西门子PCS7第三讲,共三讲

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Chongqing University of Science & Technology,60,/60,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,Chongqing University of Science & Technology,2,/51,目的要求：,了解,PCS7,的软件结构及编程技术，,SFC,编程、,CFC,编程，,WinCC,组态技术。,重点：,了解,PCS7,的软件结构及编程技术,难点：,无。,课时：,2,西门子,PCS7,第三讲,主要内容：,PCS7,软件结构,PCS7 SFC,编程概述,PCS7 CFC,编程概述,PCS7,WinCC,组态技术,教材参考章节：,补充,西门子,PCS7,第三讲,S7 PLC,的程序结构,程序块结构,OB,块与程序调用,S7 PLC,的运行周期,FB,块与,FC,块,程序块结构,SIEMENS S7 PLC,的程序由不同的程序块构成：,OB,：组织块,FB,：功能块,FC,：功能,DB,：数据块,S7 PLC,的编程主要是对不同的功能块的编程；,整个程序经程序块的相互调用实现。,程序块分类,OB,组织块,OB,组织块的作用：,操作系统和用户程序之间的一个接口,控制循环和中断程序的执行,控制,CPU,如何启动,处理错误响应，通过编程指定,CPU,对错误反应,OB,块的分类：,循环扫描、故障中断、事件处理等,OB,块具有优先级,OB,组织块分类（,1,）,OB,组织块分类（,2,）,OB1,主扫描,块的调用,FB,和,FC,块,将程序按照功能分割成不同的程序块；,将常用的功能编写成,FC,或,FB,块；,在,OB,块或其他,FC,和,FB,块中调用；,可以简化编程，减少重复代码；,FC,和,FB,的区别：背景数据块；,FC,常用于简单的需要多次重复使用的程序，,FB,常用于较复杂的算法程序；,可以将相对独立的程序部分写入一个,FC,块，方便系统维护和故障诊断；,SFB,和,SFC,是,S7 PLC,集成的程序块。,OB,DB,Instance DB,FB/SFB,Instance DB,FB/SFB,FC/SFC,FC/SFC,DB,FB,和,FC,块的调用,SIEMENS PLC,存储空间,程序存储区：,装载存储区：,静态保存程序，断电保持；,工作存储区：,PLC,运行时程序被复制到工作存储区中执行，断电不保持；,数据存储区：,输入和输出：,独立编址的存储空间；,过程映象区：,输入和输出的缓存；,定时器和计数器：,系统资源，独立存储空间；,位存储区：,过程数据，可以在程序中直接访问；,堆栈区：,存储过程数据。,SIEMENS PLC,存储空间图,存储空间与存储单元,存储空间由顺序排列的存储单元构成；,用 “地址”来表示存储单元的位置和长度；,存储单元的最小单位是位，地址表示的基本单位是字节。,地址表示分为三部分：,存储区名：,M,I, Q, PI, PQ,数据长度：,B, W, D,存储地址：,20, 27.4,地址表示示例,SIEMENS PLC,地址表示,数据类型,PLC,中的数据表示单位是字节（,Byte,）,最小数据单位是位（,Bit,）,数据的二进制、十进制、十六进制表示,通过采用不同的字长可以表示各种数据类型,基本数据类型包含了编程中常用的数据类型,复合数据类型可以实现复杂的数据结构，在做复杂运算时可以简化编程。,S7,基本数据类型,复合数据类型,DATE_AND_TIME,（日期和时间）,STRING,（字符串）,ARRAY,（数组）,STRUCT,（结构）,UDT,（用户定义的数据类型）,FB,SFB,（用于多重背景）,PCS7,的编程方法,PCS7,的构成,标准编程语言,结构化编程,SCL,图形化编程,CFC,和,SFC,PCS7,的编程方法,PCS7,的构成,IEC61131-3,标准组态工具,操作员站,组态工具,程序及控件库,结构化,编程语言,过程设备管理器,图形化,编程语言,标准编程语言,STL,：语句表,近似汇编语言，功能强大；,缺乏直观，易读性差。,LAD,：梯形逻辑图,直观易读,FBD,：功能块图,直观易读,编程较复杂，对于复杂的算法和功能编程困难。