为什么要自己开发SCL上升沿或下降沿指令?

1 如何使用SCL语言开发沿指令以减少存储区使用

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：

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：

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。

1. 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：

图3

1. 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：

图4

1. 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：

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：

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。

图7

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

1. 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。

图9

1. 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。

图10

1.5.2 使用RisingEdgeDetection实现相关工艺功能

1. 使用RisingEdgeDetection指令实现过程，如图11所示。

图11

1. 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。

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。