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汇川H2U编程手册:高性价比控制宝典
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更新于2024-07-31
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汇川H2U编程手册是一份详细介绍深圳市汇川控制技术有限公司开发的H1U/2U系列通用PLC的官方文档。这些控制器以其高性价比,丰富的指令集和强大的信号处理能力受到用户的青睐。它们支持高达24K步的用户程序,无需额外扩展存储设备,体现了在性能和灵活性上的优越性。 手册中提到,控制器配置有两个通讯端口,支持MODBUS等多种协议,便于与变频器等设备进行无缝联机控制,同时具备严格的程序保密功能,通过子程序单独加密来保护用户的特定控制工艺和知识产权。用户可以选择多种编程语言,如梯形图、指令表、步进梯形图和SFC顺序功能图,这使得编程过程更加直观和易于理解。AutoShop编程环境整合了多个PLC编程环境的优点,提供丰富的在线帮助,大大简化了编程过程中查阅说明资料的步骤。 H1U系列标准配置了3路高速输出,而H2U系列的部分MT型号拥有三路高速输出功能,而MTQ版本更进一步,提供了六路高速脉冲输入和五路高速脉冲输出,增强了对快速信号处理的能力。手册强调了其知识产权归属,并鼓励用户访问官方网站www.inovance.cn获取最新版本的手册和资料,同时也欢迎用户通过plc@inovance.cn进行咨询和报告手册中的错误或遗漏。 手册内容涵盖了详细的编程指南,如第一章的梯形图介绍,包括梯形图的编程特点和元件符号的使用,这些都是PLC编程的基础,对于初学者和经验丰富的工程师来说都是必不可少的参考资料。无论是对于新入手的用户还是希望深入了解汇川H2U的开发者,这份手册都是一份详尽实用的工具,有助于提升编程效率和控制系统的优化。
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15
第一章 梯形图及梯形图程序
到控制用户执行的“RUN/STOP”开关被拨动到STOP位置为止。
对于整个PLC而言,其系统软件还需完成一些运行准备、系统通讯、中断处理等工作,系统软件运行流程如上
图所示。对于复杂的用户程序,在系统扫描用户程序过程中,还可以采用“中断”处理的方法响应“用户中断”信
号,对重要信号(也有称重要“事件”)作及时处理。
所谓“中断”处理,就是CPU检测到特定信号时,立即停下(或中断)当前的例行工作,去执行特定的子程
序,子程序执行完毕,才返回到先前被停下的工作点,继续执行例行工作。中断信号的请求能得到及时的响应处
理,是“中断”功能的主要特点。
在PLC中,有高速信号输入(X0~X5)、高速计数、定时等中断(有时称为“用户中断”),还有通讯中断,
包括系统通讯、用户程序发起的通讯等。在PLC中,各中断享有同一优先级,但不同中断类型,其允许区间稍有不
同(参见前页插图)。
1.4 PLC数值的基本知识
H
1U/2U
系列PLC内部采用高性能32bit作为核心处理器,其工作原理与其他的计算机设备是相似的。所有的CPU
处理器采用的都是二进制码作为内部处理数据的格式,“数据”在计算机内部是以“信号电平”的方式进行处理
的,其中信号电平只有“低”或“高” 两个状态,分别对应于二进制数的“0”或“1”,信号电路中不会出现电平
误判,可确保处理结果的正确性。
二进制数
“二进制”用于计算机计算则是最简捷方便的进制,对于1位数的计算有:
0+0=0;0+1=1;1+0=1;1+1=10(有进位,此时需用2个位来表示)
这些计算只需用典型的“与”、“或”、“非”逻辑电路就可组合完成运算了。
0
000000
00
0000000
bi t15
0
bi t0
0000000
bi t7
0
bi t0
1 个位(1bit):
1 个字节(1 Byte):
由8 个bit组成
1个字( 1 Word) :
由16个bit组成
bi t0
00000000000000000000000000000000
双字( 2Word) :
由32个bit组成
当需要处理的数值比较大时,就需用多个二进制位来表示,位数越多,可表示的数值越大,现在常用的CPU位