,结构化编程,SCL,结构化编程语言,以,Pascal,为基础的语法格式,可以实现在,LAD,中无法实现的算法,可以充分利用,PCS7,中丰富的功能块库,适用于编写复杂的函数和运算模块,是图形化编程语言,CFC,和,SFC,的基础,几种编程语言的对比,LAD,FBD,STL,SCL,图形化编程,CFC,连续功能图，适用于组态控制回路；,图形化的编程界面；,只需连接管脚，不必关心程序运行的细节；,调用,PCS7,内容丰富的程序库中的功能块；,可以编写专用的功能块。,图形化编程,SFC,顺序功能图，适于编写顺序控制功能；,图形化的编程界面；,可以通过,SFC,可视化从,WinCC,中读取顺序执行情况。,PCS7,的编程方法,用,LAD,、,FBD,、,STL,等直接编写功能块，实现一些,简单、固定的功能,；,用,STL,和,SCL,编写源代码，经过编译生成功能块，实现较,复杂的运算,功能；,在,CFC,图中调用库中的功能块或调用按照上述生成的功能块，组建,面向应用的程序,；,在,SFC,图中组建,顺序控制,程序；,在编译过程中，先将,CFC,和,SFC,图转换成,SCL,源代码，之后再编译生成一系列的功能块；,所有的功能块构成了,PCS7,程序的可执行代码。,PCS7,程序结构,Charts,图形程序（,CFC SFC,）,Sources,源代码（,SCL STL,）,Blocks,程序块（,LAD FBD STL,）,PCS7,程序结构,采用图形化的编程语言,CFC,和,SFC,可以不必关心程序块之间的调用关系；,程序块,OB,、,FB,、,FC,、,DB,等是,PCS7,程序的最终执行代码；,程序块之间的调用关系由,CFC,图中的连线确定；,程序的运行顺序在,CFC,图中确定；,PCS7,的程序结构与,CFC,图中的组态相一致。,PCS7,的,SFC,编程概述,SFC,的基本概念,创建,SFC,SFC,的结构,SFC,条件和动作,SFC,运行模式,SFC,的步间模式,SFC,的属性,SFC,外部显示方式,SFC,的操作状态逻辑,创建,SFC,在,“SIMATIC Manager”,的,“ component view”,模式下,chart,里或在,“ plant view”,的,hierarchy folder,插入,SFC,图,(“Insert S7 Software SFC” or “Insert Technological Objects SFC”).,并为,SFC,图按系统要求命名,如,SFC(1).,双击该图,即可对,SFC,进行编程,创建,SFC(SFC,编程环境,),结构选择,SFC,的结构,顺序控制的结构,S1,T12,S2,T23,线形,S21,S22,T23,T12,并行分支,S2,S3,T12,T13,T24,T34,选择分支,S2,T2,T23,循环分支,S4,S3,S3,S1,S1,T12,S1,SFC,的动作,动作名,最短运行时间,最长运行时间,是否需要确认,注释,上传到,OS,上的注释,初始化,过程处理,结束,SFC,的条件,条件名,具体条件,条件注释,(OS),注释,PCS7,的,CFC,编程,.CFC,简介,CFC,是连续控制图，为英文单词,Continuous Function Chart,的缩写。,CFC,是基于图形用户界面的编辑器，它通过给预先编辑好的块指定参数或者建立连接，从而实现创建,CPU,程序结构。,PCS7,的,CFC,编程,.,环境,PCS7,的,CFC,编程,.,技术块,驱动技术块：,AI,、,AO,、,DI,、,DO,控制技术块：,PID,控制、电机运行控制等,转换技术块：浮点数转双字等,数学运算技术块：四则运算、均值等,操作技术块：,OS,控制一个模拟量或开关量输出等,信息技术块：,信号变化产生组态好的信息等,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,任务：液体原料储存在两个原料罐中，控制泵将原,料送到两个反应釜中。,管道及仪表流程图：,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,仪表流程图说明：,LI111,（液位指示）：原料罐中当前液位测量,NK111,和,NK112,（用户指定的阀门标识符）：节流阀，在注入原料时必须打开,NP111,（用户指定的马达标识符）：泵，将原料送入反应釜,NK113,和,NK114,（用户指定的阀门标识符）：阀门，打开时（某一时间只能开启一个）泵将原料送到反映釜,1,或反映釜,2,FC111,（流量控制）：执行器，控制原料数量,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,在符号表中创建符号,在相应的层级下插入以下,CFC,块,CFC_STEP:,分配设定值,CFC_FC111:,控制剂量和速度,CFC