如何使用三菱ST语言编写一个完整的项目程序,照着写就能成功
哈喽,大家上午好呀!
今天给大家带来如何使用三菱ST语言编写一个完整的项目程序 。
本文作者:陆冯
【本文如有不足之处,请各位高手指点】
众所周知,目前类似于C语言的ST结构化文本语言,已经成为了目前工控行业PLC编程的主流发展趋势。目前,三菱、西门子、施耐德等各大PLC厂商的编程软件,包括国产PLC所采用的CODESYS软件,这些编程开发平台均支持ST结构化文本语言。例如:西门子的SCL、三菱的ST等等。
当然,各家之间只是叫法不一样,但是本质上都是一样的。各家PLC厂商的ST结构化文本语言和C语言非常类似,并且符合IEC-61131-3国际电工委员会规定的标准,像定时器、计数器这些软元件,都有标准的数据结构和形式。因此,ST结构化文本语言,有着“支持跨平台移植”的独特能力,在它的面前,所有的PLC众生平等,不再有品牌之分,只要写一遍程序,就可以同时下载进入不同厂商生产的PLC,实现同样的功能;另外,ST结构化文本语言,也有着在“复杂数据运算处理”方面的天然优势。
那么,【西门子的SCL语言】或者【三菱的ST语言】好学吗?难吗?好用吗?为了回答这些问题,我特意今天给大家写出这样一篇文章,以FX3U小型PLC控制分拣设备为例,详细阐述三菱ST语言的在项目中的使用方法,并对程序进行详细的解析。
(设备总体视图)
正文开始:
内容目录
一、程序架构
二、详细程序解释
(注意:本文中全部程序是面向智控教育新北校区的物料分拣设备所编写的,不适用于世界上任何其他设备)
首先我们明确一点,我们要做的,是让这个设备安全、正确、高效 地运作起来。这是我们的唯一目的!那么为了这个目的去进行PLC编程调试。一个好的电气工程师编写出来的程序,应当具有:安全性、正确性、高效性、移植性和扩展性。PLC程序其实就是人的意志的延伸,你的思维和意识基本决定了这台设备是个傻瓜,还是聪慧过人,当然,这个世界上不可能有完美的程序.......
一、程序架构
为了我们的设备能够正常运行,我们将程序分为以下几个部分:
IO映射程序:
负责PLC输入输出虚拟地址与实际地址的映射。这样的做法,可有效降低PLC某个触点在损坏后,现场维修人员的工作量;并且,我们在本文第二章中,将详细讲解如何借助IO映射实现暂停和设备定时停机功能。
手动程序:
负责在设备进入手动状态后,对各个执行机构的手动操纵。
自动程序部分又分为6个小部分:
1.复位程序:
负责执行设备的复位,并对设备复位完成情况进行判断。
2.急停程序:
负责执行设备的紧急停止,该程序在被调用后,设备将无条件立即停止运行,所有机构停止运动,并保持当前位置不动,等待用户确认后,按下“复位按钮”进行设备复位。
3.暂停程序:
负责设备的暂时停止,该程序在被调用后,设备将无条件立即停止运行,所有机构停止运动,并保持当前位置不动,等待用户按下“启动按钮”进行重新启动,设备将继续去执行没有完成的任务,接着暂停前的流程继续正常运行。
4.预停程序:
负责执行设备的预先停止,该程序在被调用后,设备将在搬运完一个工件,也就是完成一个周期的顺序动作后立即停止运行,所有机构停止运动,并保持当前位置不动,等待用户确认后,按下“复位按钮”进行设备复位。
5.统计程序:
负责设备的完成工件数量的计数,并将数据存储到对应的数据寄存器中;同时为我们这套系统的1分钟工件完成趋势曲线提供参照数据。
6.顺控程序:
作为承载和配合以上4个子功能程序的主体,它负责对设备各个状态下的机构控制,但是也是最好写、行数最多的程序。
二.详细程序解释
1.实际输入信号X的全局标签建立
在全局标签中,建立类别为“全局标签-变量”,并设置对应的“标签名”,数据类型选择为“Bit”(位数据类型),并指定输入软元件X的编号,GXworks2软件会自动调出对应的X输入软元件地址。
2.实际输出信号Y的全局标签建立
在全局标签中,建立类别为“全局标签-变量”,并设置对应的“标签名”,数据类型选择为“Bit”(位数据类型),并指定输入软元件Y的编号,GXworks2软件会自动调出对应的Y输出软元件地址。
3.IO映射数据的全局标签建立
在全局标签中,建立类别为“全局标签-变量”,并设置对应的“标签名”,数据类型选择为“Bit”(位数据类型),并指定输入软元件M的编号,GXworks2软件会自动调出对应的M辅助继电器的软元件地址。
