渭南西門子PLC代理商                                                                                           渭南西門子PLC代理商

STEP 7不僅從不同層次充分支持合理的程序結構設計，而且也簡化了結構設計的復雜程度。

一個復雜的自動化過程可以被分解并定義為一個或多個項目(PROJECT)；而對于每個項目，又可以進一步分解并定義給一個或多個CPU，每個CPU都有一個控制程序(CPU_PROGRAM)。圖5.10顯示了一個樣本過程，它分成4個不同的項目：項目1和項目2只有一個CPU，而項目3和項目4有多個CPU。這樣，一個很復雜的控制任務的結構設計，就被簡化為各個CPU程序的結構設計。項目間或項目中的各CPU程序之間，能以某種方式聯網，實現信息共享。如在S7協議支持下，用MPI網以全局數據通信的方式可方便地建立起聯系，實現一個項目中各CPU共享信息

典型的情況是一個過程控制任務只有一個項目，該項目下也僅有一個CPU程序，每一個CPU程序又可依據時間特性或事件觸發特性的差異分類編入不同的組織塊(OB)中。例如，需要以固定時間間隔循環執行的那部分程序編入組織塊OB35中，為PLC正常運行而需進行初始化的程序編入組織塊OBl00中。又如，由硬件觸發的中斷服務程序編入組織塊OB40中，對程序執行中產生的同步錯誤的響應處理程序編入組織塊OB121或OB122中。

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對于各組織塊中的程序，可以根據其復雜程度分別選用線性、分部或結構化等三種形式中的一種程序結構。由于組織塊OB1(主程序循環)中的程序是應用程序中主要的也是復雜的部分，因此，對OB1中的程序設計合理的結構是十分重要的。下面分別說明三種典型結構的特點及選用原則。

1. 線性程序結構

用“線性"結構設計的程序連續放置在一個塊內(通常為OB1)，塊中的程序按順序執行。這一結構是初的PLC模擬的繼電器梯形邏輯的模型。線性程序具有簡單、直接的特點。編程時，不必考慮功能塊如何編程及如何調用，也不必考慮如何定義局部變量及如何使用背景數據塊。由于所有的指令在一個塊內，因此它適用于只需一個人編寫的、相對簡單的控制程序。

這是一種部分模塊化的程序結構，也稱為部分結構化。程序被分成各部分放在若干功能塊中，每個功能塊含有用于一種設備的一系列控制邏輯。放置在組織塊OB1中的指令決定控制程序的各功能塊的執行。比如說，一個分部程序可能包含以下內容：

(1) 用于控制設備每一部分的FC；

(2) 用于控制設備每一工作狀態的FC；

(3) 用于控制操作員接口的FC；

(4) 用于進行PLC自診斷的FC。

在分部程序中，既無數據交換也沒有重復利用的程序代碼。各功能塊收集并使用自己的數據，功能塊不傳遞也不接收參數，功能塊的編程與調用比較簡單。由于每個功能區分為不同的塊，因而使得多個程序員能夠同時編程而不發生沖突。分部程序結構的編程效率比線性程序有所提高，程序測試也較方便，對程序員的要求也不太高。對不太復雜的控制程序可考慮采用這種程序結構。

3. 結構化程序結構

*結構化(模塊化)的程序結構是PLC程序設計和編程較有效的結構形式，它可用于復雜程度高、程序規模大的控制應用程序設計。結構化程序可以重復使用某些功能塊，只需要在使用功能塊時為其提供不同的環境變量(實參)，就能完成對不同設備的控制。例如，在工業攪拌控制過程中有三臺泵，對它們的控制功能相似，可以編寫一個用于對泵進行控制的功能塊，編程時先定義泵控制所需的變量(形參)，并使用這些變量構成一個稱為“泵控制"的一般功能塊。在調用該功能塊時，通過改變傳入功能塊中的參數(實參)，可以分別對成分A、成分B和攪拌桶中的三臺泵進行控制。

結構化程序有高的編程和程序調試效率，應用程序代碼量也小。結構化程序也支持多個程序員協同編程。這種程序結構建立在對PLC系統功能的合理分析、分解及綜合的基礎之上，程序具體結構形式的確定與程序設計人員的水平及經驗關系很大，對程序員的要求也較前兩種高。

