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1、热热 烈烈 欢欢 迎迎参加参加PLC技术培训班的技术培训班的全体学员！全体学员！北京精诚智合教学科技有限公司1/28/20231PLC培训班（第培训班（第4讲）讲）IEC61131-3编程语言标准介绍编程语言标准介绍1.IEC61131-3PLC标准通用信息标准通用信息2.2.IEC61131-3PLC标准软件模型标准软件模型3.3.IEC61131-3PLC标准通信模式标准通信模式 4.IEC61131-3PLC标准通用语言单元标准通用语言单元 5.5.IEC61131-3PLC编程语言编程语言1/28/20232IEC 61131-3 PLC 标准通用信息标准通用信息众众所所周周知知，在在
2、开开发发可可编编程程序序控控制制器器（PLC）的的早早期期阶阶段段，由由于于没没有有一一个个统统一一的的国国际际标标准准，各各制制造造商商根根据据自自己己的的习习惯惯，使使用用自自己己的的编编程程语语言言，这这些些编编程程语语言言从从内内容容到到形形式式都都很很不不相相同同，例例如如，德德国国的的公公司司喜喜欢欢用用功功能能块块图图和和语语句句表表语语言言，这这与与他他们们早早期期将将晶晶体体管管逻逻辑辑电电路路用用来来完完成成控控制制功功能能有有关关系系，而而美美国国的的公公司司则则喜喜欢欢用用梯梯形形图图语语言言和和控控制制鼓鼓（ControlDrum）。梯梯形形图图语语言言又又是是从从继
3、继电电器器控控制制逻逻辑辑延延伸伸来来的的，至至于于法法国国公公司司除除了了用用梯梯形形图图语语言言外外，还还用用GRAFCET语语言言，这这一一语语言言又又特特别别适适用用于于完完成成顺顺序序控控制制的功能。的功能。1/28/20233IEC 61131-3 PLC 标准通用信息标准通用信息这这种种编编程程语语言言的的不不统统一一情情况况，给给用用户户带带来来极极大大的的不不方方便便，使使用用不不同同公公司司产产品品，编编制制的的程程序序完完全全不不通通用用，用用户户被被迫迫要要去去熟熟悉悉不不同同公公司司的的编编程程语语言言，要要额额外外的的购购置置不不同同的的编编程程工工具具，要要想想在
4、在一一个个大大型型的的工工程程项项目目中中使使用用多家公司的产品，几乎是不可能的事。多家公司的产品，几乎是不可能的事。早早在在上上世世纪纪80年年代代国国际际电电工工技技术术委委员员会会IEC的的第第六六工工作作组组（IEC/TC65B/WG6）就就开开始始着着手手制制定定统统一一的的可可编编程程序序控控制制器器标标准准。并并于于1993年年正正式式颁颁布布了了这这一一标标准准，即即IEC11313国际标准。国际标准。1/28/20234IEC 61131-3 PLC 标准通用信息标准通用信息我国根据我国根据IEC IEC 的标准制定的中华人民共和国可编的标准制定的中华人民共和国可编程序控制器
5、（程序控制器（ProgrammableController）的国家）的国家标准，标准号为标准，标准号为GB/T15969.1GB/T15969.115969.4 15969.4，该标准，该标准于于19951995年底发布，从年底发布，从19961996年年1010月月1 1 日起开始实施。日起开始实施。1/28/20235IEC 61131-3 PLC 标准通用信息标准通用信息近近几几年年由由于于自自动动化化系系统统的的发发展展，需需要要制制定定涵涵盖盖更更广广领领域域，不不仅仅包包括括PLC，还还有有DCS，HMI以以及及现现场场总总线线等等的的内内容容。IEC的的第第七七工工作作组组（IE
6、C/SC65B/WG7）制制定定了了新新的的IEC611313标标准准，第第七七工工作作组组包包括括来来自自不不同同的的PLC制制造造商商，软软件件公公司司和和用用户户代代表表，这这样样制制定定的的标标准准可可以以做做为为一一个个导导则则，为为大大多多数数PLC制制造造商商所所接接受受，IEC61131标标准准的的5 5个个部部分分总总结结当当代代PLC系系统统的的要要求求，这这些些要要求求涉涉及及PLC的的硬硬件件和和编编程程系系统统。新新标标准准包包括括了了早早已已在在PLC编编程程中中使使用用的的通通用用概概念念，同同时时也也增增加加了了新新的编程方法。的编程方法。1/28/20236I
