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[Type text] 第一章概述 [Type text]

PLC 综合开发利器

— CODESYS 基础编程及应用指南

[Type text] 第一章概述 [Type text]

PLC 综合开发利器 ................................... 1

——CoDeSys 基础编程及应用指南 ........ 1

第 0 章前言 ......................................... 5

第 1 章概述 ......................................... 6

1.1 IEC 61131-3 标准 ............................... 6

1.1.1 IEC 61131 简介 ........................... 6

1.1.2 PLCopen 组织概况 ..................... 7

1.1.3 IEC 61131-3 编程语言 ................ 7

1.1.4 IEC 61131-3 标准语言的特点 .... 8

1.2 软 PLC-CoDeSys ................................ 9

1.2.1 软 PLC 控制方案 ...................... 10

1.2.2 软 PLC 的发展方向 .................. 11

1.3 CoDeSys 概述 ................................... 11

1.3.1 CoDeSys 自动化解决方案 ....... 12

1.3.2 CoDeSys 实时核 ....................... 14

1.4 软件的安装 ....................................... 15

1.4.1 安装所需的软硬件要求 ........... 16

1.4.2 安装 ........................................... 16

1.4.3 启动编程软件 ........................... 16

1.4.4 帮助 ........................................... 16

1.4.5 CoDeSys 开发系统 ................... 17

1.5 获取资料、插件和技术论坛 ........... 20

第 2 章软件模型 ............................... 21

2.1 软件模型 ........................................... 21

2.1.1 软件模型的特点 ....................... 22

2.2 设备 ................................................... 22

2.2.1 添加设备 ................................... 22

2.2.2 设备编辑器 ............................... 25

2.3 应用 ................................................... 26

2.3.1 任务 ........................................... 26

2.3.2 库文件 ....................................... 35

2.3.3 全局变量和局部变量 ............... 45

2.3.4 访问路径 ................................... 46

2.4 程序组织单元 ................................... 47

2.4.1 程序组织单元结构 ................... 47

2.4.2 函数 ........................................... 49

2.4.3 功能块 ....................................... 52

2.4.4 程序 ........................................... 56

2.4.5 创建的原则 ............................... 58

2.5 应用对象 ........................................... 58

2.5.1 采样跟踪 ................................... 58

2.5.2 持续变量 ................................... 65

2.5.3 数据单元类型 ........................... 67

2.5.4 全局网络变量 ........................... 67

2.5.5 配方管理器 ............................... 68

第 3 章公用元素 ............................... 70

3.1 公用元素 ........................................... 70

3.1.1 字符集 ....................................... 70

3.1.2 分界符 ....................................... 70

3.1.3 关键字 ....................................... 71

3.1.4 句法颜色 ................................... 72

3.1.5 空格和注释 ............................... 73

3.2 常数 ................................................... 76

3.2.1 常数的表示方法 ....................... 76

第 4 章变量 ........................................ 79

4.1 变量的表示和声明 ........................... 79

4.1.1 变量 ........................................... 79

4.1.2 标识符 ....................................... 79

4.1.3 变量声明 ................................... 79

4.2 数据类型 ........................................... 81

4.2.1 标准数据类型 ........................... 81

4.2.2 标准的扩展数据类型................ 86

4.2.3 自定义数据类型 ....................... 92

4.3 变量命名建议 ................................. 104

4.3.1 匈牙利命名法 ......................... 104

4.4 变量的类型和初始化 ..................... 105

4.4.1 变量的类型 ............................. 105

4.4.2 变量的初始化 ......................... 107

4.5 变量声明编辑器中的 Pragma 指令 108

4.5.1 字段 Pragma ............................ 108

第 5 章编程语言 .............................. 110

5.1 指令表（IL） ................................. 111

5.1.1 指令表语言结构 ..................... 111

5.1.2 连接元素 ................................. 112

5.2 梯形图（LD） ................................ 115

5.2.1 简介 ......................................... 115

5.2.2 梯形图程序执行顺序.............. 115

5.2.3 组成元素 ................................. 117

5.2.4 赋值指令 ................................. 121

5.3 功能块图（FBD） ......................... 122

5.3.1 简介 ......................................... 122

5.3.2 连接元素 ................................. 122

5.3.3 组态 ......................................... 125

5.4 结构化文本（ST） ........................ 126

5.4.1 简介 ......................................... 126

5.4.2 结构化文本程序执行顺序 ...... 126

5.4.3 语句 ......................................... 128

5.5 顺序流程图（SFC） ...................... 138

5.5.1 SFC 顺序流程图 ...................... 138

5.5.2 SFC 的结构.............................. 140

5.5.3 SFC 的编程元素 ...................... 154

5.5.4 SFC 元素的属性 ...................... 155

5.6 连续功能图（CFC） ...................... 157

5.6.1 简介 ......................................... 157

[Type text] 第一章概述 [Type text]