注意:在ST语言的全局标签建立过程中,可以不指定绝对地址,但是我们为了方便上位机HMI从PLC中读取各个信号的数据,要进行绝对地址指定,否则程序就会多出一个子程序部分,用这个子程序把数据传到绝对地址中,用来对监控信号的抓取操作,这样就不可取了,还不如直接在这里指定。
4.开关量数据(0/1标志位)的全局标签建立
在全局标签中,建立类别为“全局标签-变量”,并设置对应的“标签名”,数据类型选择为“Bit”(位数据类型),并指定输入软元件M的编号,GXworks2软件会自动调出对应的M辅助继电器的软元件地址。
注意:这些“0/1标志位”的建立,是为了ST语言程序在设备动作中,存储设备的动作完成信号、物料判别信号、系统中断信号、下一步动作许可信号等程序数据。
5.数字量数据(“字”数据类型状态存储器)的全局标签建立
在全局标签中,建立类别为“全局标签-变量”,并设置对应的“标签名”,数据类型选择为“Word”(“字”数据类型),并指定输入软元件D的编号,GXworks2软件会自动调出对应的D数据寄存器的软元件地址。
注意:这些“字”数据类型状态存储器的建立,是为了ST语言程序在设备动作中,存储设备的状态信号、完成个数、周期数量统计等程序数据。
6.HMI交互数据的全局标签建立
在全局标签中,建立类别为“全局标签-变量”,并设置对应的“标签名”,数据类型选择为“Bit”(位数据类型),并指定输入软元件M的编号,GXworks2软件会自动调出对应的M辅助继电器的软元件地址。
注意:这些“HMI交互数据”的建立,是为了PLC与上位机HMI之间的信号交互,主要是操作按钮,也是这台设备实现“人机交互”的关键一步。
7.IO映射、设备暂停程序的编写
将实际输入X软元件的状态,通过赋值语句传递到PLC内部我们建立的“I映射数据”;将PLC内部的“O映射数据”通过赋值语句传递到实际输出Y软元件。
注意:我们在“输出映射”程序段中,IF语句的执行条件被设为“暂停标志”的不得电状态,如果我们将“暂停标志”设置为1,设备将不再进行输出信号的数据更新,PLC所有实际输出软元件Y,将保持“暂停标志”为1前的状态,保持当前位置不动,从而实现设备暂停的功能。
PS:当然我们可以使用“级联方式”对时间继电器编程,自由设置一段时间,当时间到了之后,将“暂停标志”设置为1,设备将不再进行输出信号的数据更新,从而实现“设备的定时停机”。当然,这只是IO映射程序的一种特殊用法,希望能帮助到大家。
8.初始化程序的编写
当设备上电时,所有输出全部复位,为设备运行做好准备。
9.手动程序的编写
当设备处于手动状态时,上位机HMI交互数据(也就是触摸屏上的按钮),将分别控制每个执行机构动作,实现对设备的手动操纵。
10.复位程序的编写
当设备处于自动状态,并按下复位按钮时,系统状态将置为2,系统执行复位,在满足所有复位条件(所有机构的复位信号传感器得电)的情况下,将证明系统复位已经完成,系统状态将变为3,设备进入等待启动状态。
11.顺控程序的编写
主要是,一步一步走下去,正确地操作状态的转移和标志位的更新,就可以完成任务了。我们的顺序控制程序,主要分为3个部分,每个部分之间,依靠标志位进行信息的交换,这些交换的数据内容有很多,比如:设备的动作完成信号、物料判别信号、系统中断信号、下一步动作许可信号等。
顺序控制程序,需要把“0/1标志位”和“字”数据类型状态存储器的配合使用,烂熟于心,因为顺控程序承载的是整个程序的主体,其他所有的功能都是在这个主体上建立的,这个程序要是写不好,基本什么都没戏了。
12.急停、预停程序的编写
当接收到“急停”或者“预先停止”信号时,系统将判断在何时,将顺序控制程序的“字”数据类型状态存储器置为“1”,让设备进入停止状态,设备将从顺序控制的自动运行状态中跳出,不再继续向下执行,PLC所有输出软元件保持当前状态不动作,0依旧为0、1依旧为1,所有机构不会再动,由此可以实现设备的安全停止,防止对人员的二次伤害。
13.统计程序的编写
根据程序中抓取到的信号标志位,并配合“字”数据类型状态存储器,实现对物料分拣总数量的统计;通过定时器T20定时,每隔1分钟对“一分钟统计个数产能”清零,为上位机HMI的统计趋势曲线提供数据依据。
到这里,我们的“智控分拣设备ST语言程序”就全部解释完了。
如果大家对三菱ST语言感兴趣,可以来常州智控教育学习,这里有配套完整、功能先进的教学设备,有认真负责、一丝不苟的专业老师,能够帮助您在工控之路上,走得更快、更远!!!