7、EC 61131-3 PLC 标准通用信息标准通用信息 IEC IEC 61131611313 3本本身身只只做做为为PLCPLC的的编编程程指指导导，而而不不是是强强制制的的规规则则，若若PLCPLC制制造造商商希希望望符符合合这这个个标标准准，他他们们必必须须提提供供文文件件，说说明明其其对对标标准准的的符符合合程程度度，他他们们还还必必须须通通过过认认证证，确确认认那那些些部部分分符符合标准，那些部分还不能满足标准。合标准，那些部分还不能满足标准。这这个个标标准准附附有有6262个个性性能能表表，制制造造商商必必须须填填写写这这些些表表格格并并提提供供注注释释（例例如如；“完完全全满满足
8、足”，不不能能“实现实现”，“以下部分能实现以下部分能实现”）。）。1/28/20237IEC 61131-3 PLC 标准通用信息标准通用信息 该该标标准准还还提提供供一一个个测测试试基基础础，允允许许制制造造商商和和客客户户都都能能评评估估，每每一一个个编编程程系系统统符符合合IEC标标准准的接近程度。的接近程度。为为了了进进一一步步证证明明兼兼容容性性，PLCopen国国际际组组织织，进进一一步步定定义义兼兼容容性性等等级级的的测测试试，而而这这些些测测试试是是由独立的机构进行的。由独立的机构进行的。1/28/20238IEC61131-3PLC标准软件模型标准软件模型 IEC IEC
9、61131611313 3的的软软件件模模型型描描述述了了诸诸多多概概念念，包包 括括 组组 态态（configurationconfiguration）。资资 源源（resourceresource）.任任务务(task).(task).程程序序(program).(program).功功能能 块块（function function blockblock）以以 及及 功功 能能（functionfunction）和它们之间的连接。）和它们之间的连接。1/28/20239IE任务任务C61131-3PLC标准软件模型标准软件模型（组态内部的资源）（组态内部的资源）在在软软件件等等级级中中的的
10、最最高高等等级级是是组组态态(configuration),它它定定义义了了单单元元结结构构，这这一一单单元元有有可可能能是是，例例如如：带带多多个个CPU连接的连接的PLC。一一个个组组态态包包括括一一个个或或若若干干个个资资源源(resources),它它构构成成一一个个CPU资资源源的的程程序序是是由由任任务务来来控控制制，任任务务(task)表表示示一一个个可可执执行的程序单元。行的程序单元。1/28/202310IEC 61131-3 PLC 标准软件模型标准软件模型（组态内部的资源）（组态内部的资源）1/28/202311IEC 61131-3 PLC 标准软件模型（标准软件模型（
11、任务任务）任任务务能能周周期期地地或或由由于于一一定定的的事事件件来来处处理理，它它们们具具有有优优先先权权级级，优先权是定义在资源内部分配给优先权是定义在资源内部分配给CPUCPU的时间段。的时间段。有若干种类型的任务：有若干种类型的任务：a.a.周期任务，周期任务，b.b.时间控制任务（时间间隔任务），时间控制任务（时间间隔任务），c.c.事件控制任务事件控制任务(事件任务事件任务)，e.e.中断任务中断任务任任务务说说明明是是由由任任务务名名，它它的的优优先先权权级级，以以及及任任务务执执行行时时的的条条件件，条条件件可可以以是是时时间间间间隔隔，一一个个事事件件数数字字量量输输入入的的
12、上上升升沿沿或或全全局局变变量量的的伪伪(false)/(false)/真真(true)(true)变变化化或或一一个个中中断断，每每一一个个任任务务能能分分配配若若干干个个程程序序，这这些些程程序序将将由由任任务务来来激激活活。程程序序是是按按照所指示的顺序来处理的。照所指示的顺序来处理的。1/28/202312IEC 61131-3 PLC 标准软件模型（标准软件模型（任务任务）a.带带有有条条件件的的任任务务，在在条条件件满满足足时时将将被被执执行行，例例如如，当当指指示示的的时间间隔已经超出，或变量的地址时间间隔已经超出，或变量的地址“伪伪”改变成改变成“真真”。b.如如果果若若干干个
13、个任任务务都都满满足足条条件件，则则具具有有最最高高优优先先权权级级的的任任务务将将被执行。被执行。c.不不允允许许将将同同一一个个优优先先权权级级分分配配给给多多个个任任务务（优优先先权权级级0任任务务禁止是例外）。禁止是例外）。d.在在另另一一个个任任务务正正在在被被处处理理时时，如如果果具具有有较较高高优优先先权权级级的的任任务务的的条条件件被被满满足足，则则较较低低优优先先权权级级的的任任务务将将被被中中断断，只只有有另另一一任务已被完成后，再继续处理。任务已被完成后，再继续处理。1/28/202313IEC 61131-3 PLC 标准软件模型标准软件模型（组织单元（组织单元POUs