5.6.2 程序执行顺序 ......................... 157

5.6.3 连接元素 ................................. 159

5.6.4 CFC 的组态 ............................. 166

第 6 章指令系统 ............................. 169

6.1 位逻辑指令 ..................................... 169

6.1.1 基本逻辑指令 ......................... 169

6.1.2 置位优先与复位优先触发器指令

173

6.1.3 边沿检测指令 ......................... 175

6.2 定时器指令 ..................................... 177

6.2.1 定时器 ..................................... 177

6.3 计数器指令 ..................................... 181

6.3.1 计数器简介 ............................. 181

6.3.2 计数器指令 ............................. 181

6.4 数据处理指令 ................................. 185

6.4.1 选择操作指令 ......................... 185

6.4.2 比较指令 ................................. 188

6.4.3 移位指令 ................................. 189

6.5 运算指令 ......................................... 194

6.5.1 赋值指令 ................................. 194

6.5.2 算术运算指令 ......................... 194

6.5.3 数学运算指令 ......................... 197

6.5.4 地址运算指令 ......................... 201

6.6 数据转换指令 ................................. 203

6.6.1 数据类型转换指令 ................. 203

第 7 章程序结构 ............................. 211

7.1 系统程序和用户程序 ..................... 211

7.2 用户程序结构 ................................. 211

7.2.1 常用的编程方法 ..................... 211

第 8 章基础编程 ............................. 215

8.1 基本编程操作 ................................. 215

8.1.1 启动 CoDeSys ......................... 215

8.1.2 PLC 程序文件的建立 ............. 216

8.2 定义资源对象 ................................. 218

8.2.1 启动 Gateway Server 和 PLC . 218

8.3 程序下载 ......................................... 220

8.3.1 编译 ......................................... 220

8.3.2 登入下载 ................................. 221

8.3.3 在线监控 ................................. 224

8.4 程序调试 ......................................... 228

8.4.1 复位 ......................................... 228

8.4.2 程序调试 ................................. 229

8.5 仿真 ................................................. 232

8.5.1 离线仿真 ................................. 232

8.5.2 仿真示例 ................................. 233

8.6 PLC 脚本功能 ................................ 235

第 9 章可视化界面建立及应用 ..... 237

9.1 CoDeSys 可视化界面 ..................... 238

9.2 基本操作 ......................................... 239

9.2.1 创建可视化界面 ..................... 239

9.2.2 添加工具 ................................. 239

9.2.3 对齐工具 ................................. 240

9.2.4 删除工具 ................................. 240

9.3 工具 ................................................. 240

9.3.1 基本工具 ................................. 240

9.3.2 通用控制工具 ......................... 245

9.3.3 测量控制 ................................. 257

9.3.4 灯/开关/位图 ........................... 262

9.3.5 特殊控制 ................................. 264

9.3.6 报警管理 ................................. 273

9.4 视图的建立及编辑 ......................... 280

9.4.1 应用举例 ................................. 280

第 10 章常用库函数介绍？ .............. 292

第 11 章控制系统工程实例 .............. 293

11.1.1 圆盘 180°正反转控制 ............. 293

11.1.2 火警报警系统 ......................... 294

11.1.3 抢答控制系统 ......................... 297

