PLC課件5-結(jié)構(gòu)化編程

1、第7章 結(jié)構(gòu)化編程第9章 工程應(yīng)用 結(jié)構(gòu)化編程 通訊組態(tài) 讀取模擬量功能塊FC 105內(nèi) 容 提 要 程序設(shè)計方法：線性化編程、模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程。 第七章 結(jié)構(gòu)化編程線性化編程是將整個用戶程序放在組織塊OB1中，在CPU循環(huán)掃描時執(zhí)行OB1中的全部指令。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、但效率低下。另一方面，某些相同或相近的操作需要多次執(zhí)行，這樣會造成不必要的編程工作。再者，由于程序結(jié)構(gòu)不清晰，會造成管理和調(diào)試的不方便。所以在編寫大型程序時，避免線性化編程。模塊化編程是將程序根據(jù)功能分為不同的邏輯塊，且每一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

2、便。由于邏輯塊是有條件的調(diào)用，所以可以提高CPU的利用率。結(jié)構(gòu)化編程是將過程要求類似或相關(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。 其特點是結(jié)構(gòu)化編程必須對系統(tǒng)功能進行合理分析、分解和綜合，所以對設(shè)計人員的要求較高，另外，當使用結(jié)構(gòu)化編程方法時，需要對數(shù)據(jù)進行管理。 傳送帶系統(tǒng)中所有交流電機的通用邏輯控制塊；裝配線機械中所有電磁線圈的通用邏輯控制塊；造紙機器中所有驅(qū)動裝置的通用邏輯控制塊。 功能是不帶“記憶”的邏輯塊。所謂不帶“記憶”表示沒有背景數(shù)據(jù)塊。當完成操作后，數(shù)據(jù)不能保持。這些數(shù)據(jù)為臨時變量，對于那些需要保

3、存的數(shù)據(jù)你只能通過共享數(shù)據(jù)塊（Share Block）來存儲。調(diào)用功能時，需用實參來代替形參。 功能（FC） 功能塊是用戶所編寫的有固定存儲區(qū)的塊。FB為帶“記憶”的邏輯塊。它有一個數(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（DB）。我們稱該數(shù)據(jù)塊為背景數(shù)據(jù)塊（Instance Data Block）。當功能塊被執(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FB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。 功能塊（FB） 塊的結(jié)構(gòu)塊由兩部分組成：變量聲明表，程序。 輸入 IN 輸出 OUT 輸入/輸出 IN_

4、OUT 靜態(tài)變量 STAT ：只有FB有 臨時變量 TEMP變量類型：功能和功能塊的編程步驟如下： 第一步定義局部變量。首先定義形參和臨時變量名，功能塊還須定義靜態(tài)變量。之后確定變量的類型及變量注釋。 第二步編寫執(zhí)行程序，在編程中若使用變量名，則變量名標識顯示為前綴“#”加變量名。若使用全局符號則顯示為全局符號加引號的形式。 控制任務(wù)描述： 在發(fā)動機控制系統(tǒng)工程實例中，被控對象是一個“汽油發(fā)動機”和一個對該汽油發(fā)動機進行散熱的“風扇”，一個“柴油發(fā)動機”和一個對該柴油發(fā)動機進行散熱的“風扇”。對這些被控對象，有相應(yīng)的起動、停止按鈕控制其狀態(tài)的改變，并要求這兩個發(fā)動機在起動的同時，對應(yīng)的風扇要同

5、時起動對其散熱，當發(fā)動機停止運行時，風扇要延時4秒后再關(guān)閉，以保證發(fā)動機充分的散熱。發(fā)動機控制系統(tǒng)工程汽油機控制汽油機風扇控制柴油機控制柴油機風扇控制發(fā)動機控制風扇控制汽油機數(shù)據(jù)柴油機數(shù)據(jù)FB1FC1OB1DB1DB2發(fā)動機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化程序的結(jié)構(gòu)示意圖1、創(chuàng)建符號地址表2、發(fā)動機控制功能塊(FBl)的程序設(shè)計輸入： 定義FB1的輸入、輸出參數(shù)。這些定義包括變量名、數(shù)據(jù)類型和聲明類型。輸出：靜態(tài)變量： FBl功能塊的程序設(shè)計 汽油機數(shù)據(jù)塊DB1的內(nèi)容 3、風扇控制功能(FCl)的程序設(shè)計 定義FC1的輸入、輸出參數(shù)。這些定義包括變量名、數(shù)據(jù)類型和聲明類型。輸入：輸出： FBl功能塊的程序設(shè)計4

6、、組織塊(OB1)的程序設(shè)計 發(fā)電機控制系統(tǒng)組織塊OBl的指令程序 功能和功能塊的調(diào)用必須用實參代替形參，因為形參是在功能或功能塊的變量聲明表中定義的。為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)，這就是形參。而塊在調(diào)用時，必須將實際參數(shù)（實參）替代形參，從而可以通過功能或功能塊實現(xiàn)對具體設(shè)備的控制。 這里必須注意：實參的數(shù)據(jù)類型必須與形參一致。 總結(jié)第九章 工程應(yīng)用1、 PROFIBUS 總線通訊 PROFIBUS是一種國際化，開放式，不依賴于生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準。 PROFIBUS以ISO7498為基礎(chǔ)，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)OSI作為參