14、）IEC IEC 6113161131 3 3定定 义义 程程 序序(program),(program),功功 能能 块块(function(function block),block),功功能能(function)(function)作作为为程程序序的的组组织织 单单 元元 或或 POUs(Program POUs(Program Organization Organization units units POUs).POUs).POUsPOUs的的性性质质允允许许用用户户程程序序广广泛泛的的模模块块化化以以及及重重复复应应用用已已经经实实现现和和经经过过测测试试的的软软件件模模块块。为为
15、了了程程序序模模块块能能访访问问一一个个POUPOU，至至少少需需要要有有请请求求接接口口的的说说明明，在在进行说明之后，一个进行说明之后，一个POUPOU对所有其他对所有其他POUPOU是存在的。是存在的。1/28/202314IEC 61131-3 PLC 标准软件模型标准软件模型（组织单元（组织单元POUs）1/28/202315IEC 61131-3 PLC 标准软件模型标准软件模型（程序（程序）整整个个程程序序具具有有实实时时性性质质，程程序序能能在在CPUCPU中中运运行行，是是由由分分配配程程序序的的任任务务来来解解决决的的，一一个个程程序序能能分分配配给给若若干干个个任任务务，
16、亦亦即即这这若若干干个个程程序序的的背背景景是是在在不不同同的的实实时时性性质质下下生生成成。程程序序中中的的一一个个是是主主程程序序被被分分配给配给PLCPLC外部设备、全局变量和访问路径。外部设备、全局变量和访问路径。1/28/202316IEC 61131-3 PLC 标准软件模型标准软件模型（功能块（功能块）IEC IEC 61131611313 3应应用用标标准准功功能能和和功功能能块块来来标标准准化化典典型型PLCPLC的的功功能能。这这一一标标准准库库是是统统一一的的，不不依依赖赖于于制制造造商的商的PLCPLC系统编程的重要基础。系统编程的重要基础。功功能能块块（FBsFBs）
17、可可以以比比作作集集成成电电路路，它它包包括括一一定定的的控控制制功功能能，它它们们用用来来设设置置输输入入/输输出出和和内内部部变变量量，功功能能块块的的状状态态要要求求被被保保留留从从一一个个周周期期到到另另一一个个周周期期，只只有有功功能能的的输输入入和和输输出出变变量量能能被被请请求求的的程程序序寻寻址址。一个功能块能被另一个功能块调用。一个功能块能被另一个功能块调用。1/28/202317IEC 61131-3 PLC 标准软件模型标准软件模型（功能块背景（功能块背景）IEC611313提提供供功功能能块块背背景景，一一个个背背景景是是一一种种结结构构，在调用功能块时，它保留所有的内
18、部输入和输出变量。在调用功能块时，它保留所有的内部输入和输出变量。一一个个程程序序它它调调用用FB1FB1三三次次，则则具具有有三三个个FB1FB1背背景景，每每次次调调用用一一个个。程程序序则则会会精精确确地地计计算算请请求求而而不不会会有有边边外外效效应应（side side effectseffects）。请请遵遵守守，所所有有背背景景应应用用相相同同的的程程序序码码，亦亦即即，程程序序码码的的改改变变对对所所有有三三个个请请求求具具有有相相同同的的效效应。应。软软件件工工具具，通通过过自自动动说说明明对对背背景景提提供供帮帮助助，在在FBFB调调用用时时指定背景名，这一名词管理调用的数
19、据结构。指定背景名，这一名词管理调用的数据结构。1/28/202318IEC 61131-3 PLC 标准软件模型标准软件模型（功能（功能）与与功功能能块块不不同同，功功能能没没有有内内部部变变量量的的缓缓冲冲区区。这这样样，功功能能不不能能使使用用全全局局变变量量访访问问功功能能的的组组织织单单元元和和直直接接说说明明地地址址变变量量。所所有有功功能能具具有有一一个个共共同同点点，如如果果功功能能的的输输入入参参数数是是相相同同的的，则它们将提供相同的输出参数。则它们将提供相同的输出参数。1/28/202319IEC 61131-3 PLC 标准标准通信模式通信模式IEC 61131IEC