(bit)数有:
位数 可一次处理的最大数值 应用说明
4bit 15
消费类简单产品中还有使用,已很少
8bit 255
如
8051
,常用于简单的控制系统中
16bit 65
,
535
如
808x
,工业控制中有使用,使用较少
32bit 4
,
294
,
967
,
295
如
ARM
,目前广泛应用于工控、消费类产品
64bit 18446744073709551615
通用计算机中使用
位数少的CPU,并非不能处理大的数值,只不过需要多次运算,有时还需要编程人员熟悉算法。就像大车一次
可以搬运的货物,用小车就需要往返多次才能搬完,车越小,需要的次数越多,耗时也越多。
H
1U/2U
系列PLC元件中,常用的数据宽度是1Word(即16bit);部分计数器为2Word(32bit)。对于16bit的无
符号数据,用2进制表示的最大值为1111,1111,1111,1111,换算为十进制就是65,535。
十六进制
当二进制数值小的时候,尚能阅读,当位数比较多的时候,就比较难读难写了,将每4位二进制数分成一组,
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16
第一章 梯形图及梯形图程序
用1个数来代表,就成了16进制数(HEX);一个16bit二进制数用4位十六进制数来表示,易读性大为增加。在
十六进制数中数值10~15(十进制)的数,分别以A~F的字符来代替。
八进制
由于传统习惯,在计算机中,以8bit宽度的数值、硬件端口数使用方式的为最多,8bit被定义为1Byte(即1个字
节);在PLC中也8个硬件端口作为分组,利于访问操作(读或写),如输入X端口、输出Y端口的编号就仍沿用八
进制方式。
八进制数是由3位二进制数组成的,数字范围为000~111,即0~7,不可能存在8、9。由于CPU一般为8、
16、32bit等,但用于数据计算时,一般还是用十六进制,而不用八进制。
十进制
我们生活中习惯使用的数据是采用“十进制”,基本数字为0~9共10个数,若“9”+“1”计数,便进位处理
得到“10”。
日常生活中也有其他进制的,如星期日、星期一、….星期六分别以数字0、1、…6共7个数代表,就
可理解为
“七进制”,只不过“七进制”不便于计算,使用不多而已。
BCD码
最符合人们阅读习惯的数字格式是十进制,在人们监控或设置工作参数时,往往需要采用十进制格式进行数据
显示,而计算机内部使用的是HEX格式,故需采用一种底层为每4个二进制位组成一个数字位,而每个数字位只能
为十进制数的0~9,由此组成的数值,这种格式数字在存储器中的编码称为BCD码(Binary-Coded Decimal)。
在PLC内部,原理上用4位二进制数代表1位十进制数,在每一位BCD码中,不存在HEX格式中的A~F。对于一
个8bit宽度的寄存器单元,能存储的最大BCD数只能是99,因此将HEX格式转换为BCD码后,会占用更大的存储空
间。
1
bit0
0000001
bit7
转换为十进制数就为“181”
10
bit8
00
1
bit0
0101101
bit7
十六进制数“ B 5” :
1 (百位) 8 (十位) 1( 个位)
B 5
0000
bit15
以BCD码格式存储在寄存器的数据就是:
PLC内部总是按HEX格式进行数据计算的,在驱动非智能的显示设备(如数码管)显示数据之前,往往需要将
PLC内部的十六进制(HEX)格式数据先转换为BCD码,然后进行显示输出;将用户以十进制方式设置的参数存入
PLC内存之前,则往往需要将该BCD码转换为十六进制(HEX)格式。
H
1U/2U
系列PLC内部提供了HEX与BCD两种格式相互转换的命令,在需要进行显示输出,或设置开关读取的时
候,执行该格式转换指令。
人们在电脑显示器上看到的十进制读数,都是经过了计算机自动作BCD转换后才显示的;监控时修改的参数,
则是电脑软件作了HEX转换后写入的,无需人为干预而已。
各种进制数的对照举例:
二进制
BIN
八进制
OCT
十进制
DEC
十六进
制
HEX
BCD
码
二进制
BIN
八进制
OCT
十进制
DEC
十六进
制
HEX
BCD
码
0000 0 0 0 0 1000
不存在
8 8
8
0001 1 1 1 1 1001 9 9 9
0010 2 2 2 2 1010 10 A
不存在