7、考模型。其傳輸速率為9.6kpbs-12Mbps。最多可掛接127個站點。傳輸可使用RS-485傳輸技術(shù)或光纖媒體。下面演示PROFIBUS總線的不打包通訊。 設(shè)備及連接 硬件和軟件配置如下： 硬件：1）CPU 315-2DP及SM模塊2）CPU 313C-2DP一塊(根據(jù)條件可選用其他型號的S7-300/400)3）插入PROFIBUS網(wǎng)卡CP5611的PC機（組態(tài)編程用）4) PROFIBUS電纜及三個接頭軟件：1）STEP 7 V5.2 或STEP 7 V5.3PROFIBUS 通訊組態(tài)過程 首先用工具制作帶有三個接頭的PROFIBUS電纜，并將兩端接頭上的撥碼至ON，中間的接頭撥碼至O

8、FF。利用這根電纜將PC機、CPU 313C-2DP和CPU 315-2DP建立PROFIBUS物理連接。如圖1所示。硬件連接圖1系統(tǒng)硬件組態(tài) 原則上先組態(tài)從站，再組態(tài)主站1）新建項目：在STEP 7中創(chuàng)建一個新項目，插入兩個SIMATIC 300 Station，并重新命名為“SIMATIC 300（zhu）”和“SIMATIC 300（fu）”。2）組態(tài)從站 組態(tài)硬件 雙擊Hardware，根據(jù)硬件安裝次序和定貨號依次插入機架、電源、CUP、輸入、輸出模塊，進行硬件組態(tài)。在插入CPU時，同時彈出PROFIBUS組態(tài)畫面。點擊“New”按鈕新建PROFIBUS（1），組態(tài)PROFIBUS站地

9、址：2，點擊“Properties”按鈕組態(tài)網(wǎng)絡(luò)屬性，選擇“Network Settings”,進行網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置，如圖2所示。雙擊CPU項下的Dp欄，在網(wǎng)絡(luò)屬性窗口選擇“Operating Mode”, 選擇“Dp Slave”。選擇此300站為Dp slave（從站方式），如圖3所示。圖2圖3 組態(tài)通訊區(qū) 選擇標簽“Configuration”，點擊“New”按鈕新建兩行通訊接口區(qū)，一行輸入，注意選擇輸入方式：input、地址：1、傳輸數(shù)據(jù)長度length：2(最多32個字節(jié))、傳輸單元Unit：Byte、傳輸方式Consistency：All。一行輸出，方式同前。如圖4，圖5所示。編譯保存

10、 圖4圖5注意 【Address type】：選擇Input，表示將CPU315-2DP從站作為數(shù)據(jù)的輸入接口區(qū)【Address】：填入數(shù)據(jù)接收區(qū)的起始地址，此時寫入0【length】：設(shè)置傳輸數(shù)據(jù)長度為2(最多32個字節(jié))【Unit】：傳輸單元為Byte數(shù)據(jù)【Consistency】：選擇傳輸方式ALL 3）組態(tài)主站 以同樣的方式組態(tài)主站，注意在圖3中選擇Dp master。選擇PROFIBUS站地址：3，并選擇與從站相同的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS(1)。打開硬件目錄，選擇“PROFIBUS DP- Configuration Station”文件夾，選擇CPU31x，將其拖曳到

11、DP主站系統(tǒng)的PROFIBUS總線上，從而將其連接到DP網(wǎng)絡(luò)上，如圖6所示。圖6 此時自動彈出“Dp slave Properties”，在其中的“Connection”標簽中選擇已經(jīng)組態(tài)過的從站，點擊“Connect” 按鈕將其連接到網(wǎng)絡(luò)，如圖7所示。圖7 之后點擊“Configuration”標簽，設(shè)置主站的通訊接口區(qū)。注意 從站的輸出區(qū)必須與主站的輸入?yún)^(qū)對應(yīng)，同樣從站的輸入?yún)^(qū)必須與主站的輸出區(qū)對應(yīng)。這樣一發(fā)一收彼此對應(yīng)。4）硬件下裝設(shè)置及PROFIBUS通訊檢測 在下裝時，先存盤編譯，在控制面板中，選擇“Set PG/PC interface” 選擇“S7 ONLINE PCadapte

12、r MPI” ，如圖8所示。圖8 將下裝電纜插在S7 300 CPU的MPI通訊槽中。檢查通訊是否暢通，如圖9所示。圖9如此將主站和從站分別下裝。利用軟件檢查PROFIBUS通訊線是否一致。點擊圖標如圖10?？梢钥吹骄W(wǎng)絡(luò)圖如圖11。圖10圖11庫函數(shù)介紹 SFC14 SFC15PROFIBUS 通訊程序SFC14：解開存放在IB端的數(shù)據(jù)包，接收數(shù)據(jù)。放在對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中。SFC15：將存放在相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)打包，并通過QB端發(fā)送數(shù)據(jù)。具體參數(shù)說明如下：參數(shù)名參數(shù)說明EN使能端LADDR接收區(qū)或發(fā)送區(qū)的起始地址 RET-VAL狀態(tài)字：包含出錯信息代碼RECORD通信數(shù)據(jù)區(qū)，一般為ANY指針格式使