20、611313 3的通信方式使用：的通信方式使用：a.a.访问路径（访问路径（Access pathsAccess paths）b.b.全局变量（全局变量（Global variablesGlobal variables）c.c.参数调用参数调用(Call parameters)(Call parameters)d.d.通信组织单元（通信组织单元（IEC 61131IEC 611315 5）（Communication organizationCommunication organization）来说明组态单元的数据交换来说明组态单元的数据交换1/28/202320IEC 61131-3 PLC
21、 标准标准通信模式通信模式访访问问路路径径：定定义义访访问问路路径径允允许许组组态态单单元元相相互互之之间间和和PLCPLC系统实现通信。系统实现通信。全全局局变变量量 ：全全局局变变量量能能容容易易地地在在程程序序之之间间实实现现通通信信，它们能在组态，资源，程序内进行说明和应用。它们能在组态，资源，程序内进行说明和应用。参参数数调调用用：在在程程序序内内部部，数数据据交交换换是是通通过过参参数数调调用用来来实实现现的的，参参数数,例例如如：输输入入和和输输出出变变量量。参参数数调调用用定义了值转移的接口。定义了值转移的接口。通通信信组组织织单单元元：通通信信组组织织单单元元提提供供了了通通
22、信信服服务务，这这些些服务将在服务将在IEC 61131IEC 61131的第的第5 5 部分进行定义部分进行定义。1/28/202321IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元 IEC IEC 6113161131 3 3的的 通通 用用 语语 言言 单单 元元 是是 标标 识识（IdentifiersIdentifiers），关关键键词词（KeywordsKeywords），评评论论（CommentsComments），文文字字(Literals(Literals)，数数据据类类型型和和变变量量（Data Data types types and and varia
23、blesvariables）。以以下下对对它们进行详细描述。它们进行详细描述。1/28/202322IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元（标识符）标识符）标标识识符符用用来来寻寻址址变变量量，功功能能，程程序序等等，它它们们是是一一些些单元且能支持程序的可读性。单元且能支持程序的可读性。标标识识符符是是一一个个字字母母数数字字和和下下划划线线的的序序列列，以以一一个个字字母或下划线开始。母或下划线开始。以下各项不可以做为标识符：以下各项不可以做为标识符：a.a.空格和德文中的元音变音字母空格和德文中的元音变音字母 b.b.以同一方式说明两次以同一方式说明两次 c.c
24、.用关键字做为标识符（参看用关键字做为标识符（参看4.24.2节）节）1/28/202323IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元（关键字关键字 ）关键字是清楚的字母组合，能做为单个的语法助记符关键字是清楚的字母组合，能做为单个的语法助记符单元单元关键字不能用做为标识符，关键字不能用做为标识符，IEC611313关键字举例：关键字举例：ABS,SIN,BOOL,FALSE,TRUE,FOR,NEXT,IF,THEN,VAR,GLOBAL,DATE,TIME,FUNCTION1/28/202324IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元（评论评论
25、 ）评论或程序的一部分用来帮助理解程序且是重要评论或程序的一部分用来帮助理解程序且是重要的沟通方法。评论允许在任何位置以所有文本编辑的沟通方法。评论允许在任何位置以所有文本编辑的形式而且必须以特殊的字母序列（的形式而且必须以特殊的字母序列（*and*）开始和）开始和结束。每一个网络段能对它的功能评论成一段文本。结束。每一个网络段能对它的功能评论成一段文本。1/28/202325IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元（文字文字 ）IEC611313说明文字做为字母，数字和时间的序列。说明文字做为字母，数字和时间的序列。字母序列：字母序列：字母序列文字具有字母序列文字具有
