CODESYS 基礎編程及應用指南

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CoDeSys 是德國 3S 公司的 PLC 編程軟件，本書以這些編程軟件所支持的 PLC 作為基礎，向讀者說明 PLC 的使用環境。在逐步了解了軟件后，使讀者一步一步的掌握和精通 CoDeSys 系統的項目開發、程序編制、網絡通訊及可視化編程界面的制作等。如今，全球有近 350 家知名的自動化產品和方案供應商是 3S 公司的合作伙伴，這其中較著名的有 ABB 的 Control builder、 Schneider Electric 的 SoMachine、 BECKHOFF 的 TwinCAT、 EATON的 XSoft、 Bosch-Rexroth 的 IndraWorks Engineering、 易福門、 德國控創、法國阿爾斯通、路斯特、倫茨，科比 ，科控， SEW，丹佛斯、費斯托、日立、三菱電機自動化、歐姆龍、 和利時、中控集團，步科等業界巨頭。
CoDeSys 的相關解決方案已經廣泛應用于能源、交通、市政、冶金、化工、制藥、食品、紡織、包裝、印刷、橡塑、機床和軍工等行業，為用戶使用基于 IEC 61131-3 國際標準編程語言進行項目開發提供了一種技術先進、功能強大的開放式全集成化的編程開發環境。
本書的主要目的是要幫助廣大 CoDeSys 產品使用者正確，快速的使用產品，書中比較詳細的介紹的軟件的功能，對每個常用參數給予了詳細的解釋。本書主要讀者是針對產品的技術支持人員、項目開發、調試人員、現場設備維護人員，同時也是和大專院校本科生、碩士生項目研發時作為參考資料。 針對初學者的特點，全面細致的講解了使用 CoDeSys 編程軟件進行編程和項目開發的各種技術，是零基礎學者必備的圖書。主要以CoDeSys V3.x 開發環境為基礎進行說明。
本書主要內容分四大部分進行講解：
第一部分以 CoDeSys 基礎介紹為主。針對 IEC 61131-3 標準的概念及背景、 CoDeSys 軟件的主體結構（內部實時核及項目開發軟件）及針對編程人員所使用的項目開發軟件框架說明這三部分進行講解，讓讀者了解 CoDeSys 的基本概念、整體結構以及在實際工程項目中， CoDeSys 能實現的具體功能。
第二部分以 CoDeSys 編程語言的語法介紹為主，也是本書的重點。分別對公共元素、數值表示、數據類型及 6 種不同的編程語言的語句語法這四大部分進行詳細說明，結合實際工程樣例程序讓讀者能更快，更好的掌握此部分的內容。
第三部分以 CoDeSys 人機界面（HMI） 的制作介紹為主。分別對控件介紹及使用及變量映射兩部分進行講解，讓讀者通過學習能夠獨立完成簡單的畫面制作項目。
第四部分以講解完整的項目程序為主。由程序調試及常用技巧、仿真功能及項目程序講解四部分組成。通過這部分的學習，讓讀者能掌握從項目開發到程序調試及最終的項目完成這整個過程所應具備的知識點，最終使讀者具有較強的項目開發能力。
目錄
PLC 綜合開發利器............................... 1
——CoDeSys 基礎編程及應用指南........ 1
第 0 章 前言 ...................................... 5
第 1 章 概述 ...................................... 6
1.1 IEC 61131-3 標準.......................... 6
1.1.1 IEC 61131 簡介........................... 6
1.1.2 PLCopen 組織概況 ..................... 7
1.1.3 IEC 61131-3 編程語言................ 7
1.1.4 IEC 61131-3 標準語言的特點.... 8
1.2 軟 PLC-CoDeSys................................ 9
1.2.1 軟 PLC 控制方案...................... 10
1.2.2 軟 PLC 的發展方向.................. 11
1.3 CoDeSys 概述................................... 11
1.3.1 CoDeSys 自動化解決方案 ....... 12
1.3.2 CoDeSys 實時核....................... 14
1.4 軟件的安裝....................................... 15
1.4.1 安裝所需的軟硬件要求........... 16
1.4.2 安裝........................................... 16
1.4.3 啟動編程軟件........................... 16
1.4.4 幫助........................................... 16
1.4.5 CoDeSys 開發系統 ................... 17
1.5 獲取資料、插件和技術論壇........... 20
第 2 章 軟件模型 ............................... 21
2.1 軟件模型........................................... 21
2.1.1 軟件模型的特點....................... 22
2.2 設備................................................... 22
2.2.1 添加設備................................... 22
2.2.2 設備編輯器............................... 25
2.3 應用................................................... 26
2.3.1 任務........................................... 26
2.3.2 庫文件....................................... 35
2.3.3 全局變量和局部變量............... 45
2.3.4 訪問路徑................................... 46
2.4 程序組織單元................................... 47
2.4.1 程序組織單元結構................... 47
2.4.2 函數........................................... 49
2.4.3 功能塊....................................... 52
2.4.4 程序........................................... 56
2.4.5 創建的原則............................... 58
2.5 應用對象........................................... 58
2.5.1 采樣跟蹤................................... 58
2.5.2 持續變量................................... 65
2.5.3 數據單元類型........................... 67
2.5.4 全局網絡變量........................... 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 關鍵字 .......................................71
3.1.4 句法顏色 ...................................72
3.1.5 空格和注釋 ...............................73
3.2 常數...................................................76
