数据类型用于指定数据元素的大小(即二进制的位数)和属性。每个指令参数至少支持一种数据类型,而有些参数支持多种数据类型。将光标停在指令的参数域上方,在出现的黄色背景的方框中便可看到给定参数所支持的数据类型。
1.3.3.1 基本数据类型
基本数据类型有位、字节、字、双字、整数和浮点数等。
S7-1200有6种整数,所有整数的符号中都有Int。符号中带U的均为无符号整数,不带U的均为有符号整数;带S的为短整数(8位整数),带D的为32位整数,不带S、D的为16位整数。有符号整数的高位为符号位,如一个16位(0~15)的Int整数,0为低位,15为高位。高位为符号位,1为负数,0为正数。短整数的变量地址如MB0、DB1.DBB3等;16位整数的变量地址如MW2、DB1.DBW2等;32位双整数的变量地址如MD4、DB1.DBD4等。
(3)浮点数(Real)
浮点数又称为实数(Real),具有32位,可以表示为1.m×2e,。高位(第31位)为浮点数的符号位,正数时为0,负数时为1,有效数字为6位。长浮点数LReal具有64位,不支持直接寻址,可在OB、FB或FC块接口中进行分配,有效数字为15位。
硬件数据类型由CPU提供,可用硬件数据类型的数目取决于CPU。TIA博途根据硬件配置中设置的模块存储特定硬件数据类型的常量,用于识别硬件组件、事件和中断OB等与硬件有关的对象。在用户程序中插入用于控制或激活已组态模块的指令时,可将这些可用常量用作参数。
可以在TIA博途软件的“帮助”菜单下打开“显示帮助”,搜索“硬件数据类型”,查看其详细情况。
用户对外部输入点进行访问时,除通过映像区访问外,还可以通过外设地址输入区直接进行访问。与过程映像区功能相反,不经过过程映像区的扫描,程序访问外设地址区时直接将输入模块当前的信息读入并作为逻辑运算的条件,例如在程序中直接读取模拟量输入的信息等。通过在地址后面添加“:P”可以立即读取CPU、SB、SM或分布式模块的数字量和模拟量输入。使用I_:P访问与使用I访问的区别是,前者直接从被访问点而非输入过程映像获得数据。这种I_:P访问称为“立即读”访问,因为数据是直接从源而非上次更新输入过程映像获取的。例如访问外设输入1个位I0.1可以表示位I0.1:P(IB0的第1位),访问1个字节表示方法为IB4:P(B为字节Byte的首字母,4为外设字节地址),访问1个字表示方法为IW5:P(W为字Word的首字母,5为外设起始字节地址),访问1个双字表示方法为ID2:P(D为双字Double Word的首字母,2为外设起始字节地址)。
(3)过程映像输出(Q)
在扫描周期开始时,CPU将存储在输出过程映像中的值复制到物理输出点。可以按位、字节、字或双字访问输出过程映像,允许对过程映像输出进行读写访问。地址由存储区标识符、要访问的数据的大小和数据的起始地址组成。位的格式为:Q[字节地址].[位地址],例如Q0.2;字节、字和双字的格式为:Q[大小][起始字节地址],例如QB0、QW0和QD0,其中Q表示存储区标识符,访问的数据的大小为B、W或D,数据起始地址为0。
程序编辑器自动地在地址前面插入“%”,表示该地址为地址,例如%Q0.0。过程映像Q的状态有常开触点和常闭触点,常开触点与外部输出状态一致,常闭触点与外部输出状态相反。常开触点和常闭触点在编程时可以无限次使用。
CSM1277交换机模块
CSM1277是一款应用于SIMATIC S7-1200的结构紧凑和模块化设计的工业以太网交换机,能够被用来增加SIMATIC以太网接口,以便实现与操作员面板、编程设备、其他控制器或者办公环境的同步通信。它具有4个自检测和交叉自适应功能的RJ45连接器,通信速率为10/100Mbit/s,可以与S7-1200共同安装在导轨上,不需要组态。
(3)CM1242-5 DP从站模块和CM1243-5 DP主站模块
通过使用PROFIBUS DP主站通信模块CM1243-5,S7-1200可以和其他CPU、编程设备、人机界面、PROFIBUS DP从站设备(例如ET200和SINAMICS)进行通信。消耗外部24VDC电源电流100mA。
通过使用PROFIBUS DP从站通信模块CM1242-5,S7-1200可以作为一个智能DP从站设备与任何PROFIBUS DP主站设备通信。需要消耗总线电流150mA。
(4)CP1242-7 GPRS模块