13、用場合：在數(shù)據(jù)的連續(xù)類型是“Unit”,可以直接讀入輸入、輸出區(qū)，如果數(shù)據(jù)類型是“All”,程序需用SFC14、SFC15對數(shù)據(jù)進行打包和解包。編寫主站程序 要求建立OB1、OB82、OB86、OB122，其中OB82、OB86、OB122是為避免網(wǎng)絡(luò)某個站點掉電而使整個網(wǎng)絡(luò)不能正常工作。 建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，DB1、DB2。DB塊的建立如圖12。圖12 建立監(jiān)控變量表VAT1。在RECORD端設(shè)置為P#DB1.DBX0.0 BYTE 2形式。RET-VAL的返回值放在不同的MW中。編程要求 主站發(fā)送數(shù)據(jù)，打包后通過QB端發(fā)送字節(jié)。同時通過IB端接收數(shù)據(jù)，并解包。程序如圖13所示。圖11圖13編

14、寫從站程序 要求建立OB1、OB82、OB86、OB122，其中OB82、OB86、OB122是為避免網(wǎng)絡(luò)某個站點掉電而使整個網(wǎng)絡(luò)不能正常工作。 建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，DB1、DB2。DB塊的建立。 建立監(jiān)控變量表VAT2。在RECORD端設(shè)置為P#DB1.DBX0.0 BYTE 2形式。RET-VAL的返回值放在不同的MW中。 編程要求 從站接收數(shù)據(jù)，打包后通過QB端發(fā)送字節(jié)。注意從站的接收數(shù)據(jù)地址要與主站的發(fā)送地址相對應(yīng)，同時通過IB端接收數(shù)據(jù)，并解包。注意從站的發(fā)送數(shù)據(jù)地址要與主站的接收地址相對應(yīng)。程序如圖14所示。圖12圖14軟件下裝和PROFIBUS設(shè)置 分別下裝主站和從站的軟件BLOC

15、K。 紫色PROFIBUS線接在CPU的PROFIBUS口上，總線連接器的終端電阻開關(guān)在兩端打到ON，在中間打到OFF。 在控制面板中，選擇“Set PG/PC interface”選擇“S7 ONLINE CP5611（PROFIBUS）”如圖13所示。圖13圖15在面板上，點擊“Diagnostics”按鈕，觀察通訊狀態(tài)。如圖16所示。讀出操作站（PC機）地址為0，從站地址為2，主站地址為3。圖16監(jiān)控變量表 如圖17所示，對數(shù)據(jù)庫中的值進行監(jiān)控，在“Status value”中顯示當前值，若想改變數(shù)據(jù)庫中的數(shù)值，在“Modify value”中輸入新值，按強制按鈕，改變數(shù)據(jù)值。 觀察數(shù)據(jù)

16、通訊是否正常。圖17 1、 硬件：電源模塊PS307 5A（1塊）CPU313C-2 DP（1塊）CP343-1 IT（1塊）電氣鏈路模塊ELM（1塊）數(shù)據(jù)通訊MPI線纜2、 工業(yè)以太網(wǎng)通訊 設(shè)備及連接 2、 軟件：STEP7 V5.3JDK 1.4.2（JAVA開發(fā)工具包）IE 6.0硬件連接PS307 5AELMPC1PC2CPU313C-2 DPCP343-1 IT系統(tǒng)硬件組態(tài) 1）Step7中的硬件組態(tài)如圖1所示：圖1STEP 7中的設(shè)置2）配置CP343-1 IT模塊：圖2 雙擊硬件組態(tài)中的CP343-1 IT 模塊，彈出如圖2所示對話框 單擊圖2對話框中“Properties”按鈕

17、，彈出如圖3所示對話框，按圖示進行相應(yīng)設(shè)置。 圖3 單擊圖4.1.2對話框中上方的User標簽頁，彈出如圖4.1.4所示對話框，分配用戶權(quán)限。例如用戶名為“sf”，密碼為“12345678”。 圖4系統(tǒng)軟件編程 1）Step7中添加符號表圖52） CP343-1 IT中添加符號表圖6單擊圖4對話框中上方的Symbols標簽頁，彈出如圖6所示對話框：單擊圖6中的“Add“按鈕，彈出如圖7所示的對話框，并在其中填入相應(yīng)的符號變量：圖7單擊”O(jiān)K“按鈕，返回如圖6所示的對話框。每個符號變量，通過取消下方的”Pribileges:”復(fù)選框，改變每個符號變量的權(quán)限為”Read and wtite”。圖83）PLC控制程序的編寫 控制要求：PLC控制程序要求將三個符號變量Speed(速度)、Temp(溫度)、Level(液位)在一個給定的范圍內(nèi)按指定的階躍量周期變化。FC中變量定義如圖9圖9 FC中程序：IN:Max_Value,Min_Value Increment IN_OUT:vlaue TEMP:back 初始化OB