Codesys学习笔记-实现流水灯效果(ST、梯形图)

目录

ST语言

梯形图语言


一、Codesys学习笔记 - 实现流水灯效果
        

        在工业自动化和嵌入式系统开发的广阔领域中,Codesys作为一款功能强大、灵活易用的编程环境,正逐渐成为工程师们实现复杂控制逻辑的首选工具。其直观的图形化编程界面、丰富的函数库以及对多种硬件平台的广泛支持,使得开发者能够高效地完成从简单逻辑控制到复杂自动化系统的设计与实现。
        在深入探索Codesys的众多功能与应用时,实现流水灯效果无疑是一个既基础又富有实践意义的项目。流水灯,作为逻辑编程的爱好者入门时经常接触的一个项目,通过编程实践,加深对Codesys编程环境的熟悉度,掌握基本的编程技巧与逻辑控制方法。

二、什么是ST语言,什么是梯形图语言?

ST语言

        ST语言,全称为Structured Text(结构化文本),是一种高级文本编程语言,主要用于编写PLC程序。它源自IEC 61131-3标准,该标准定义了用于编程PLC的多种语言。ST语言的特点主要包括:

  • 结构化:ST语言支持结构化的编程方式,使得程序易于理解和维护。
  • 可读性强:其语法风格类似于Pascal语言,使得代码易于阅读和编写。
  • 面向对象:ST语言支持面向对象编程,提高了代码的重用性和可维护性。
  • 数据类型丰富:提供了多种数据类型,如整数、浮点数、字符串和数组等,便于处理复杂的数据。
  • 逻辑和算法支持:提供了丰富的逻辑和算法支持,包括条件语句、循环结构等,便于实现复杂的控制逻辑和算法。
  • 广泛应用:ST语言在工业自动化领域有广泛的应用,如工厂自动化、机械控制、过程控制等。
梯形图语言

        梯形图语言,又称为Ladder Diagram(LD)或Ladder Logic Programming Language(梯形逻辑编程语言),是PLC使用得最多的图形编程语言,被称为PLC的第一编程语言。梯形图语言的特点主要包括:

  • 图形化:梯形图语言采用图形化的表示方式,通过不同的图形符号和连线来表示输入、输出、中间变量以及它们之间的逻辑关系,使得编程过程更为简便易懂。
  • 直观性:沿袭了继电器控制电路的形式,电气技术人员容易接受。梯形图中的元素(如触点、线圈)与继电器控制电路中的元素相对应,使得电气设计人员能够轻松上手。
  • 顺序执行:PLC是按循环扫描事件沿梯形图先后顺序执行程序的,这种执行方式使得程序的控制逻辑更加清晰。
  • 广泛应用:由于其直观性和易于理解的特点,梯形图语言在工业自动化领域有着广泛的应用。

   总的来说,会一点C语言的逻辑语句或者能够看得懂电路图的人员都能够快速的上手这一门编工具,在本篇学习笔记中,我们将一起探讨如何在Codesys环境下,通过编写程序来实现一个简单的流水灯效果。完成真正的第一个CodeSys程序,接下来,就让我们一同踏入这段充满乐趣与挑战的学习之旅吧!

三、创建工程,通过STEP AS软件,创建一个标准工程,名称任意起,在这里我命名为”流水的程序“,PLC可以选择SC系列的控制器。

四、ST程序如下,定义变量,编写实现流水灯的简单代码。

PROGRAM 流水灯ST
VAR
	xStart					: BOOL;//开始执行程序
	LED						: WORD:=1;//用位表示每一个LED灯,WORD数据类型一共占16位
	xForward				: BOOL:=TRUE;//正向
	xreverse				: BOOL;//反向
	Timer					: TON;//定时器	
	Count					: BYTE:=1; //灯移动位置
	B1						: ARRAY[1..16] OF BOOL;	//显示点位的灯,演示用	
END_VAR
//定义计时器,设置每秒变换一次状态
Timer(IN:= xStart AND NOT Timer.Q, PT:= T#1S, Q=> , ET=> );
//正向:数据位从0-15
	IF  xForward AND NOT xreverse AND Timer.Q THEN
 		IF Count<=0  THEN 
		   Count:=15;
		ELSE
		   Count:=Count-1;
		END_IF
		LED:=SHR(2#1000000000000000,15-Count);
	END_IF
//反向:数据位从15-0	
	IF NOT xForward AND  xreverse AND Timer.Q THEN

		IF Count>=15  THEN 
		   Count:=0;
		ELSE
		   Count:=Count+1;
		END_IF
		LED:=SHL(2#0000000000000001,Count);
	END_IF
//演示使用,直观的观察程序执行效果
		B1[1]	:=	LED.0;
		B1[2]	:=	LED.1;
		B1[3]	:=	LED.2;
		B1[4]	:=	LED.3;
		B1[5]	:=	LED.4;
		B1[6]	:=	LED.5;
		B1[7]	:=	LED.6;
		B1[8]	:=	LED.7;
		B1[9]	:=	LED.8;
		B1[10]	:=	LED.9;
		B1[11]	:=	LED.10;
		B1[12]	:=	LED.11;
		B1[13]	:=	LED.12;
		B1[14]	:=	LED.13;
		B1[15]	:=	LED.14;
		B1[16]	:=	LED.15;