11.1.4 交通灯信号控制程序.............. 299

11.1.5 停车场管理 ............................. 304

11.1.6 恒压变频供水控制系统 .......... 305

第 12 章 CoDeSys 通信网络 .............. 310

12.1 通信基础 ..................................... 310

12.1.1 数据传送方式 ......................... 310

12.1.2 串口通讯接口标准.................. 318

12.2 现场工业总线网络基础 ............. 321

12.2.1 总线数据通讯模式.................. 322

12.2.2 工业控制网络的拓扑结构 ...... 322

12.2.3 工业通信协议基础.................. 329

12.2.4 CoDeSys 支持的通信协议 ...... 330

12.2.5 工业以太网线缆 ..................... 331

12.3 CANopen 通讯 ................................ 333

12.3.1 拓扑结构 ................................. 333

12.3.2 运行原理 ................................. 333

12.3.3 电缆和接头 ............................. 339

12.3.4 PDO 通讯示例 ......................... 340

12.3.5 SDO 通信示例 ......................... 347

12.4 Modbus 网络基础 ........................... 351

12.4.1 协议描述 ................................. 351

12.4.2 Modbus 串口协议描述 ........... 352

12.4.3 Modbus TCP 协议描述 ........... 354

12.4.4 运行原理 ................................. 355

12.4.5 电缆和接头 ............................. 362

12.4.6 Modbus 串口的通讯组态 ....... 365

12.4.7 Modbus TCP 的通讯组态 ....... 368

12.5 EtherCAT 网络基础 ........................ 373

12.5.1 EtherCAT 拓扑结构及媒介 .... 373

12.5.2 EtherCAT 运行原理 ................ 374

12.5.3 EtherCAT 硬件设定 ................ 378

12.5.4 EtherCAT 网络设计 ................ 379

12.5.5 主从站通讯配置示例.............. 380

12.6 PROFINET 网络基础 ..................... 386

12.6.1 PROFINET 拓扑结构及媒介 .. 386

12.6.2 PROFINET 运行原理 ............. 388

12.6.3 PROFINET 协议架构 .............. 391

第0章前言

CoDeSys 是德国 3S 公司的 PLC 编程软件，本书以这些编程软件所支持的 PLC 作为基础，向读

者说明 PLC 的使用环境。在逐步了解了软件后，使读者一步一步的掌握和精通 CoDeSys 系统的项

目开发、程序编制、网络通讯及可视化编程界面的制作等。

如今，全球有近 350 家知名的自动化产品和方案供应商是 3S 公司的合作伙伴，这其中较著名

的有 ABB 的 Control builder、Schneider Electric 的 SoMachine、BECKHOFF 的 TwinCAT、EATON

的 XSoft、Bosch-Rexroth 的 IndraWorks Engineering、易福门、德国控创、法国阿尔斯通、路斯特、

伦茨，科比，科控，SEW，丹佛斯、费斯托、日立、三菱电机自动化、欧姆龙、和利时、中控集

团，步科等业界巨头。

CoDeSys 的相关解决方案已经广泛应用于能源、交通、市政、冶金、化工、制药、食品、纺织、

包装、印刷、橡塑、机床和军工等行业，为用户使用基于 IEC 61131-3 国际标准编程语言进行项目

开发提供了一种技术先进、功能强大的开放式全集成化的编程开发环境。

本书的主要目的是要帮助广大 CoDeSys 产品使用者正确，快速的使用产品，书中比较详细的

介绍的软件的功能，对每个常用参数给予了详细的解释。

本书主要读者是针对产品的技术支持人员、项目开发、调试人员、现场设备维护人员，同时也

是和大专院校本科生、硕士生项目研发时作为参考资料。针对初学者的特点，全面细致的讲解了使

用 CoDeSys 编程软件进行编程和项目开发的各种技术，是零基础学者必备的图书。主要以

CoDeSys V3.x 开发环境为基础进行说明。

本书主要内容分四大部分进行讲解：

第一部分以 CoDeSys 基础介绍为主。针对 IEC 61131-3 标准的概念及背景、CoDeSys 软件的主

体结构（内部实时核及项目开发软件）及针对编程人员所使用的项目开发软件框架说明这三部分进

行讲解，让读者了解 CoDeSys 的基本概念、整体结构以及在实际工程项目中，CoDeSys 能实现的

具体功能。

第二部分以 CoDeSys 编程语言的语法介绍为主，也是本书的重点。分别对公共元素、数值表

示、数据类型及 6 种不同的编程语言的语句语法这四大部分进行详细说明，结合实际工程样例程序

让读者能更快，更好的掌握此部分的内容。

第三部分以 CoDeSys 人机界面（HMI）的制作介绍为主。分别对控件介绍及使用及变量映射两

部分进行讲解，让读者通过学习能够独立完成简单的画面制作项目。

第四部分以讲解完整的项目程序为主。由程序调试及常用技巧、仿真功能及项目程序讲解四部

分组成。通过这部分的学习，让读者能掌握从项目开发到程序调试及最终的项目完成这整个过程所

应具备的知识点，最终使读者具有较强的项目开发能力。

本文所有样例程序均基于 CoDeSys V3.5 SP4 Patch1 版本进行编写。

为了便于读者学习和查阅相关技术参数和内容，本书附有 5 个附录，附录 A...

由于编者水平有限，书中难免有错误和不妥之处，尽情广大读者批评指正。

作者 E-Mail：luguojun007@yahoo.com

编者

2015 年 7 月

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彭元志

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