臺(tái)州西門(mén)子模塊代理商

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西門(mén)子PLC300系列的設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例

S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟

PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

PLC應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與內(nèi)容

1．設(shè)計(jì)原則

(1) 大限度地滿(mǎn)足被控設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的控制要求；

(2) 在滿(mǎn)足控制要求的前提下，力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，操作方便；

(3) 保證控制系統(tǒng)工作安全可靠；

(4) 考慮到今后的發(fā)展改進(jìn)，應(yīng)適當(dāng)留有進(jìn)一步擴(kuò)展的余地。

2．設(shè)計(jì)內(nèi)容

(1) 擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)；

(2) 選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

(3) 選定PLC的型號(hào)；

(4) 編制PLC的輸入輸出分配表或繪制輸入輸出端子接線圖；

(5) 根據(jù)系統(tǒng)要求編寫(xiě)軟件說(shuō)明書(shū)，然后再進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；

(6) 重視人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系；

(7) 設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件；

(8) 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試的主要步驟

1．深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求

2．確定IO設(shè)備，常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。

3．選擇合適的PLC類(lèi)型， 根據(jù)已確定的用戶(hù)IO設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的PLC類(lèi)型。

4．分配IO點(diǎn)，編制出輸入輸出端子的接線圖。

5．設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序，這一步是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)核心的工作。

6．將程序輸入PLC，當(dāng)使用計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可將程序下載到PLC中。

7．進(jìn)行軟件測(cè)試，在將PLC連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上之前，必須進(jìn)行軟件測(cè)試，以排除程序中的錯(cuò)誤。

8．應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試，在PLC軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題要逐一排除，直至調(diào)試成功。

9．編制技術(shù)文件， 系統(tǒng)技術(shù)文件包括功能說(shuō)明書(shū)、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、PLC梯形圖等。

PLC選型

在滿(mǎn)足控制要求的前提下，選型時(shí)應(yīng)選擇的性能價(jià)格比，具體應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。

1．性能與任務(wù)相適應(yīng)

2．PLC的處理速度應(yīng)滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制的要求

3．PLC應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型系列應(yīng)統(tǒng)一

4．在線編程和離線編程的選擇

PLC容量估算

PLC容量包括兩個(gè)方面：一是IO的點(diǎn)數(shù)，二是用戶(hù)存儲(chǔ)器的 容量。

1．IO點(diǎn)數(shù)的估算

根據(jù)功能說(shuō)明書(shū)，可統(tǒng)計(jì)出PLC系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量IO點(diǎn)數(shù)及模擬量IO通道數(shù)，以及開(kāi)關(guān)量和模擬量的信號(hào)類(lèi)型。應(yīng)在統(tǒng)計(jì)后得出IO總點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上，增加10％～15％的裕量。選定的PLC機(jī)型的IO能力極限值必須大于IO點(diǎn)數(shù)估算值，并應(yīng)盡量避免使PLC能力接近飽和，一般應(yīng)留有30％左右的裕量。

2. 存儲(chǔ)器容量估算

用戶(hù)應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如IO點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)IO點(diǎn)及有關(guān)功能器件占用的內(nèi)存大致如下：

所需存儲(chǔ)器容量(KB)＝(1～1.25)×(DI×10＋DO×8＋AIO×100＋CP×300)1024

其中：DI為數(shù)字量輸入總點(diǎn)數(shù)；DO為數(shù)字量輸出總點(diǎn)數(shù)；AIAO為模擬量IO通道總數(shù)；CP為通信接口總數(shù)。

IO模塊的選擇

1．開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇

PLC的輸入模塊用來(lái)檢測(cè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)(如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、溫控開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)等)電平信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的低電平信號(hào)。開(kāi)關(guān)量輸入模塊按輸入點(diǎn)數(shù)分，常用的有8點(diǎn)、12點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)等；按工作電壓分，常用的有直流5 V、12 V、24 V，交流110 V、220 V等選擇輸入模塊主要應(yīng)考慮以下兩點(diǎn)：