0011 3 3 3 3 1011 11 B
0100 4 4 4 4 1100 12 C
0101 5 5 5 5 1101 13 D
0110 6 6 6 6 1110 14 E
0111 7 7 7 7 1111 15 F
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17
第一章 梯形图及梯形图程序
进制的转换
二进制、八进制、十六进制等进制的转换非常简单,例如8位的二进制数“10110101”,写成十六进制时,从
右向左按4位一组分为“1011,0101”,用十六进制表示为“B5”;
写成八进制时,从右向左按3位一组分为“10,110,101”,用八进制表示为“265”;
要将二进制数换算为十进制数,则计算要复杂很多,最通用的方法可采用权重累加法,从最右边一位开始计
算:
第1位(bit0)为1时,权重为1 ,(即2
0
),否则为0;
第2位(bit1)为1时,权重为2 ,(即2
1
),否则为0;
第3位(bit2)为1时,权重为4 ,(即2
2
),否则为0;
第4位(bit3)为1时,权重为8 ,(即2
3
),否则为0;
第5位(bit4)为1时,权重为16,(即2
4
),否则为0;
第6位(bit5)为1时,权重为32 ,(即2
5
),否则为0;
第7位(bit6)为1时,权重为64 ,(即2
6
),否则为0;
第8位
(bit7)为1时,权重为128 ,(即2
7
),否则为0; ……
对于本例子中,将“10110101”转换为十进制数即为(128+0+32+16+0+4+0+1)=181。
对于16bit转换为十进制,如本例中的“B5”,也采用十六进制的权重累加法,从最右边一位开始计算:
第1位HEX数的权重为1 ,(即16
0
),即该位的实际值×1;
第2位HEX数的权重为16 ,(即16
1
),即该位的实际值×16;
第3位HEX数的权重为256 ,(即16
2
),即该位的实际值×256;
第4位HEX数的权重为4096 ,(即16
3
),即该位的实际值×4096;…..
对于本例子中,将“B5”转换为十进制数即为(B×16+5×1)=(11×16+5)=181。
读者熟悉了HEX转换为十进制的方法,可先将二进制或八进制划分为十六进制(每4bit一组),然后再作十进
制转换,计算比较简捷。
有符号数与无符号数
PLC内部的数据
可以进行四则运算,运算结果可能产生负数,这样的计算结果就产生了“有符号数”,事实
上H
1U/2U
系列PLC内部的寄存器D、32bit计数器C的数据、所有四则和函数运算指令都可按“有符号数”进行运算操
作。
16bit的D寄存器中最高位(bit15)便用于代表值的符号,因此D寄存器值的取值范围是-32,768~32,767。
当用双字(32bit,2个连续的D寄存器)表示一个数据时,用最高位(bit31)代表值的符号,因此D寄存器值的取值
范围是-2,147,483,648~2,147,483,647。符号位如下图:
0
000000
00
0000000
bit15
1 个字( 1 Word)数据
bit0
00000000000000000000000000000000
双字( 2Word) 数据Bit31
符号位
Dn+1 单元, 15位 Dn单元 , 16位
Dn单元, 15位
当符号位为0时,表示为正数,故1Word的正数是最大值为HEX格式的H7FFF,即32767;2Word的正数是最
大值为HEX格式的H7FFFFFFF,即2,147,483,647。
当符号位为1时表示负数,是其数值的补码,其绝对值的计算方法是“先将有符号数逐位取反,然后再加1”,
例如HEX格式的HFFFF,其绝对值=H0000+1=1,即“HFFFF”代表-1;又例如HEX格式的H8000,其绝对值=
H7FFF+1=32768,即有符号数H8000代表-32768,是1Word寄存器最小的负值。同理,2Word的最小负值为有符
号数H80000000,即-2,147,483,648。
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18
第一章 梯形图及梯形图程序
进行数值比较大的加减运算时,要注意符号的处理,尤其是出现进位或借位操作时,要进行“借位标志”、