_LI111:,控制和模拟液位,CFC_NP111:,电机控制,CFC_NK111,到,114,：阀门控制,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,打开,CFC_STEP,，添加两个,OP_A_LIM,和一个,OP_D,OP_A_LIM(1):,设定剂量,OP_A_LIM(2):,设定剂量速度,OP_D:,定义用泵将原料送到哪个反应釜中,OP_A_LIM(1):,更改其中,U,为,50.0,OP_A_LIM(2):,更改其中,U,为,1000.0,U_HL,为,10000.0,OP_D,：,I0,为,off,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,打开,CFC_FC111,，添加以下块,CH_AI,：模拟量输入值的信号处理,INT_P:,剂量的模拟,DOSE:,原料的剂量投配,MUL_R,：将输入数值相乘，并将乘积在输出端输出,CTRL_PID,：注入液位的监控和过程模式下液位的显示,CH_AO,：模拟量输出值的信号处理,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,功能块,I/O,含义,值,CH_AI,SIM_ON,模拟被激活,1,MODE,测量范围,4,20MA,16#0203,VHRANGE,测量范围上限,100,SUBS_ON,替代值的使能,1,INT_P,V_HL,上限总量,10000,升,10000,DOSE,SP_HLM,剂量设定值的上限,10000,MO_PVHR,剂量设定值的上限,10000,SPEXON_L,内部,/,外部切换功能激活,1,SPEXT_ON,内部,/,外部切换默认值,1,MUL_R,IN2,流速值适配参数,1,CTRL_PID,LIOP_MAN_SEL,自动,/,手动功能激活,1,LIOP_INT_SEL,内部,/,外部切换功能激活,1,SPEXON_L,控制器切换为外部设定值,1,GAIN,设定控制器增益为“,0.5,0.5,CH_AO,省略,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,打开,CFC_LI111,，添加以下块,CH_AI,：用于读取输入模块的过程值，并使它在,CFC,中能读到以作进一步处理,INT_P:,模拟原料罐中液位,MEAS_MON:,注入液位的监控和过程模式下液位,的显示,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,块,I/O,含义,值,CH_AI,MODE,测量范围,4,20mA,16#0203,VHRANGE,测量范围上限,100,SIM_ON,模拟值激活,1,SIM_V,原料罐液位,78,78,SUBS_ON,替代值使能,1,SUBS_V,SIM_V,替代值,78,INT_P,U,原料罐的液位模拟,-0.4,MEAS_MON,U_WH,警告上限,90m3,90,U_WL,警告下限,7m3,7,U_AH,报警上限,98m3,98,U_AL,报警下限,5m3,5,MO_PVHR,容器中的过程值上限,100m3,100,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,打开,CFC_NP111,，添加以下块,CH_DI,：开关量输入信号处理,MOTOR:,控制电机运行,功能块,I/O,含义,值,CH_DI,SIM_ON,开关量模拟激活,1,SUBS_ON,替代值的使能,1,MOTOR,MONITOR,取消监控功能,Monitoring=off,AUT_ON_OP,激活自动模式,Mode=AUTO,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,打开,CFC_NK111,，添加以下块,VALVE,：控制阀门的开关,对于另外,3,个块作同样处理,功能块,I/O,含义,值,VALVE,START_SS,选择阀门默认状态,0,MONITOR,监控过程反馈值,Monitoring=off,AUT_ON_OP,把阀门切换为自动模式,Mode=Auto,PCS7,的,CFC,编程,.,实例,PCS7,的,WinCC,组态,通信组态，连接,变量组态,画面组态,画面连接,PCS7,的,WinCC,组态环境,PCS7,的,WinCC,组态,.,变量,PCS7,的,WinCC,组态,.,画面,PCS7,的,WinCC,组态,.,变量连接,PCS7,的,WinCC,组态,.,脚本,