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西门子S7


ISSN 1009-3044 Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术 Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术 Vol.7, No.35, December 2011.

E-mail: kfyj@cccc.net.cn 第 7 卷第 35 期 (2011 年 12 月) h

ttp://www.dnzs.net.cn Tel:+86-551-5690963 5690964

西门子 S7-200/1200 PLC 时钟指令的应用实例
程伟
(健雄职业技术学院 电气工程学院, 江苏 太仓 215411)

摘要: 该文以西门子 SIMATIC S7-200 和西门子最新推出的 SIMATIC S7-1200 小型 PLC 为例, 分析了实时时钟指令的功能和使用 技巧, 总结 PLC 课程教学的经验, 设计了保存故障发生时间、 定时控制、 校园铃声控制、 路灯控制、 交通灯的分时控制等实例的 PLC 梯形图程序。 关键词: 可编程控制器; 时钟指令; 西门子 S7-200; 西门子 S7-1200 中图分类号: TP311 文献标识码: A 文章编号: 1009-3044(2011)35-9238-04

1 西门子 SIMATIC S7-200 时钟指令
1.1 时钟指令 西门子 SIMATIC S7-200 可编程控制器 (Programmable Logic Controller, PLC) 其时钟指令有读实时时钟指令 TODR、 , 写实时时钟 指令 TODW、 扩展读实时时钟指令 TODRX 和扩展写实时时钟指令 TODWX, 见图 1, 其中扩展时钟指令用于读写实时时钟的夏令时 时间和日期。 S7-200 实际上可以读取的最小时间单位为 1s, 没有必要在每 个扫描周期都读取实时时钟, 可以在 SM0.5 (高低电平各 0.5s, 周期 为 1s 的时钟脉冲) 的上升沿每秒读取一次时钟, 见图 2。 图 1 时钟指令 S7-200 系列 PLC 按 CPU 性能分为 CPU221/CPU222/CPU224/ CPU226, 其中 CPU221 和 CPU222 没有内置的实时时钟, 需要外插带电池的实时 时钟卡才能获得实时时钟功能。在失去电源后, CPU 靠内置超级电容 (50h/ 100h) 或外插电池卡为实时时钟提供缓冲电源。缓冲电源放电完毕后, 再次上 电时, 时钟值为默认值。 图 2 读实时时钟指令 READ_RTC 1.2 时钟格式 读实时时钟指令 TODR (Time of Day Read) 从 实时时钟读取当前日期和时间, 装入以 T (例如: VB0) 起 始 地 址 的 8 字 节 缓 冲 区 , 次 存 放 年 为 依 (VB0) 月 、 (VB1) 日 、 (VB2) 时 、 (VB3) 分 、 (VB4) 秒 、 (VB5) 0 、 (VB6) 和星期 (VB7) 时间和日期的数据 , 类型为 VB 字节型, 详见表 1。 表 1 中, 星期的取值范围为 0~7, 表示星期日, 1 2~7 表 示星期一~星期六, 0 时将禁用星期 为 (保持为 0) 。 变量存储区 V, 存储时钟时其编号可以连续使用, 例如: VW0 (年、 、 (月、 、 (日、 月) VW1 日) VW2 小时) VD0 、 (年、 月、 日、 小时) 详见表 1-2。但如果保存的是模拟量信号 等, (例 如: 电压、 电流、 压力等) 应该避免数据区的交叉使用, , 字存 储 VW 的编号是 2 的倍数, 例如: VW0、 VW2、 VW4 等。双字 存储 VD 的编号是 4 的倍数, 例如: VD0、 VD4、 等。 VD8 计算机 PC 与 PLC 在线连接时, 通过编程软件的 “PLC” 菜 单→ “实时时钟…” 设置日期时间值和启动时钟开始运行。 , 也可以用写实时时钟指令 TODW 来设置和启动实时时钟。 1.3 时钟指令的应用 表 1 时钟格式

表 2 时钟的存储

例如: 保存故障发生时间, 当设备发生故障时 I0.0 接通, 请将故障发生时间保存到 VB100-VB107 的存储区中。提示: 设置读实 时时钟指令的存储的起始地址为 VB100。梯形图程序详见图 3。 例如: 定时控制, 2009 年 7 月 21 日 12 时 21 分~23 分, 在 Q0.0 接通。提示: VD0 存储的是年、 日、 月、 小时, VW4 存储的是分钟、

收稿日期: 2011-09-15 作者简介: (1981-) 男, 程伟 , 江苏东台人, 助教, 工学学士, 目前主要从事电工学、 编程及应用、 PLC 维修电工等课程的理论与实践教学。

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第 7 卷第 35 期 (2011 年 12 月) 秒。梯形图程序详见图 4。 例如: 路灯控制, 18:00 时开灯, 时 6:00 关灯。提示: VW3 存储的是小时、 分钟。梯 形图程序详见图 5。 例如: 交通灯的分时控制, 白 天 (06: 00~00: 正常运行, 00) 夜晚 (00: 01~05: 南北、 59) 东西方向黄 灯闪烁。提示: “白天” “夜 建立 和 晚” 子程序, 然后在主程序中调用 子程序。梯形图程序详见图 6。