(1) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)(如按鈕、行程開(kāi)關(guān))與PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇電壓的高低。一般，24 V以下屬低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。如12 V電壓模塊一般不超過(guò)10 m，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。

(2) 高密度的輸入模塊，如32點(diǎn)輸入模塊，允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過(guò)總輸入點(diǎn)數(shù)的60％。

；按外部接線方式又可分為匯點(diǎn)輸入、分隔輸入等。

2．開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇

輸出模塊的任務(wù)是將PLC內(nèi)部低電平的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、雙向可控硅輸出和晶體管輸出。

1) 輸出方式的選擇

繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬間過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，大開(kāi)閉頻率不得超過(guò)1 Hz。

晶閘管輸出(交流)和晶體管輸出(直流)都屬于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開(kāi)瞬間會(huì)產(chǎn)生較高的反壓，必須采取抑制措施

2) 輸出電流的選擇

模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)，則應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對(duì)于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時(shí)有沖擊電流，故要留有足夠的裕量。

3) 允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)

在選用輸出模塊時(shí)，還要看整個(gè)輸出模塊的滿(mǎn)負(fù)荷能力，如OMRON公司的CQM1-OC222是16點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)點(diǎn)允許通過(guò)電流2 A(AC250 VDC24 V)。但整個(gè)模塊允許通過(guò)的大電流僅8 A。

分配輸入輸出點(diǎn)

一般輸入點(diǎn)與輸入信號(hào)、輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的；在個(gè)別情況下，也有兩個(gè)信號(hào)用一個(gè)輸入點(diǎn)的，那樣就應(yīng)在接入輸入點(diǎn)前，按邏輯關(guān)系接好線(如兩個(gè)觸點(diǎn)先串聯(lián)或并聯(lián))，然后再接到輸入點(diǎn)。

1. 明確IO通道范圍

不同型號(hào)的PLC，其輸入輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選PLC型號(hào)，弄清相應(yīng)的IO點(diǎn)地址的分配。

2. 內(nèi)部輔助繼電器

內(nèi)部輔助繼電器不對(duì)外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器時(shí)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)處理用。根據(jù)程序設(shè)計(jì)的需要，應(yīng)合理安排PLC的內(nèi)部輔助繼電器，在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中應(yīng)詳細(xì)列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途，避免重復(fù)使用。

3．分配定時(shí)器計(jì)數(shù)器

對(duì)用到定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的控制系統(tǒng)，注意定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的編號(hào)不能相同。若掃描時(shí)間較長(zhǎng)，則要使用高速定時(shí)器以保證計(jì)時(shí)準(zhǔn)確

安全回路設(shè)計(jì)

安全回路起保護(hù)人身安全和設(shè)備安全的作用，它應(yīng)能獨(dú)立于PLC工作，并采用非半導(dǎo)體的機(jī)電元件以硬接線方式構(gòu)成。

確保系統(tǒng)安全的硬接線邏輯回路，在以下幾種情況下將發(fā)揮安全保護(hù)作用：① PLC或機(jī)電元件檢測(cè)到設(shè)備發(fā)生緊急異常狀態(tài)時(shí)；② PLC失控時(shí)；③ 操作人員需要緊急干預(yù)時(shí)。

設(shè)計(jì)安全回路的任務(wù)包括以下內(nèi)容：

(1) 確定控制回路之間邏輯和操作上的互鎖關(guān)系；

(2) 設(shè)計(jì)硬回路以提供對(duì)過(guò)程中重要設(shè)備的手動(dòng)安全性干預(yù)手段；

(3) 為PLC定義故障形式和重新啟動(dòng)特性。

PLC應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

PLC應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容

PLC應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，它要求設(shè)計(jì)人員既要有PLC、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，又要有自動(dòng)控制的技術(shù)，還要有一定的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

一個(gè)實(shí)用的PLC軟件工程的設(shè)計(jì)通常要涉及以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

(1) PLC軟件功能的分析與設(shè)計(jì)；

(2) IO信號(hào)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)(3) 程序結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)；