26、0或更多字母，而且以或更多字母，而且以反反逗号逗号开始和结束（例如：开始和结束（例如：Charactersequence）。）。数字：数字：有两种不同类型的数字文字：整数和实数。整数有两种不同类型的数字文字：整数和实数。整数能定义带有基数，十进制数能具有（十或）的符号，能定义带有基数，十进制数能具有（十或）的符号，实数能表示成指数形式。实数能表示成指数形式。时间：时间：有两种不同的时间文字（间隔时间和天有两种不同的时间文字（间隔时间和天/日期时间）日期时间）1/28/202326IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元（数据类型数据类型 ）数据类型：数据类型：IEC61
27、1313定定义义了了不不同同的的标标准准数数据据类类型型，它它们们帮帮助助编编译译，推推导导以以及及用用户户定定义义数数据据类类型型。每每一一个个标标识识符符被被分分配配到到一一个个数数据据类类型型，数数据据类类型型决决定定了了多多大大的的存存储储容容量量将将被被保保留留以以及及什什么值相应于存储器的内容。么值相应于存储器的内容。1/28/202327IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元（数据类型数据类型 ）标准数据类型标准数据类型a.a.波尔型（真值表波尔型（真值表 真真/伪）。伪）。b.b.字节，字，双字，带符号的整型数，不带符号的字节，字，双字，带符号的整型数
28、，不带符号的整型数，整型数，1616位整形数，不带符号的位整形数，不带符号的1616位整形数，双位整形数，双整形数，不带符号的双整形数（整形数据类型）。整形数，不带符号的双整形数（整形数据类型）。c.c.实数（浮点数据类型）。实数（浮点数据类型）。d.d.串数据（字符串）。串数据（字符串）。e.e.时间时间(TIME)(TIME)，日时间，日时间(TIME(TIMEOFOFDAY)DAY)，日期，日期(DATE)(DATE)f.f.日期和时间日期和时间(DATE_AND_TIME)(DATE_AND_TIME)(时间数据类型时间数据类型)。1/28/202328IEC 61131-3 PLC
29、标准通用语言单元标准通用语言单元（数据类型数据类型 ）定义数据类型定义数据类型a.阵列（阵列（ARRAY）(1,2,3维场维场)。b.指指针针（POINTER）（包包含含用用于于实实时时程程序序的的变变量量/功功能块的寻址）。能块的寻址）。c.枚枚举举（Enumeration）（枚枚举举数数，由由很很多多字字符符串串常常数组成）。数组成）。d.结构（结构（STRUCT）e.参参考考(Reference)（用用于于对对变变量量/常常数数/功功能能块块生生成成一个替换名）一个替换名）1/28/202329 IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元（变量变量）IEC61131
30、3定义定义5种不同的变量类种不同的变量类型型a.全局变量全局变量b.本地变量本地变量c.输入变量输入变量d.输出变量输出变量e.输入和输出变量输入和输出变量1/28/202330IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元（变量变量）本本地地变变量量不不能能连连接接到到外外部部，亦亦即即它它们们只只能能在在程程序序内内部部的的一一部部分分进进行行寻寻址址，全全局局变变量量能能被被所所有有程程序序组组织织单单元元（POUs）寻寻址址。输输入入，输输出出和和输输入入/输输出出变变量量是是与与程程序序，功功能能和和功功能能块块有有关关的的。它它们们能能在在被被分分配配的的POU内
31、内通通过过读读或或写写来来改改变变，在在POU外外部部改改变变必必须须进进行行定定义义，（输输入入，输输出出和输入和输入/输出）输出）在在原原文文件件之之间间变变量量要要加加以以说说明明，变变量量VAR变变量量结结束束END_VAR。通通常常每每个个变变量量在在冷冷启启动动之之后后被被初初始始化化。默默认认的的初初始始值值为为0或或“伪伪”，可可以以通通过过另另一一变变量量符符号号“:=”在在说说明明中指定用户定义的初始值。中指定用户定义的初始值。1/28/202331IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元（变量属性变量属性）当说明一个变量时，能附加以下的属性当说明一