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图 3 保存故障发生时间

2 西门子 SIMATIC S7-1200 时钟指令

西门子 SIMATIC S7-1200 是 西门子公司最新推出的小型 PLC, 代表了下一代 PLC 的发展方 图 4 定时控制 向。集成的以太网接口用于与计 算机、 人机界面和其他 PLC 的通信, 提供了控制各种设备以满足您自动化需要的 灵活性和强大功能。S7-1200 设计紧凑、 组态灵活且具有功能强大的指令集, 编 程软件 STEP 7 Basic 集成了用于精简系列面板组态的 WinCC Basic, 这些特点的组 合使它成为控制各种应用的完美解决方案。 2.1 日期时间的数据类型 1)数据类型 Time 的长度为 4B, 见表 3。 2) 数据结构 DTL (日期时间) 长度为 12B, 表示日期和时间定义的时刻, 包括 年、 日、 月、 星期、 小时、 秒和纳秒, 分、 见表 3。 表 3 中, USInt 是无符号字节 8 位, 是无符号整数 16 位, UInt UDInt 是无符号双 整数 32 位, 基本数据类型, 见表 4。 2.2 时钟指令 时钟指令用来设置和读取系统时钟, 见图 7。指令的输出 RET_VAL 返回指令 执行的状态信息, 数据类型为 Int 整数。 1)WR_SYS_T (写系统时间) 将输入 IN 的 DTL 值写入 PLC 的 实时时钟。 2)RD_SYS_T (读系统时间) 将读取的 PLC 当前系统时间保存 在输出 OUT 中, 数据类型为 DTL。 3)RD_LOC_T (读本地时间) 将读取的当前计算机 PC 本地日 期时间保存在输出 OUT 中, 数据类型为 DTL。 2.3 DTL 变量的定义 表 4 基本数据类型

图 5 路灯控制 1

图 6 交通灯的分时控制 表 3 日期时间的数据类型

图 7 时钟指令

图 8 DTL 变量的定义 1
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1)打开 SIMATIC STEP 7 Basic编程软件, 并打开主程序 “Main[OB1]” 。 2) 可以在全局数据块或 块 的 接 口 区 中 定 义 DTL 变 量。在编程软件页面上方的 界面窗口中, 建 新 “DT0” 的 DTL 变量, 见图 8。编程软件 将自动生成年、 、 等变 月 日 量, 见图 9。 2.4 S7-1200 时钟指令的应用

图 9 DTL 变量的定义 2

S7-1200 可以读取的最小时间单位为 1ns, 正常时没有必要在每个扫 描周期都读取实时时钟, 可以在 M0.5 (1Hz 时钟, 也就是周期为 1s 时钟) 的上升沿每秒读取一次时钟。在 “PLC 属性” 中定义 “系统和时钟存储 器”见图 10。 , 例如: 用时钟指令控制路灯的定时接通和断开, 20:00 开灯, 00 关 06: 灯, 梯形图程序详见图 11。 如果设置的时间到分钟的话, 例如: 用实时时钟指令控制路灯的定时 接通和断开, 18:30 开灯, 05:30 关灯。提示: 18:30 时置位, 05:30 时复位, 为 了避免 0-59 秒期间每秒钟重复的置位或复位, 增加了 P_TRIG 上升沿检测 指令, CLK 输入端的能流的上升沿时 Q 端接通一个扫描周期后断开, 其 使 方框下面的脉冲存储器位 M2.0 或 M2.1 置位。梯形图程序详见图 12。 在编写梯形图时, S7-200/300/400 每个网络只能有一个能流, 而西门 子公司最新推出的 S7-1200 改变了这样的设计思想, 每个程序段可以有 多个能流, 程序段 2 有 2 个能流。 例如: 时 用 钟指令控制校园 铃声, 铃时间 响 08:00、08:45、08: 50 等 等 , 次 响 每 铃 10s。 梯 形 图 程 序 详 见 图 13。 当然我们还可以 增加一些功能, 例如: 同的时 不 刻、 同的教学 不 区域可以使用不 同的铃声 (或 者 图 12 路灯控制 3 使用音乐) 节假 , 日不响铃, 这些功能使用时钟指令可以很方便地实现。 时钟指令在 PLC 编程中应用很广泛, 例如: 路灯控制、 定时控制、 校 园铃声控制、 交通灯分时控制等等。S7-200 将时钟的日期时间分别保存 在 VB 存储区中, 与比较指令配合使用时, 我们即可以分别使用, 例如: 年, VB0。当然也可以结合使用, 例如: 年月, VW0。西门子公司最新推 出的 S7-1200, 其时钟的存储与 S7-200 不同, 使用了 DTL 变量的格式, 只 能分别单独使用 DTL 变量中的一个变量, 例如: 小时, DT0.HOUR。所以 我们在实际使用的过程中, 可以使用图 12、 13 中的置位、 图 复位方法, 这样很简洁高效。

图 10 系统和时钟存储器

图 11 路灯控制 2

图 13 校园铃声控制

参考文献:

[1] 廖常初, 编程及应用[M].3 版.北京: PLC 机械出版社,2008. [2] 廖常初, S7-300/400 PLC 应用技术[M].2 版.北京: 机械出版社,2008. [3] 廖常初, S7-1200 PLC 编程及应用[M].北京: 机械出版社,2010. [4] SIMATIC S7-200 可编程控制器系统手册, 2008-8. [5] SIMATIC S7-1200 系统手册, 2009-11. [6] SIMATIC S7-300 产品目录, 2009.

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