3.2.1 常數的表示方法 .......................76
第 4 章 變量........................................79
4.1 變量的表示和聲明...........................79
4.1.1 變量 ...........................................79
4.1.2 標識符 .......................................79
4.1.3 變量聲明 ...................................79
4.2 數據類型...........................................81
4.2.1 標準數據類型 ...........................81
4.2.2 標準的擴展數據類型................86
4.2.3 自定義數據類型 .......................92
4.3 變量命名建議.................................104
4.3.1 匈牙利命名法 ......................... 104
4.4 變量的類型和初始化..................... 105
4.4.1 變量的類型 ............................. 105
4.4.2 變量的初始化 ......................... 107
4.5 變量聲明編輯器中的 Pragma 指令108
4.5.1 字段 Pragma ............................ 108
第 5 章 編程語言.............................. 110
5.1 指令表（IL） .................................111
5.1.1 指令表語言結構 ..................... 111
5.1.2 連接元素 .................................112
5.2 梯形圖（LD） ................................ 115
5.2.1 簡介 .........................................115
5.2.2 梯形圖程序執行順序.............. 115
5.2.3 組成元素 .................................117
5.2.4 賦值指令 .................................121
5.3 功能塊圖（FBD） ......................... 122
5.3.1 簡介 .........................................122
5.3.2 連接元素 .................................122
5.3.3 組態 .........................................125
5.4 結構化文本（ST） ........................ 126
5.4.1 簡介 .........................................126
5.4.2 結構化文本程序執行順序......126
5.4.3 語句 .........................................128
5.5 順序流程圖（SFC） ...................... 138
5.5.1 SFC 順序流程圖...................... 138
5.5.2 SFC 的結構.............................. 140
5.5.3 SFC 的編程元素...................... 154
5.5.4 SFC 元素的屬性...................... 155
5.6 連續功能圖（CFC） ...................... 157
5.6.1 簡介 .........................................157
5.6.2 程序執行順序......................... 157
5.6.3 連接元素................................. 159
5.6.4 CFC 的組態............................. 166
第 6 章 指令系統 ............................. 169
6.1 位邏輯指令..................................... 169
6.1.1 基本邏輯指令......................... 169
6.1.2 置位優先與復位優先觸發器指令
173
6.1.3 邊沿檢測指令......................... 175
6.2 定時器指令..................................... 177
6.2.1 定時器..................................... 177
6.3 計數器指令..................................... 181
6.3.1 計數器簡介............................. 181
6.3.2 計數器指令............................. 181
6.4 數據處理指令................................. 185
6.4.1 選擇操作指令......................... 185
6.4.2 比較指令................................. 188
6.4.3 移位指令................................. 189
6.5 運算指令......................................... 194
6.5.1 賦值指令................................. 194
6.5.2 算術運算指令......................... 194
6.5.3 數學運算指令......................... 197
6.5.4 地址運算指令......................... 201
6.6 數據轉換指令................................. 203
6.6.1 數據類型轉換指令................. 203
第 7 章 程序結構 ............................. 211
7.1 系統程序和用戶程序..................... 211
7.2 用戶程序結構................................. 211
7.2.1 常用的編程方法..................... 211
第 8 章 基礎編程 ............................. 215
8.1 基本編程操作................................. 215
8.1.1 啟動 CoDeSys ......................... 215
8.1.2 PLC 程序文件的建立............. 216
8.2 定義資源對象................................. 218
8.2.1 啟動 Gateway Server 和 PLC . 218
8.3 程序下載......................................... 220
8.3.1 編譯......................................... 220
8.3.2 登入下載................................. 221
