《自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》教學(xué)課件+源程序項目十第一節(jié)S7300PLC結(jié)構(gòu)化編程

1、自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試第1頁，共22頁。項目十 柔性自動線立體倉庫站控制 S7-300PLC結(jié)構(gòu)化編程第2頁，共22頁。S7-300程序結(jié)構(gòu)S7-300程序設(shè)計方法結(jié)構(gòu)化編程S7-300 PLC產(chǎn)生高頻脈沖控制步進電機第3頁，共22頁。一、S7-300程序結(jié)構(gòu)1、用戶塊根據(jù)邏輯功能的不同，用戶塊分為組織塊（OB，Organize Block），功能塊（FB，F(xiàn)unction Block），功能（FC，F(xiàn)unction）和數(shù)據(jù)塊（DB，Data Block）。 為了容易閱讀和理解，在編程中常常將程序分為若干部分。每個程序部分具有其技術(shù)和功能基礎(chǔ)，稱之為塊。塊是程序中真正有用的部分，包括用戶塊和系

2、統(tǒng)塊。它們在功能、使用方法和結(jié)構(gòu)上各個不同。 1）組織塊（OB）OB是操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口。組織塊只能由操作系統(tǒng)來啟動。見圖5-52。各種組織塊由不同的時間啟動，具有不同的優(yōu)先級，而循環(huán)執(zhí)行的主程序則在組織塊OB1中。OB100為初始化程序塊，0B10OB17為日期時間中斷組織塊，0B20OB23為延時中斷組織塊，OB30OB38為循環(huán)中斷組織塊，OB40OB47為硬件中斷組織塊，OB80OB82為異步錯誤組織塊（時間錯誤，電源故障處理，診斷中斷，機架故障組織塊OB86等等。第4頁，共22頁。一、S7-300程序結(jié)構(gòu)1、用戶塊根據(jù)邏輯功能的不同，用戶塊分為組織塊（OB，Organize

3、 Block），功能塊（FB，F(xiàn)unction Block），功能（FC，F(xiàn)unction）和數(shù)據(jù)塊（DB，Data Block）。 為了容易閱讀和理解，在編程中常常將程序分為若干部分。每個程序部分具有其技術(shù)和功能基礎(chǔ)，稱之為塊。塊是程序中真正有用的部分，包括用戶塊和系統(tǒng)塊。它們在功能、使用方法和結(jié)構(gòu)上各個不同。 1）組織塊（OB）OB是操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口。組織塊只能由操作系統(tǒng)來啟動。見圖5-52。各種組織塊由不同的時間啟動，具有不同的優(yōu)先級，而循環(huán)執(zhí)行的主程序則在組織塊OB1中。OB100為初始化程序塊，0B10OB17為日期時間中斷組織塊，0B20OB23為延時中斷組織塊，OB3

4、0OB38為循環(huán)中斷組織塊，OB40OB47為硬件中斷組織塊，OB80OB82為異步錯誤組織塊（時間錯誤，電源故障處理，診斷中斷，機架故障組織塊OB86等等。第5頁，共22頁。一、S7-300程序結(jié)構(gòu)3）數(shù)據(jù)塊DB 數(shù)據(jù)塊分為背景數(shù)據(jù)塊和共享數(shù)據(jù)塊。背景DB是和某個FB或SFB相關(guān)聯(lián)，其內(nèi)部數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與其對應(yīng)的FB或SFB的變量聲明表一致。 共享DB的主要目的是為用戶程序提供一個可保存的數(shù)據(jù)區(qū)，它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和大小并不依賴于特定的程序塊，而是用戶自己定義。需要說明的是，背景DB和共享DB沒有本質(zhì)的區(qū)別，它們的數(shù)據(jù)可以被任何一個程序塊讀寫。 FC和FB都是用戶自己編寫的程序塊，用戶可以將具有相同控

5、制過程的程序編寫在FC或FB中，然后在主程序OB1或其他程序塊中（包括組織塊和功能、功能塊）調(diào)用FC或FB。 FC或FB相當(dāng)于子程序的功能，都可以定義自己的參數(shù)。 2）功能（FC）和功能塊（FB）2、系統(tǒng)塊 系統(tǒng)塊包含在操作系統(tǒng)中，包括：SFC（System Function），SFB（System Function Block），SDB（System Data Block） 。 SFC和SFB是預(yù)先編好的可供用戶調(diào)用的程序塊，它們已經(jīng)固化在S7PLC的CPU中，其功能和參數(shù)已經(jīng)確定。一臺PLC具有哪些SFC和SFB功能，是由CPU型號決定的。具體信息可查閱CPU的相關(guān)技術(shù)手冊。通常SFC和S