通过使用GPRS通信处理器CP1242-7,S7-1200可以与下列设备远程通信:中央控制站、其他的远程站、移动设备(SMS短消息)、编程设备(远程服务)、使用开放用户通信(UDP)的其他通信设备。消耗外部24VDC电源电流100mA。
1.2.4 电源计算
S7-1200 CPU通过背板总线提供5VDC电源,同时提供一个24VDC电源作为传感器电源。当有扩展模块时,所有扩展模块消耗的5VDC电源电流之和不能超过该CPU提供的电流额定值。如果不够用,不能外接5VDC电源;CPU的24VDC电源可以为本机输入点和扩展模块提供电源,如果消耗的电流之和超过了该电源的额定值,可以通过外接一个24VDC电源供电。
例如,某系统使用CPU1214C AC/DC/Rly的PLC,扩展了1个SM1231 AI4×13位、3个SM1223 DI8×24VDC/DQ8×继电器和1个SM1221 DI8×24VDC。CPU提供的背板总线5VDC电流为1600mA,24VDC传感器电源提供的电流为400mA。
消耗的5VDC电流为1×80+3×145+1×105=620(mA),CPU提供了足够的5VDC电源电流。
CPU的数字量输入为14点,则消耗的24VDC电源电流为14×4+1×45+3×8×4+3×8× 11+8×4=493(mA),大于传感器电源所提供的电流(400mA),故需要外接一个24VDC电源。1.3 S7-1200 PLC的存储器及数据类型
1.3.1 S7-1200 PLC的存储器
CPU提供了全局储存器、数据块(Data Block,DB)、临时存储器(L)用于在执行用户程序期间存储数据。
全局储存器:包括输入(I)、输出(Q)和位存储器(M),所有代码块可以无限制地访问该储存器。
数据块:可在用户程序中加入DB,以存储代码块的数据。从相关代码块开始执行一直到结束,存储的数据始终存在。“全局”DB存储所有代码块均可使用的数据,而“背景”DB存储特定函数块FB(Function Block)的数据并且由FB的参数进行构造。
临时存储器:只要调用代码块,CPU的操作系统就会分配要在执行块期间使用的临时或本地存储器(L)。代码块执行完成后,CPU将重新分配本地存储器,以用于执行其他代码块。
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可编程序控制器(Programmable Controller,PC)早期主要应用于开关量的逻辑控制,因此也称PLC(Programmable Logic Controller),即可编程序逻辑控制器。可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置,具有体积小、编程简单、功能强、抗干扰能力强、可靠性高、灵活通用与维护方便等优点,在冶金、化工、交通、电力等工业控制领域获得了广泛的应用,成为现代工业控制的四大支柱(可编程序控制器技术、机器人技术、CAD/CAM技术和数控技术)之一。为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称PC混淆,本书中可编程序控制器均简称为PLC。
1.1 PLC介绍
在PLC问世以前,工业控制领域是以继电器控制占主导地位的。这种由继电器构成的控制系统存在明显的缺点:体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢,尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差。如果生产任务和工艺发生变化,就必须重新设计并改变硬件结构,不仅影响了产品更新换代的周期,而且对于比较复杂的控制系统来说,设计制造困难、可靠性不高,查找和排除故障也往往是费时和困难的。
(1)过程映像输入(I)
在扫描周期开始时,CPU读取数字量物理输入信号的状态,并将它们存入过程映像输入区。每个存储单元都有唯一的地址,用户程序利用这些地址访问存储单元中的信息,对输入存储区(例如I0.3)的引用会访问过程映像。可以按位、字节、字或双字访问输入过程映像,允许对过程映像输入进行只读访问。地址由存储区标识符、要访问的数据的大小和数据的起始地址组成,位的格式为:I[字节地址].[位地址],例如I0.2。字节、字和双字的格式为:I[大小][起始字节地址],例如IB0、IW0和ID0,其中I表示存储区标识符,访问的数据的大小为B(字节,Byte)、W(字,Word)或D(双字,DWord),数据起始地址为0。