8.3.3 在線監控................................. 224
8.4 程序調試......................................... 228
8.4.1 復位......................................... 228
8.4.2 程序調試................................. 229
8.5 仿真................................................. 232
8.5.1 離線仿真................................. 232
8.5.2 仿真示例................................. 233
8.6 PLC 腳本功能 ................................ 235
第 9 章 可視化界面建立及應用 ..... 237
9.1 CoDeSys 可視化界面..................... 238
9.2 基本操作......................................... 239
9.2.1 創建可視化界面..................... 239
9.2.2 添加工具................................. 239
9.2.3 對齊工具................................. 240
9.2.4 刪除工具 .................................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 測量控制 .................................257
9.3.4 燈/開關/位圖 ........................... 262
9.3.5 特殊控制 .................................264
9.3.6 報警管理 .................................273
9.4 視圖的建立及編輯......................... 280
9.4.1 應用舉例 .................................280
第 10 章 常用庫函數介紹？ .............. 292
第 11 章 控制系統工程實例.............. 293
11.1.1 圓盤 180°正反轉控制.............293
11.1.2 火警報警系統 ......................... 294
11.1.3 搶答控制系統 ......................... 297
11.1.4 交通燈信號控制程序.............. 299
11.1.5 停車場管理 ............................. 304
11.1.6 恒壓變頻供水控制系統.......... 305
第 12 章 CoDeSys 通信網絡.............. 310
12.1 通信基礎.....................................310
12.1.1 數據傳送方式 ......................... 310
12.1.2 串口通訊接口標準.................. 318
12.2 現場工業總線網絡基礎 .............321
12.2.1 總線數據通訊模式.................. 322
12.2.2 工業控制網絡的拓撲結構......322
12.2.3 工業通信協議基礎.................. 329
12.2.4 CoDeSys 支持的通信協議......330
12.2.5 工業以太網線纜 ..................... 331
12.3 CANopen 通訊................................ 333
12.3.1 拓撲結構 .................................333
12.3.2 運行原理 .................................333
12.3.3 電纜和接頭 ............................. 339
12.3.4 PDO 通訊示例......................... 340
12.3.5 SDO 通信示例......................... 347
12.4 Modbus 網絡基礎........................... 351
12.4.1 協議描述 .................................351
12.4.2 Modbus 串口協議描述 ...........352
12.4.3 Modbus TCP 協議描述 ...........354
12.4.4 運行原理 .................................355
12.4.5 電纜和接頭 ............................. 362
12.4.6 Modbus 串口的通訊組態 .......365
12.4.7 Modbus TCP 的通訊組態 .......368
12.5 EtherCAT 網絡基礎........................ 373
12.5.1 EtherCAT 拓撲結構及媒介.... 373
12.5.2 EtherCAT 運行原理................374
12.5.3 EtherCAT 硬件設定................378
12.5.4 EtherCAT 網絡設計................379
12.5.5 主從站通訊配置示例.............. 380
12.6 PROFINET 網絡基礎..................... 386
12.6.1 PROFINET 拓撲結構及媒介..386
12.6.2 PROFINET 運行原理 .............388
12.6.3 PROFINET 協議架構.............. 391
12.6.4 PROFINET 主從站通訊配置 . 394
12.7 EtherNet/IP 網絡基礎..................... 405
12.7.1 EtherNet/IP 拓撲結構及媒介 . 405
12.7.2 EtherNet/IP 運行原理 ............. 408
12.7.3 EtherNet/IP 通訊配置 ............. 412
第 13 章 附加功能 ............................. 418
13.1 程序安全..................................... 418
13.1.1 工程文件加密......................... 418
13.1.2 庫文件加密............................. 418
13.1.3 用戶管理及訪問限制.............. 418
13.2 診斷及常見故障處理 ................. 418
13.2.1 下載出錯 .................................418
13.2.2 添加隱含檢查功能.................. 419
第 14 章 附錄......................................421
14.1 快捷鍵.........................................421
14.1.1 快捷輸入 .................................421
14.1.2 切換窗口 .................................422
第 15 章 參考文獻.............................. 423
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