6、FB提供一些系統(tǒng)級的功能調(diào)用，如通訊功能、高速處理功能等。注意：在調(diào)用SFB時，需要用戶指定其背景數(shù)據(jù)塊（CPU中不包含其背景數(shù)據(jù)塊），并確定將背景數(shù)據(jù)塊下載到PLC中。第6頁，共22頁。一、S7-300程序結(jié)構(gòu) 變量聲明表中放著參數(shù)（形參）。參數(shù)是在調(diào)用塊和被調(diào)用塊之間傳遞的數(shù)據(jù)，包括輸入，輸出和輸入輸出變量。變量聲明表結(jié)構(gòu)如圖10-3。輸入（IN）：為調(diào)用邏輯塊提供數(shù)據(jù)，輸入給邏輯塊.輸出（OUT）：從邏輯塊中輸出數(shù)據(jù)結(jié)果 輸入/輸出（IN/OUT）：參數(shù)值可以輸入，也可以輸出。靜態(tài)變量（STAT）：存儲于背景數(shù)據(jù)塊中，塊調(diào)用結(jié)束后，變量被保留 臨時變量（TEMP）：存儲于堆棧中，塊執(zhí)行結(jié)

7、束后，變量消失。 為了保證功能或功能塊對同一類設(shè)備的通用性，在編程中不能使用實際對應(yīng)的存儲區(qū) 地址參數(shù)，而是使用抽象參數(shù)，也就是形參。3、塊的結(jié)構(gòu)塊是由變量聲明表和程序組成。1）變量聲明表圖10-3功能FC和功能塊FB的變量聲明表第7頁，共22頁。一、S7-300程序結(jié)構(gòu)2）FC和FB的變量聲明表的差別：FC和FB參數(shù)賦值不同；FC沒有自己的背景數(shù)據(jù)塊；FB有自己的背景數(shù)據(jù)塊；FC的參數(shù)必須指定實參；FB的參數(shù)可根據(jù)需要決定是否指定實參。第8頁，共22頁。二、S7-300的程序設(shè)計方法S7-300程序設(shè)計方法主要有三種：線性化編程、模塊化編程、結(jié)構(gòu)化編程。見圖10-4。圖10-4 程序設(shè)計三種

8、方法示意圖第9頁，共22頁。二、S7-300的程序設(shè)計方法（1）線性化編程線性化編程是將整個用戶程序放在循環(huán)控制組織塊OB1中，在CPU循環(huán)掃描時執(zhí)行OB1中的全部指令。特點是結(jié)構(gòu)簡單。但由于所有的指令都在一個塊中，結(jié)構(gòu)不清晰，掃描時間過長。線性化編程示意圖見圖10-5。 模塊化編程是將程序根據(jù)功能分為不同的邏輯塊，且每個邏輯塊完成的功能不同。在OB1中可以根據(jù)條件調(diào)用不同的功能或功能塊。其特點是易于分工合作，調(diào)試方便。由于邏輯塊是有條件調(diào)用，所以可以提高CPU的利用效率。模塊化程序結(jié)構(gòu)見圖10-6。 圖10-5線性化編程 線性程序的結(jié)構(gòu)簡單，分析起來一目了然。這種結(jié)構(gòu)適用于編寫一些規(guī)模較小，

9、運行過程比較簡單的控制程序。 （2）模塊化編程 圖10-6 模塊化編程分塊程序有更大的靈活性，適用于比較復(fù)雜、規(guī)模較大的控制工程的程序設(shè)計。第10頁，共22頁。二、S7-300的程序設(shè)計方法3、結(jié)構(gòu)化編程結(jié)構(gòu)化編程是將控制要求中類似或相關(guān)的任務(wù)歸類，在功能或功能塊中編程，形成通用解決方案。通過不同的參數(shù)調(diào)用相同的功能或通過不同的背景數(shù)據(jù)塊調(diào)用相同的功能塊。特點是：編寫通用模塊，對不同的設(shè)備代入不同的地址和參數(shù)，使更多的設(shè)備或過程可以使用此通用模塊，因此具有很高的編程和程序調(diào)試效率。程序結(jié)構(gòu)層次清晰，標(biāo)準(zhǔn)化程度高。結(jié)構(gòu)化編程結(jié)構(gòu)見圖10-7。 圖10-7結(jié)構(gòu)化程序結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)化程序比分塊程序有更大的

