"，存放用戶通信參數(shù)
> FB420 "SET_ISO_ENDPOINT" ，用于修改UDT65內(nèi)通信對(duì)象參數(shù)
> FC21， 被FB420調(diào)用
隨后，使用通信功能塊 FB65 "TCON"、FB66 "TDISCON"、FB63 "TSEND" 和 FB64 "TRCV" 完成程序的編寫。

4.1創(chuàng)建新項(xiàng)目

1、打開STEP7，新建一個(gè)項(xiàng)目
2、在項(xiàng)目中插入一個(gè)SIMATIC 300的站
3、組態(tài)硬件，插入一個(gè)CPU317-2PN/DP的CPU，并為PN接口分配IP地址“192.168.0.3"，如圖14所示。同時(shí)，在CPU的“Cycle/Clock Memory"屬性頁(yè)中MB0為時(shí)鐘存儲(chǔ)器，在程序中可以使用M0.3（2Hz 的時(shí)鐘脈沖）去自動(dòng)激活發(fā)送任務(wù)，如圖15所示。

圖14為PN接口分配IP地址

圖15設(shè)置時(shí)鐘存儲(chǔ)器字節(jié)

4.2編寫通信程序

1、從樣例程序中拷貝通信所需的塊
從附件提供的sample_1 ( 50 KB ) 例程中把需要的FB420、FC21與UDT65程序塊拷貝到新創(chuàng)建的項(xiàng)目中，如圖16所示。

圖 16

2、生成數(shù)據(jù)塊
在程序中創(chuàng)建一個(gè)DB塊，塊號(hào)不限(本例為DB101)，在塊中建立變量DB_VAR，類型為UDT65，如圖17所示。

圖17

3、生成并調(diào)用FB塊
首成一個(gè)FB塊(本例為FB400)，在FB400靜態(tài)變量區(qū)建立一個(gè)結(jié)構(gòu)“T_TSAP“，包含如下變量，并為變量分配初始值，如圖18所示。
1) LOC_RACK_SLOT （BYTE）= B#16#2 表示有兩個(gè)前導(dǎo)字符 0xE0 (CPU31x-2PN/DP 或者 CPU319-3PN/DP規(guī)定)和 0x02（CPU槽號(hào)）
2) LOC_TSAP（STRING14）= 本地用戶定義的ASCII字符'PLC_1' (注意要與S7-1200側(cè)設(shè)置保持*)。
3) REM_RACK_SLOT（BYTE）= B#16#0 不使用兩個(gè)前導(dǎo)符。
4) REM_TSAP （STRING16）= 遠(yuǎn)程用戶定義的ASCII字符'PLC_1' (注意要與S7-1200側(cè)設(shè)置保持*)。

圖18

然后在生成的FB400中調(diào)用FB420，如圖19所示。

圖19

其中參數(shù)的含義如下：
1）ID: 連接ID，與S7-1200里的設(shè)置保持*
2）DEV_ID：用于本PLC型號(hào)（注意不是通信對(duì)方）
DEV_ID = B#16#1本PLC型號(hào)為 IM151-8 PN/DP CPU
DEV_ID = B#16#2本PLC型號(hào)為CPU31x-2PN/DP或IM154-8 CPU
DEV_ID = B#16#3本PLC型號(hào)為CPU319-3PN/DP
DEV_ID = B#16#5本PLC型號(hào)為CPU41x-3PN/DP
3）ACTIVE: 主動(dòng)或是被動(dòng)建立連接，通信雙方必須一個(gè)主動(dòng)，一個(gè)被動(dòng)，本例中S7-300側(cè)為被動(dòng)方。
4）T_TSAP: 靜態(tài)變量區(qū)的結(jié)構(gòu)變量，用于ISO ON TCP 通信的TSAP地址
5）IP_ADDR1 ... IP_ADDR4: 通信伙伴的IP地址，即S7-1200的IP地址192.168.0.2
6）CON_DB: 用UDT65生成的變量，即DB101

4、在OB1中調(diào)用發(fā)送和接收功能塊
在OB1中先調(diào)用FB400功能塊，為其背景數(shù)據(jù)塊DB400，如圖20所示。

圖20

然后再在OB1中依次調(diào)用通信功能塊FB65、FB64、FB63、FB66。其中發(fā)送和接收功能塊FB64、FB63的數(shù)據(jù)區(qū)都為DB3，建立DB3如圖21所示。關(guān)于塊的使用請(qǐng)參考STEP7的在線幫助或相關(guān)文檔說(shuō)明。

圖21

FB65 “TCON"，建立連接功能塊，如圖22所示。通過輸入?yún)?shù) "REQ"一個(gè)上升沿來(lái)建立連接。 “ID" 為連接ID，“CONNECT" 參數(shù)填寫用 UDT65 生成的變量， 連接建立后會(huì)一直保持，直到調(diào)用FB66 "TDISCON" 斷開連接、CPU停止或者斷電。其中CONNECT為通過UDT65生成的DB塊，即DB101， ID = 1。通過M8.0啟動(dòng)作業(yè)，執(zhí)行連接的建立