C语言和PLC的结合
如果要进行一个“复杂运算”(包括加减运算,但是运算步骤很多),尤其是需要重复使
用这个算法处理数据时候,使用 C 函数功能块将非常方便。
举个栗子:用公式: a= b/c+b*c+(c-3)*d 完成运算。
方法一:如果使用梯形图编写上述公式,处理步骤与程序如下:
首先求出 c-3 然后算出三个乘式的积 最后求和虽然只有以上三个步骤,但是梯形图只支持两个源操作数,所以必须分成多步求结果。
在上面梯形图运算中有几点要注意:
(1)MUL 运算结果为双字,就是说 MUL D1 D2 D14[D15],结果是存放在D14[D15]两个
寄存器内。
(2)DIV 运算结果分商和余数,即:DIV D1 D2 D16,商在D16 中,余数在D17 中,所以
如果运算有余数则精度就降低了,要得到精确的结果得用浮点数运算。
(3)在求和时,由于D16 为商,是单字数据,所以加运算的时候得先统一数据类型,最终
得到的结果存放在D22[D23]中。
方法二:使用C 函数写,梯形图程序如下:
首先,我们对上面的 C 语言梯形图指令结构进行解析:
RESULT 为函数功能块的名称
D0 表示函数中 W[0]为 D0,W[1]为D1 以此类推,如果 S2 为D32,则函数块中
W[0]为D32,W[1]为D33 以此类推
M0 表示函数中 B[0]为 M0,B[1]为 M1 以此类推,如果 S2 为M32,则函数块中
B[0]为M32,B[1]为M33 以此类推
C 语言部分内容如下:
通过两种方法的对比可以看出,通过 C 函数功能,能够大大简化梯形图编程,提高编
程效率。
上面的C 函数运算和梯形图相似,精度也不高,如果要得到精确结果则使用浮点运算。
又来一个栗子:
利用函数功能块计算出CRC 校验值。
CRC 校验运算规则如下:(1)令16-bit 寄存器(CRC 寄存器)=FFFFH。
(2)将第一个8-bit byte 的讯息与低位元 16-bit CRC 寄存器异或(Exclusive OR)。
(3)右移一位CRC 寄存器,将0 填入高位元处。
(4)检查右移的值,如果是 0,就将第三步的新值存入 CRC 寄存器内,如果为非 0,那
么将CRC 寄存器的值与A001H 异或,将结果存入CRC 寄存器内。
(5)重复(3)到(4),将8-bit 全部运算完成。
(6)重复(2)到(5),取下一个8-bit 的讯息指令,直到所有讯息指令运算完成。最后,
得到的 CRC 寄存器的值,即是CRC 的校验码。值得注意的是CRC 的校验码必须交换放置与讯息指令的检查码中。
编辑C 语言功能块程序,如下:
编写PLC 梯形图程序,D0:校验数据的字节个数,D1~D5:校验数据的内容。如下:下载到 PLC 里,然后运行,使 M0 置 ON,通过自由监控就会发现寄存器 D6,D7 内
分别存入了 CRC 校验值的高位与低位。
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