西门子S7-200-1200PLC时钟指令的应用实例

ComputerKnowledgeandTechnology电脑知识与技术计算机工程应用技术本栏目责任编辑：梁书第7卷第35期(2011年12月)第7卷第35期(2011年12月)9西门子S7-200/1200PLC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SIMATICS7-200和西门子最新推出的SIMATICS7-1200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)35-9238-041西门子SIMATICS7-200时钟指令1.1时钟指令西门子SIMATICS7-200可编程控制器（ProgrammableLogicController，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。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。1.2时钟格式读实时时钟指令TODR（TimeofDayRead）从实时时钟读取当前日期和时间，装入以T（例如：VB0）为起始地址的8字节缓冲区，依次存放年（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0～7，1表示星期日，2～7表示星期一～星期六，为0时将禁用星期（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）、VW1（月、日）、VW2（日、小时）、VD0（年、月、日、小时）等，详见表1-2。但如果保存的是模拟量信号（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、VD8等。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，在2009年7月21日12时21分～23分，Q0.0接通。提示：VD0存储的是年、月、日、小时，VW4存储的是分钟、收稿日期：2011-09-15作者简介：程伟（1981-），男，江苏东台人，助教，工学学士，目前主要从事电工学、PLC编程及应用、维修电工等课程的理论与实践教学。图1时钟指令图2读实时时钟指令READ_RTC表1时钟格式表2时钟的存储E-mail:[e-mail]电脑知识与技术Vol.7,No.35,December2011.238ComputerKnowledgeandTechnology电脑知识与技术计算机工程应用技术本栏目责任编辑：梁书第7卷第35期(2011年12月)第7卷第35期(2011年12月)9秒。梯形图程序详见图4。例如：路灯控制，18:00时开灯，6:00时关灯。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（06：00～00：00）正常运行，夜晚（00：01～05：59）南北、东西方向黄灯闪烁。提示：建立“白天”和“夜晚”子程序，然后在主程序中调用子程序。梯形图程序详见图6。2西门子SIMATICS7-1200时钟指令西门子SIMATICS7-1200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STEP7Basic集成了用于精简系列面板组态的WinCCBasic，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、月、日、星期、小时、分、秒和纳秒，见表3。表3中，USInt是无符号字节8位，UInt是无符号整数16位，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。2.3DTL变量的定义图3保存故障发生时间图4定时控制图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表4基本数据类型图7时钟指令图8DTL变量的定义1239ComputerKnowledgeandTechnology电脑知识与技术计算机工程应用技术本栏目责任编辑：梁书第7卷第35期(2011年12月)第7卷第35期(2011年12月)91）打开SIMATICSTEP7Basic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，新建“DT0”的DTL变量，见图8。编程软件将自动生成年、月、日等变量，见图9。2.4S7-1200时钟指令的应用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，06:00关灯，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，其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，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：用时钟指令控制校园铃声，响铃时间08:00、08:45、08:50等等，每次响铃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：不同的时刻、不同的教学区域可以使用不同的铃声（或者使用音乐），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、图13中的置位、复位方法，这样很简洁高效。参考文献：[1]廖常初，PLC编程及应用[M].3版.北京：机械出版社,2008.[2]廖常初，S7-300/400PLC应用技术[M].2版.北京：机械出版社,2008.[3]廖常初，S7-1200PLC编程及应用[M].北京：机械出版社,2010.[4]SIMATICS7-200可编程控制器系统手册，2008-8.[5]SIMATICS7-1200系统手册，2009-11.[6]SIMATICS7-300产品目录，2009.图9DTL变量的定义2图10系统和时钟存储器图11路灯控制2图12路灯控制3图13校园铃声控制240