32、个变量时，能附加以下的属性：a.保保留留（RETAIN）:这这些些变变量量在在主主要要故故障障之之后后。仍仍保保留留同同一一值。当再启动时，程序将以这一保留的值继续进行。值。当再启动时，程序将以这一保留的值继续进行。b.常数常数(CONSTANT)：变量值不能改变：变量值不能改变c.AT：变量在储存器映像区中具有固定位置（固定地址）。：变量在储存器映像区中具有固定位置（固定地址）。Example举例：以一初始值说明一个输出变量。举例：以一初始值说明一个输出变量。VAR-OUTPUTPar_out1:INT:10;（*输出参数输出参数1，具有初始值，具有初始值10*）END-VAR1/28/20
33、2332IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元（固定地址变量固定地址变量）在在进进行行说说明明时时,通通过过关关键键字字变变量量能能被被分分配配一一个个物物理理存储器位置。存储器位置。地地址址用用特特殊殊字字母母序序列列来来指指示示，字字母母序序列列的的起起始始用用符符号号，跟跟随随一一个个范范围围前前缀缀和和一一个个数数据据前前缀缀（数数据据类类型型）表表示示数数据据长长度度。最最后后是是数数字字序序列列表表示示存存储储器器的位置。的位置。范范围围前前缀缀：I（输输入入），Q（输输出出），M（标标志志,内内部存储器范围）部存储器范围）长长度度前前缀缀：X（单单个个位
34、位）,B（字字节节，8位位）,W（字字，16位）位）,D（双字，（双字，32位）位）1/28/202333IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元（固定地址变量固定地址变量）Example举例：举例：QX1.0.2输出位输出位2IW1.0.1输入位输入位1MB7标志字节标志字节7MW1标志字标志字1MD3标志双字标志双字3MX1.2在标志字在标志字1中的第中的第3标志位标志位1/28/202334IEC 61131-3 PLC 标准标准编程语言编程语言 IEC61131-3标准是标准是PLC编程语言编程语言的国际标准。根据这一标准，程序的国际标准。根据这一标准，程序是由
35、以下一些单元组成的：是由以下一些单元组成的：结构结构(Structures)组织单元组织单元(Organizationunits)全局变量全局变量(Globalvariables)1/28/202335IEC 61131-3 PLC 标准标准编程语言编程语言 在在IEC61131-3标准中定义了标准中定义了5种种PLC编程语编程语言，它们是：言，它们是：指令表指令表IL(Instructionlist)结构文本结构文本 ST(Structuredtext)顺序功能图顺序功能图SFC(Sequentialfunctionchart)功能块图功能块图FBD(Functionblockdiagram
36、)梯形图梯形图LD(Ladderdiagram)对解决某一问题，最适用于，用上术语言中对解决某一问题，最适用于，用上术语言中的某一种语言。的某一种语言。1/28/202336SFC顺序功能图编程语言举例顺序功能图编程语言举例在这一讲中我们要介绍使用在这一讲中我们要介绍使用SFC编程语言的一个应用编程语言的一个应用例子。德国西门子公司的例子。德国西门子公司的PLC编程语言中有一种叫编程语言中有一种叫S7Graph的编程语言，实际上它就是一种标准的编程语言，实际上它就是一种标准SFC的编的编程语言。这里介绍的例子是用程语言。这里介绍的例子是用S7Graph对一台自动钻对一台自动钻床的顺序工作循环，
37、进行编程。床的顺序工作循环，进行编程。对顺序控制这一类系统的编程，一般按照以下的流程对顺序控制这一类系统的编程，一般按照以下的流程进行：进行：从下图中我们看到，首先要对实施的顺序控制项目建从下图中我们看到，首先要对实施的顺序控制项目建立一个顺序结构和对系统的信号进行定义，然后在西立一个顺序结构和对系统的信号进行定义，然后在西门子的门子的PLCSIMATIC管理器中建立一个项目，和管理器中建立一个项目，和STEP7一样可以采用符号地址编程，也可以不用符号一样可以采用符号地址编程，也可以不用符号地址编程，如果用符号地址编程要求建立一个符号地地址编程，如果用符号地址编程要求建立一个符号地址表。址表。