如果没有实物PLC,那么选择>>"在线">>”仿真“模式,然后登入到控制器即可。运行效果如下:

五、梯形图,一样的定义好需要使用的变量,这个步骤与ST程序是一致的,如下:

PROGRAM 流水灯LD
VAR
	xStart					: BOOL;//开始执行程序
	LED						: WORD:=1;//用位表示每一个LED灯,WORD数据类型一共占16位
	xForward				: BOOL:=TRUE;//正向
	xreverse				: BOOL;//反向
	Timer					: TON;//定时器	
	Count					: BYTE:=1; //灯移动位置
	B1						: ARRAY[1..16] OF BOOL;	//显示点位的灯,演示用	
END_VAR

程序运行效果:

到这,简单的流水灯功能我们分别通过使用ST和梯形图实现了。

### 流水灯梯形图的设计方法及实现方案 流水灯梯形图设计是PLC编程中较为常见的案例之一。以下将详细介绍流水灯梯形图的设计方法及其在PLC编程中的实现方式。 #### 1. 功能需求分析 在设计流水灯控制程序时,首先需要明确功能需求。例如,流水灯可能按照以下规则运行: - 灯依次点亮并熄灭。 - 点亮顺序可以是从左到右或从右到左。 - 可能存在延时控制,以调整灯光切换的速度。 这些需求直接影响梯形图的设计逻辑[^1]。 #### 2. 梯形图语言的特点 梯形图语言是一种图形化的编程语言,具有以下特点: - **图形化表示**:通过触点、线圈等符号表示逻辑关系。 - **直观性**:沿袭继电器控制电路的形式,易于理解。 - **顺序执行**:PLC按梯形图的先后顺序循环扫描执行程序[^3]。 这些特点决定了梯形图语言非常适合用于实现流水灯这样的简单逻辑控制。 #### 3. 梯形图设计步骤 以下是流水灯梯形图设计的基本步骤: - **定义输入输出信号**: - 输入信号:可以包括启动按钮、停止按钮等。 - 输出信号:对应每个灯的状态(点亮或熄灭)。 - **设计逻辑关系**: - 使用定时器实现延时效果- 利用移位寄存器(Shift Register)实现灯光的顺序切换。 - **绘制梯形图**: 下面是一个简单的梯形图设计示例,假设共有4个灯(Q0.0, Q0.1, Q0.2, Q0.3),灯光依次从左到右点亮并熄灭。 ```plaintext |----[ I0.0 ]----|( M0.0 )| |----[ M0.0 ]----|( Q0.0 )| |----[ Q0.0 ]----( TON T0 )| |----[ T0 ]------|( M0.1 )| |----[ M0.1 ]----|( Q0.1 )| |----[ Q0.1 ]----( TON T1 )| |----[ T1 ]------|( M0.2 )| |----[ M0.2 ]----|( Q0.2 )| |----[ Q0.2 ]----( TON T2 )| |----[ T2 ]------|( M0.3 )| |----[ M0.3 ]----|( Q0.3 )| |----[ Q0.3 ]----( TON T3 )| |----[ T3 ]------|( M0.0 )| ``` 上述梯形图实现了以下功能: - 当启动按钮 `I0.0` 被按下时,标志位 `M0.0` 被置位。 - 标志位 `M0.0` 控制第一个灯 `Q0.0` 点亮。 - 定时器 `TON T0` 控制延时时间,延时结束后置位标志位 `M0.1`。 - 以此类推,灯光依次点亮并熄灭,形成流水灯效果。 #### 4. 程序优化与扩展 为了提高程序的灵活性和可维护性,可以考虑以下优化措施: - **使用子程序**:将流水灯逻辑封装为子程序,便于重复调用。 - **双向控制**:增加控制逻辑,支持灯光从右到左的切换。 - **速度调节**:通过参数化设置定时器的时间常数,实现灯光切换速度的动态调整[^2]。 --- ### 示例代码 以下是一个基于CodesysST语言实现流水灯的示例代码,供参考: ```st PROGRAM PLC_Prog VAR Light : ARRAY[0..3] OF BOOL; // 灯状态数组 Timer : TON; // 定时器 Counter : INT := 0; // 计数器 END_VAR // 初始化灯光状态 FOR Counter := 0 TO 3 DO Light[Counter] := FALSE; END_FOR; // 实现流水灯效果 Light[Counter MOD 4] := TRUE; // 当前灯点亮 Timer(IN := Light[Counter MOD 4], PT := T#500MS); // 延时500ms IF Timer.Q THEN Light[(Counter - 1) MOD 4] := FALSE; // 上一个灯熄灭 Counter := Counter + 1; // 更新计数器 END_IF; END_PROGRAM ``` --- ### 注意事项 在实际应用中,需根据具体硬件设备(如PLC型号)调整程序参数和逻辑。同时,确保程序的可靠性和安全性,避免因逻辑错误导致设备故障。 ---
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