10、靈活性，繼承性。適用于比較復(fù)雜、規(guī)模較大的控制工程的程序設(shè)計。 第11頁，共22頁。三、結(jié)構(gòu)化編程 為了支持結(jié)構(gòu)化編程，在操作系統(tǒng)中包含了用戶程序和系統(tǒng)程序。其中用戶程序中通常包括OB，F(xiàn)B，F(xiàn)C，DB。系統(tǒng)程序包括SFC，SFB，SDB。在塊的調(diào)用中，調(diào)用者可以是各種的邏輯塊，而被調(diào)用者是除OB塊外的邏輯塊。 塊的調(diào)用即為子程序的調(diào)用，塊可以嵌套調(diào)用，嵌套的層數(shù)與CPU的型號有關(guān)。 1、FC的調(diào)用功能是用戶編寫的無固定存儲區(qū)的塊，它是不帶記憶的邏輯塊，即沒有背景數(shù)據(jù)塊。當(dāng)完成操作后，數(shù)據(jù)不能保存。調(diào)用功能時，需用實參來代替形參。例1 控制要求是自動線有三臺電機A，B，C需要分別控制。A電機：

11、啟動I0.0，停止I0.2，線圈Q0.0；B電機：啟動I0.3，停止I0.4，線圈Q0.1；C電機：啟動I0.5，停止I0.6，線圈Q0.2。采用FC調(diào)用的方法來實現(xiàn)控制要求。結(jié)構(gòu)化編程步驟如下：這三臺電機的運行方式是一樣的，都是由一個按鈕啟動，一個按鈕來停止。所以先設(shè)計一個電機運行的通用程序。第12頁，共22頁。三、結(jié)構(gòu)化編程在組態(tài)窗口插入一個FC，見圖10-8。圖10-8 插入一個FC雙擊FC1,進入編程環(huán)境，在變量聲明表里設(shè)置形參，見圖10-9。圖10-9 FC1變量聲明表及通用程序第13頁，共22頁。三、結(jié)構(gòu)化編程雙擊0B1，進入主程序編寫環(huán)境。不同的電機用不同的實參來取代形參來調(diào)用F

12、C1。見圖10-10。編寫三臺電機通用控制程序，保存下載，見圖10-10。圖10-10 FC調(diào)用主程序第14頁，共22頁。三、結(jié)構(gòu)化編程 功能塊是用戶編寫的有固定存儲區(qū)的塊，它是帶記憶的邏輯塊，有一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與功能塊參數(shù)表完全相同的數(shù)據(jù)塊（BD），稱為背景數(shù)據(jù)塊。當(dāng)功能塊被執(zhí)行時，數(shù)據(jù)塊被調(diào)用，功能塊結(jié)束，調(diào)用隨之結(jié)束，存放在背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)在塊結(jié)束以后，仍能繼續(xù)保持，具有記憶功能。 一個功能塊可以有多個背景數(shù)據(jù)塊，使功能塊可以被不同的對象使用。 例2 控制要求是自動線上有兩臺電機，A，B。按下I0.0，A 電機啟動（Q0.0得電），運行3秒后 停止。按下I0.1，B 電機啟動（Q0.1得電

13、），運行5秒后 停止。任何時候按下急停按鈕I0.2，兩臺電機全停。采用FB調(diào)用的方法來實現(xiàn)控制要求。 2、FB的調(diào)用結(jié)構(gòu)化編程步驟如下：在組態(tài)窗口插入一個FB，見圖10-11。圖10-11 插入FB第15頁，共22頁。三、結(jié)構(gòu)化編程雙擊FB1，進入編程環(huán)境，在變量聲明表里設(shè)置形參。見圖10-12。圖10-12FB1變量聲明表及通用程序設(shè)計編寫兩臺電機通用控制程序，保存下載。見圖10-12。雙擊0B1，進入主程序編寫環(huán)境。不同的電機用不同的實參來取代形參來調(diào)用FB1。見圖10-13。因為在調(diào)用FB1時，需要背景數(shù)據(jù)塊，背景數(shù)據(jù)塊會自動生成。在調(diào)試運行時，注意別忘了將背景數(shù)據(jù)塊下載。見圖10-14