38、1/28/202337SFC顺序功能图编程语言举例顺序功能图编程语言举例对于顺序控制系统最适合的编程语言是用对于顺序控制系统最适合的编程语言是用SFC语言，语言，在本例中我们采用西门子公司的在本例中我们采用西门子公司的S7Graph语言（类似语言（类似SFC语言），用这种语言按照工艺要求编程一个功能语言），用这种语言按照工艺要求编程一个功能块块FB1，S7Graph会自动生成会自动生成FB1的背景数据块的背景数据块DB1。在在STEP7程序的程序的OB1组织块中调用组织块中调用FB1和和DB1完成程完成程序的组织。将程序下载到序的组织。将程序下载到PLC中，用中，用STEP7的调试手的调试手段
39、调试和运行程序。段调试和运行程序。1/28/202338顺序控制系统编顺序控制系统编程和调试的工作程和调试的工作流程流程1/28/202339自动钻床的系统配置自动钻床的系统配置1/28/202340自动钻床的系统配置自动钻床的系统配置上图是我们的例子中的自动钻床的系统配上图是我们的例子中的自动钻床的系统配置图，它包含有以下一些元件：置图，它包含有以下一些元件：钻床的钻头电动机，电动机给出运行钻床的钻头电动机，电动机给出运行/停停止的反馈信号止的反馈信号 启动按钮和冷却液的选择开关启动按钮和冷却液的选择开关 冷却液泵，当冷却液达到一定压力时给冷却液泵，当冷却液达到一定压力时给出反馈信号出反馈信
40、号 夹紧工件用的夹紧汽缸，当夹紧工件达夹紧工件用的夹紧汽缸，当夹紧工件达到一定压力时给出反馈信号到一定压力时给出反馈信号 钻床工作台升钻床工作台升/降的升降汽缸，当钻床降的升降汽缸，当钻床工作台到达高位或低位时由接近开关发出工作台到达高位或低位时由接近开关发出信号。信号。1/28/202341自动钻床的系统配置自动钻床的系统配置自动钻床的初始状态定义如下：自动钻床的初始状态定义如下：钻床电动机和冷却液泵处于停止状态钻床电动机和冷却液泵处于停止状态 钻床的工作台处在高位钻床的工作台处在高位 工件台上没有工件，夹紧汽缸处于松开工件台上没有工件，夹紧汽缸处于松开状态状态1/28/202342自动钻床
41、的工作时序图自动钻床的工作时序图1/28/202343自动钻床的工作时序图自动钻床的工作时序图自动钻床的时序可以划分为以下一些阶段：自动钻床的时序可以划分为以下一些阶段：装入工件（手动）装入工件（手动）根据需要（取决于被加工的材料）选择是否要根据需要（取决于被加工的材料）选择是否要加冷却液加冷却液 按启动按钮，启动自动钻床工作（钻头电动机按启动按钮，启动自动钻床工作（钻头电动机供电）供电）夹紧工件达到所需要的夹紧压力夹紧工件达到所需要的夹紧压力 启动冷却液泵（如果，选择了要使用冷却液）启动冷却液泵（如果，选择了要使用冷却液）1/28/202344自动钻床的工作时序图自动钻床的工作时序图 工作台
42、向下直到底部目标位置（钻削过程）工作台向下直到底部目标位置（钻削过程）在底部目标位置等待在底部目标位置等待0.5秒（钻削过程）秒（钻削过程）提升工作台到高位提升工作台到高位 松开夹紧汽缸，停止钻头电动机和冷却液泵松开夹紧汽缸，停止钻头电动机和冷却液泵 卸下工件（手动）。卸下工件（手动）。在完成顺序控制系统的编程之前，首先要建立起在完成顺序控制系统的编程之前，首先要建立起一个慨念，就是将自动钻床的工作分为若干个单一个慨念，就是将自动钻床的工作分为若干个单步，慨念设计的基础是绘制出工艺流程图。步，慨念设计的基础是绘制出工艺流程图。1/28/202345自动钻床的工自动钻床的工艺流程图艺流程图1/2
43、8/202346自动钻床的工艺流程图自动钻床的工艺流程图上图是自动钻床的工艺流程图，图中将自动钻床的工作上图是自动钻床的工艺流程图，图中将自动钻床的工作分划为若干个单步和若干个控制条件，这些条件是用来分划为若干个单步和若干个控制条件，这些条件是用来控制由一个单步转移到下一个单步的具体逻辑条件或逻控制由一个单步转移到下一个单步的具体逻辑条件或逻辑表达式。从图辑表达式。从图4.18上我们可以看到：上我们可以看到：整个自动钻床的工艺过程分成整个自动钻床的工艺过程分成S1到到S7，7个单步，并且个单步，并且表示了步的序列，跟随表示了步的序列，跟随S1步的是步的是S2步，跟随步，跟随S3步的是步的是S4
44、步或者是步或者是S7步步 对每一个步必须规定一个或若干个作用（例如，对对每一个步必须规定一个或若干个作用（例如，对S1步的作用是钻床处于准备状态，即：步的作用是钻床处于准备状态，即：钻床电动机和冷却钻床电动机和冷却液泵处于停止状态，液泵处于停止状态，钻床的工作台处在高位，钻床的工作台处在高位，工件台工件台上没有工件，夹紧汽缸处于松开状态。对上没有工件，夹紧汽缸处于松开状态。对S3步的作用是步的作用是启动钻床钻头电动机等）启动钻床钻头电动机等）1/28/202347自动钻床的工艺流程图自动钻床的工艺流程图然后，每一个步确定其必须满足的转移条件，使得过程然后，每一个步确定其必须满足的转移条件，使得