1. 將過程分割為任務和區域

一個自動化過程包括許多單個的任務，通過識別一個過程內的相關任務組，然后將這些組再分解為更小的任務，即使復雜的過程也能夠被定義。下面將這個工業攪拌過程構造為四個功能區域：配料A區域、配料B區域、混合罐區域和排料區域。

2. 說明各個功能區域

1) 配料A和配料B區域

(1) 每種配料的管道都配備有一個入口和一個進料閥以及進料泵。

(2) 進料管還有流量傳感器。

(3) 當罐的液面傳感器指示罐滿時，進料泵的接通必須被鎖定。

(4) 當排料閥打開時，進料泵的啟動必須被鎖定。

(5) 在啟動進料泵后1 s內必須打開入口閥和進料閥。

(6) 在進料泵停止后(來自流量傳感器的信號)閥門必須立即被關閉以防止配料從泵中泄露。

(7) 進料泵的啟動與一個時間監控功能相結合，換句話說，在泵啟動后的7 s之內，流量傳感器會報告溢出。

(8) 當進料泵運行時，如果流量傳感器沒有流量信號，進料泵必須盡可能快地斷開。

(9) 必須對進料泵啟動的次數進行計數(維護間隔)。

2) 混合罐區域

(1) 當罐的液面傳感器指示“液面低于低限"或排料閥打開時，攪拌電機的啟動必須被鎖定。

(2) 攪拌電機在達到額定速度時要發出一個響應信號。如果在電機啟動后10 s內還未接收到該信號，則電機必須被斷開。

(3) 必須對攪拌電機的啟動次數進行計數(維護間隔)。

(4) 在混合罐中必須安裝三個傳感器。① 罐裝滿：一個常閉觸點。當達到罐的高液面時，該觸點斷開。② 罐中液面高于低限：一個常開觸點。如果達到低限，該觸點關閉。③ 罐非空：一個常開觸點，如果罐不空，該觸點閉合。

3) 排料區域

(1) 罐內產品的排出由一個螺線管閥門控制。

(2) 這個螺線管閥門由操作員控制，但是遲在“罐空"信號產生時，該閥必須被關閉。

(3) 當攪拌電機在工作或罐空時打開排料閥必須被鎖定。

3. 定義邏輯塊

通過程序塊可以將用戶程序分布到不同的塊中并建立塊調用的分層結構來組織程序。本例中用戶程序主要由組織塊OB1、功能塊FB1、功能FC1及三個數據塊DB1～DB3組成。圖5.12所示為結構化編程的塊的分層調用結構。

(1) OB1：與CPU操作系統的接口，包含主要程序。在OBl中調用塊FBl和FCl并傳送控制過程所需的特定參數。

(2) FB1：用于配料A的進料泵、配料B的進料泵和攪拌電機的控制。由于要求*(接通、斷開、計數應用程序等)，可以通過同一個功能塊實現。

(3) 背景DB1～DB3：用于控制配料A、配料B的進料泵和攪拌電機的實參及靜態數據各不相同，因此分別存儲在與FBl相關的三個背景DB中。

(4) FC1：用于閥的控制。配料A和B的入口閥和進料閥以及排料閥共同使用本邏輯塊。

符號名

如果在用戶程序中使用了符號，則必須用STEP 7在符號表中對這些符號進行定義。表5.6所示為所用的程序組件的符號名及地址。

5. 生成電機的FB

電機的FB包括以下邏輯功能：

(1) 啟動和停止輸入。

(2) 允許設備操作的一系列互鎖(泵和攪拌電機)。互鎖狀態存儲在OB1的臨時局域數據(L堆棧)中(“Motor_enable"和“Valve_enable")，并且當電機的FB被處理時與啟動和停止的輸入進行邏輯組合。

(3) 來自設備的反饋必須在一個特定的時間內出現，否則就假定有故障或錯誤出現，并使電機停止。

(4) 時間點和響應時間或錯誤故障循環持續時間都必須被。

(5) 如果啟動按鈕被按下并且電機被使能，則設備自行接通并運行直至按下停機按鈕。

(6) 當設備接通時，一個定時器啟動運行，如果在定時器的時間到達之前未接到來自設備的響應信號，則停機。