“进位标志”的判断及相应处理,否则可能导致计算结果出错。
无符号数,即没有符号位,默认都为正数,对于1Word的寄存器,其取值范围是0~65535,有些计时、计数的
应用场合,就只有正数,需按无符号数处理,在作加减运算时,需要防止计算结果溢出,导致计算错误。
当进行逻辑运算时(如“逻辑与”、“逻辑或”等运算指令),操作数是当无符号数进行处理的,符号位
(bit15)与其它位同等参与逻辑运算。
浮点数
浮点数在PLC(或计算机)中用以近似表示任意实数,具体格式是由一个整数或定点数(即尾数)乘以某个基
数(计算机中通常是2)的整数次幂,这种表示方法类似于基数为10的科学记数法。
一个浮点数可用 m × b^e来表示。其中m为尾数,形如±d.ddd...dd;b为基数;e为指数。例如988436216用
十进制浮点数表
示就可为9.8844×10
8
,因尾数有四舍五入,精度有下降。但可以看到,使用浮点数可表示更大范
围的数值。
由此可以看出,在计算机中表示一个浮点数,其结构如下:
尾数部分(定点小数) 阶码部分(定点整数)
数符± 尾数
m
阶符± 阶码
e
在PLC或计算机内使用的浮点数,都采用了国际标准的格式,为了计算的方便,仪表都采用二进制浮点数格
式。一个浮点数占用32bit的存储器单元。实际使用浮点数时,并不需要用户对浮点格式有特别的了解,计算机会对
输入的实数自动作标准格式化处理。
浮点计算是指浮点数参与的运算,这种运算通常伴随着因为无法精确表示而进行的近似或舍入。在PLC中有模
拟量信号处理和运算时,可能用到浮点数。
H
2U
系列PLC的内存结构
对于微机或单片机的系统,除了CPU内核以外,各种特性的内存是其主要配置。H
2U
系列PLC中有如下几种内
存:
类型 用途 特性
FLASH
保存系统程序 永久保存
保存用户程序 永久保存,除非人为删除,或下载刷新
文件寄存器数据 永久保存,除非人为删除或改写
SRAM 用于存放
PLC
的软元件、工作数据 有电池供电时,即使外部停电时数据也不会丢失
如前所述,PLC内的软元件有“位元件”(触点元件),有16bit的“字元件”(寄存器D 、计数器C、计时器
T等),还有32bit的“双字元件”(部分高速计数器C),在PLC内部如下组织:
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19
第一章 梯形图及梯形图程序
成批传送指令
SRAM工作数据区
Y
T
C
S
M
T
X0
X267
Y0
T0
Y267
C0
T255
S0
C255
M0
S999
M8000
M3071
T0
M8255
D999
D7999
D8000
D8255
Z0
V0
Z7
V7
T255
…
C
C0
C200(32bit)
C199
C255(32bit)
…
…
…
…
…
…
D
D0
D1000
…
系统用
16bit
32bit
16bit
位(1bit)
元件区域
bit 0bit 15
可作为文件
寄存器区
T0
C0
T255
S0
C255
M0
S999
M8000
M3071
T0
M8255
D999
D7999
D8000
D8255
Z0
V0
Z7
V7
T255
…
C0
C200(32bit)
C199
C255(32bit)
…
…
…
…
…
…
D0
D1000
…
FLASH存储区
(电池备份)
用户程序
保存区1/2
用户程序
保存区2/2
程序注释区
(可选)
系统配置信息区
1步
1000步
8000步
24000步
(永久保存)
停电或停机
STO P--> RU N
※1
※3
※1
※2
※3
※1
用户程序保存区最大为 24K步(Word),存放用户程序时可自动回避文件寄存器区 。
文件寄存器保存区可定义 ,最大为7K步(Word),占用用户程序空间 。
用户程序注释保存区紧接梯形图程序 ,空间大小由注释内容决定 ,共享用户程序空间 。
PLC系统程序区
用户不可改
X
SRAM备份数据区
(程序未用时为空)
系统工作数据缓存区
用户无法访问
电池备份区有一部分变量默认为备份范
围,另外部分区间可由用户配置选择 。
当外部交流电源停电 ,而电池电压消
失,电池备份数据也将丢失 。
※
※
文件寄存器区
(可选)
※2
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