45、过程能够从一个步转移到下一个步。能够从一个步转移到下一个步。图上的转移条件用图上的转移条件用T T表示（例如，表示（例如，T1T1的条件是按压启动过的条件是按压启动过程的启动按钮，程的启动按钮，T5T5的转移条件是工作台到达高位）。的转移条件是工作台到达高位）。有了上面这些准备工作后，我们就可以用有了上面这些准备工作后，我们就可以用S7 Graph S7 Graph 语言语言来编程我们的例子了。来编程我们的例子了。S7 GraphS7 Graph是是STEP 7STEP 7软件的一个选择项，首先要安装软件的一个选择项，首先要安装STEP STEP 7 7软件，然后再安装软件，然后再安装S7 G
46、raphS7 Graph软件选件，安装完成后，软件选件，安装完成后，S7 S7 GraphGraph是在是在SIMATIC SIMATIC 管理器下运行的。因此，下面的步骤管理器下运行的。因此，下面的步骤就和我们在第三章中已经介绍的内容类似。就和我们在第三章中已经介绍的内容类似。首先在首先在SIMATIC SIMATIC 管理器下建立一个新的项目，取名管理器下建立一个新的项目，取名“S7GRAPH_DrillS7GRAPH_Drill”，然后，插入一个然后，插入一个S7 300S7 300站和进行硬站和进行硬件组态，图件组态，图4.194.19和图和图4.204.20分别表示项目的结构和硬件组
47、态分别表示项目的结构和硬件组态的情况。的情况。1/28/202348在在SIMATIC管理器下的管理器下的S7GRAPH_Drill的项目结构图的项目结构图在具体进行编程之前，首先我们要建立一个符号地址表。在具体进行编程之前，首先我们要建立一个符号地址表。表表4.17是这一项目的是这一项目的I/O定义和相应的的符号地址命名。定义和相应的的符号地址命名。1/28/202349在在SIMATICSIMATIC管理器下的管理器下的S7GRAPH_DrillS7GRAPH_Drill的硬件组态图的硬件组态图 1/28/202350自动钻床项目的自动钻床项目的 I/O I/O 定义和符号地址表定义和符号
48、地址表 1/28/202351自动钻床项目的自动钻床项目的 I/O I/O 定义和符号地址表定义和符号地址表 1/28/202352自动钻床项目的自动钻床项目的 I/O I/O 定义和符号地址表定义和符号地址表 图图4.21是表示在是表示在SIMATIC管理器中编辑的符号地址管理器中编辑的符号地址表。有了符号地址表，我们再介绍使用表。有了符号地址表，我们再介绍使用S7Graph编编程语言，在程语言，在SIMATIC管理器中编辑顺序控制器的功管理器中编辑顺序控制器的功能块能块FB1(一般默认为一般默认为FB1,也可以选择其它功能块号也可以选择其它功能块号)和背景数据块和背景数据块DB1。在在SI
49、MATIC项目管理器的左边，树形结构中选择项目管理器的左边，树形结构中选择“Blocks”选择菜单命令选择菜单命令InsertS7BlockFunctionBlock 在在“属性属性”（“Properties”）对话框中选择）对话框中选择“S7-Graph”作为编程语言（只有在作为编程语言（只有在STEP7软件中软件中安装了安装了S7-Graph选件，才能选择到这种编程语言）。选件，才能选择到这种编程语言）。1/28/202353自动钻床项目的自动钻床项目的 I/O I/O 定义和符号地址表定义和符号地址表 完成上述步骤后，我们在完成上述步骤后，我们在“Blocks”文件夹中建立文件夹中建立起
50、起FB1功能块（不过，这时的功能块（不过，这时的FB1是空的）。是空的）。用鼠标左键双击用鼠标左键双击FB1，打开，打开FB1，首先见到的是用，首先见到的是用双框表示的初始步双框表示的初始步S1和转移和转移T1，选择转移，选择转移T1，并在，并在屏幕左边的屏幕左边的“顺序控制器菜单条顺序控制器菜单条”中选择图标，这中选择图标，这时会自动插入步时会自动插入步S2和转移和转移T2，用同样的方法完成图，用同样的方法完成图4.18所表示的所表示的S1到到S6的步结构以及的步结构以及T1到到T6的转移图的转移图标标 用鼠标选择用鼠标选择S3步，并在屏幕左边的步，并在屏幕左边的“顺序控制器顺序控制器菜单条