14、。第16頁，共22頁。三、結(jié)構(gòu)化編程圖10-13 “FB調(diào)用”的主程序圖10-14 下載背景數(shù)據(jù)塊第17頁，共22頁。四、S7-300 PLC產(chǎn)生高頻脈沖控制步進電機（1）硬件設(shè)置1）創(chuàng)建項目（取名為高頻脈沖輸出練習(xí)），選擇CPU型號為CPU313C-2DP 采用S7-313C-2DP控制步進電機的運行和停止。在設(shè)計過程中，需調(diào)用SFB49脈寬調(diào)制功能塊實現(xiàn)脈沖序列的輸出控制，并通過Q0.3的輸出控制步進電機的轉(zhuǎn)動方向。 在CPU313C-2DP 模塊的0通道通過軟件門單獨控制，產(chǎn)生周期為20ms，占空比為1：4最小脈寬為1ms的高頻脈沖，延時時間為2秒鐘。設(shè)置步驟如下：2）打開該項目中的硬件

15、組態(tài)工具并雙擊count進行屬性-計數(shù)器話框。見圖10-15。圖10-15 脈寬調(diào)制屬性窗口第18頁，共22頁。四、S7-300 PLC產(chǎn)生高頻脈沖控制步進電機3）在屬性-計數(shù)對話框中選擇 channel ：0；operating：pulse Width modulation，并在彈出的對話框中選擇OK鍵進行確定。 4）選擇最后一個標(biāo)簽pulse width modulation（脈寬調(diào)制標(biāo)簽）并進行operation parameter（操作參數(shù)）設(shè)置。 Output format（輸出格式）：選擇per mile。輸出格式為Per mill 或S7 analog,若輸出格式選擇Per mi

16、ll，則脈寬（Pulse duration）=Outp_val/1000*脈沖周期（Period duration）。若輸出格式選擇S7 analog，則脈寬（Pulse duration）=Outp_val/27648*脈沖周期（Period duration），該種形式適合S7模擬量轉(zhuǎn)化成脈沖輸出。Outp_val是SFB49中的一個變量，可以在程序中隨時修改脈沖寬度。若Outp_val設(shè)置為500，則表示SFB49設(shè)置輸出的高頻脈沖為方波。time base（時基）：選擇0.1msOn-delay（接通延時）：20000period（周期）： 10Minimum pulse period

17、（最小脈寬）：2輸入?yún)?shù)選擇時，不選硬件門。硬件門表示用模塊所帶輸入點觸發(fā)脈沖輸出，相比軟件門，硬件門用于更精確的要求。產(chǎn)生中斷調(diào)用OB40（必須在basic parameters選擇中斷）。第19頁，共22頁。四、S7-300 PLC產(chǎn)生高頻脈沖控制步進電機5）按OK鍵確認(rèn)設(shè)置，并雙擊DI6/DO16將CPU313C-2DP自帶的輸入輸出點的地址由系統(tǒng)默認(rèn)的124字節(jié)開始，修改為從0字節(jié)開始。（2）編寫程序調(diào)用系統(tǒng)功能塊SFB491）打開組織塊OB1，在library-standard library-system Function Blocks菜單下雙擊SFB49進行調(diào)用。2）指定SFB4

18、9背景數(shù)據(jù)塊為DB1（如果數(shù)據(jù)塊不存在，程序編輯器將自動產(chǎn)生數(shù)據(jù)塊中的變量，使其與SFB49的參數(shù)保持一致，成為SFB49的背景數(shù)據(jù)塊）。圖10-16SFB49參數(shù)設(shè)置3）對SFB49參數(shù)進行設(shè)置，結(jié)果如圖10-16。參數(shù)CHANNEL：通道號，表示從那個輸出端子輸出高頻脈沖。對不同的CPU，可以選擇的通道數(shù)量也是不一樣的。CPU 312C：0 to 1；CPU 313C：0 to 2；CPU 314C：0 to 3。若設(shè)置為0，表示從Q0.0輸出高頻脈沖；設(shè)置為1，表示從Q0.1輸出高頻脈沖；若設(shè)置為2，表示從Q0.2輸出高頻脈沖；若設(shè)置為3，表示從Q0.3輸出高頻脈沖。參數(shù)SW-EN：軟件門控位。當(dāng)I1.4為1時，啟動脈沖輸出。參數(shù)OUTP_VAL：用來設(shè)置占空比的，若設(shè)置為500，則輸出脈沖為方波。 第20頁，共22頁。四、S7-300 PLC產(chǎn)生高頻脈沖控制步進電機4）在組織塊OB1的Network 2中添加如下語句，完成步進電機的方向控制功能。見圖10-17。 圖10-17步進電機方向控制程序 對程序進行保存，下載組織塊OB1和指定的數(shù)據(jù)塊DB1到PLC。 注意由于數(shù)據(jù)塊是用戶據(jù)需要