使用SCL语言开发上升沿或下降沿指令

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描述

1.1沿指令概述

沿指令即在程序中用于检测信号的上升沿或下降沿的指令。

在SIMATIC S7-1500和S7-1200 PLC中,选择编程语言为SCL时,可以看到TIA Portal软件自带两个指令分别用于检测信号的上升沿和下降沿,如图1所示:

S7-1500

图1

在程序中调用R_TRIG或F_TRIG时,系统会自动生成1个背景DB块,用于存放检测信号的边沿存储位,当程序中有较多信号需要检测上升沿或下降沿时,就会产生多个背景DB块,这样一来,过多的背景DB块不仅仅不便于管理,且会过多占用CPU宝贵的存储区。

以SIMATIC S7-1200 PLC为例,存储区分为工作存储区,装载存储区,保持性存储区,其中工作存储区和保持性存储区不可扩展,不同的CPU具有不同大小的存储区,如图2所示:

S7-1500

图2

假设选定S7-1211C进行编程,如果在程序中应用了很多R_TRIG或F_TRIG指令,则实际程序需要的工作存储区有可能超过50kB,此时需要更换工作存储区更大的PLC来加以解决,所以适当优化程序,占用较少的工作存储区,十分必要。

本文以S7-1200为例,皆在阐释如何使用SCL语言开发沿指令以减少工作存储区使用。

1.2开发检测上升沿指令

为了不产生背景DB块,我们在FC中使用SCL语言进行开发,并引入第三方变量作为检测信号的边沿存储位。

新建FC

新建FC并选择编程语言为SCL,FC块命名为:RisingEdgeDetection,如图3所示:

S7-1500

图3

定义接口

根据编程需要定义接口变量,并写明注释,修改Return变量的数据类型为Bool,用于输出上升沿信号,持续一个周期,如图4所示:

S7-1500

图4

编程

根据上升沿检测原理进行编程,编程思想如下:

当 #signal由0变成1时,此时作为边沿存储位的 #thirdVariable仍保留 #singal信号上一周期的状态,#thirdVariable为False,此时满足IF语句,RisingEdgeDetection被赋值为True。

当 #signal由0变成1后的下一周期,#thirdVariable上个周期已被 #signal赋值为相同状态,即 #thirdVariable和 #signal都为True,则不再满足IF语言,RisingEdgeDetection被赋值为False。

RisingEdgeDetection输出持续一个周期。

程序代码如图5所示:

S7-1500

图5

1.3开发检测下降沿指令

与开发检测上升沿指令类似,新建FC并定义接口变量,这里不再一一赘述。在编程上两者有所不同,其编程思想如下:

当#signal由1变成0时,此时作为边沿存储位的#thirdVariable仍保留#singal信号上一周期的状态,#thirdVariable为True,此时满足IF语句,FallingEdgeDetection被赋值为True。

当#signal由1变成0后的下一周期,#thirdVariable上个周期已被#signal赋值为相同状态,即#thirdVariable和#signal都为False,则不再满足IF语言,FallingEdgeDetection被赋值为False。

FallingEdgeDetection输出持续一个周期。

程序代码如图6所示:

S7-1500

图6

1.4功能测试

使用开发完成的功能块,检测Q0.0的上升沿和下降沿,编程代码如图7所示,Trace时序图如图8所示。

其中:

Data.thirdVariable1为检测上升沿指令所用到的第三方变量;

RisingEdgeDetection为输出上升沿;

Data.thirdVariable2为检测下降沿指令所用到的第三方变量;

FallingEdgeDetection为输出下降沿。

S7-1500

图7

S7-1500

图8

1.5效果比对

为了更好的说明该自行开发沿指令的优势,我们分别使用R_TRIG指令和RisingEdgeDetection指令编写相同的工艺功能程序,通过对比两者所占用工作存储区大小的差异,加以说明。

工艺功能要求:

利用S7-1214C,使用SCL编程语言编程,在FB1中实现1000个Bool信号的上升沿检测。

1.5.1                   使用R_TRIG实现相关工艺功能

使用R_TRIG指令实现过程,如图9所示。

R_TRIG在FB1中以多重背景形式调用,方便R_TRIG背景DB块的管理。

S7-1500

图9

编译完成后,在程序信息中查看存储区使用情况,如图10所示,工作存储区已被占用10%。Test_IDB为FB1的背景DB块。

S7-1500

图10

1.5.2                   使用RisingEdgeDetection实现相关工艺功能

使用RisingEdgeDetection指令实现过程,如图11所示。

S7-1500

图11

编译完成后,在程序信息中查看存储区使用情况,如图12所示,工作存储区已被占用3%。

Test_IDB为FB1的背景DB块。Data用于存储第三方变量,变量类型为Array [0…999] of Bool。

S7-1500

图12

1.6总结

从上述分析中,我们可以得出自行开发的沿指令RisingEdgeDetection、FallingEdgeDetection比R_TRIG、F_TRIG指令占用更少的工作存储区空间,且适用于SIMATIC S7-1200及S7-1500 PLC。

审核编辑:汤梓红

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