(4) 軟件設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明書(shū)編制；

(5) 用編程語(yǔ)言、PLC指令進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；

(6) 軟件測(cè)試；

(7) 程序使用說(shuō)明書(shū)編制。

PLC應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)步驟

根據(jù)可編程序控制器系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝要求，在軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上，編制實(shí)際應(yīng)用程序并形成程序說(shuō)明書(shū)的過(guò)程就是應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。

1. 制定設(shè)備運(yùn)行方案

制定方案就是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，分析各輸入、輸出與各種操作之間的邏輯關(guān)系，確定需要檢測(cè)的量和控制的方法，并設(shè)計(jì)出系統(tǒng)中各設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序。據(jù)此便可畫(huà)出流程圖。

2. 畫(huà)控制流程圖

對(duì)于較復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，可省去這一步。

3. 制定系統(tǒng)的抗干擾措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境、干擾源的性質(zhì)等因素，綜合制定系統(tǒng)的硬件和軟件抗干擾措施，如硬件上的電源隔離、信號(hào)濾波，軟件上的平均值濾波等。

4. 編寫(xiě)程序

根據(jù)被控對(duì)象的輸入輸出信號(hào)及所選定的PLC型號(hào)分配PLC的硬件資源，為梯形圖的各種繼電器或接點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，再按照軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)(技術(shù)要求、編制依據(jù)、測(cè)試)，用梯形圖進(jìn)行編程。

5. 軟件測(cè)試

剛編寫(xiě)好的程序難免有缺陷或錯(cuò)誤。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯(cuò)誤和缺陷，需要對(duì)程序進(jìn)行離線測(cè)試。經(jīng)調(diào)試、排錯(cuò)、修改及模擬運(yùn)行后，才能正式投入運(yùn)行。

6. 編制程序使用說(shuō)明書(shū)

當(dāng)一項(xiàng)軟件工程完成后，為了便于用戶(hù)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員的使用，應(yīng)對(duì)所編制的程序進(jìn)行說(shuō)明，說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括程序設(shè)計(jì)的依據(jù)、結(jié)構(gòu)、功能、流程圖，各項(xiàng)功能單元的分析，PLC的IO信號(hào)，軟件程序操作使用的步驟、注意事項(xiàng)等。

PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 工藝過(guò)程及控制要求

1) 工藝過(guò)程

圖6.1所示為一簡(jiǎn)易物料搬運(yùn)機(jī)械手的工藝流程圖。該機(jī)械手是一個(gè)水平垂直位移的機(jī)械設(shè)備，其操作是將工件從左工作臺(tái)搬運(yùn)到右工作臺(tái)，由光耦合器VLC來(lái)檢測(cè)工作臺(tái)上有沒(méi)有工件。機(jī)械手通常位于原點(diǎn)，它的動(dòng)作全部由氣缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸則由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升下降和左移右移分別由雙線圈二位電磁閥控制，放松夾緊由一個(gè)單線圈二位電磁閥(稱(chēng)為夾緊電磁閥)控制。

2) 控制要求

機(jī)械手整個(gè)搬運(yùn)過(guò)程要求都能自動(dòng)控制。在啟動(dòng)過(guò)程中能切換到手動(dòng)控制及自動(dòng)控制或半自動(dòng)控制(又稱(chēng)單周期控制)，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修。圖6.2是機(jī)械手控制系統(tǒng)的邏輯流程圖。系統(tǒng)啟動(dòng)之前，機(jī)械手處于原始位置，條件是機(jī)械手在高位﹑左位。

2. 可編程序控制器選型

1) 硬件配置

系統(tǒng)輸入信號(hào)有3個(gè)啟動(dòng)按鈕，4個(gè)限位開(kāi)關(guān)，5個(gè)手動(dòng)輸入信號(hào)，1個(gè)有工件檢測(cè)信號(hào)，共計(jì)14個(gè)數(shù)字量輸入信號(hào)；輸出信號(hào)有機(jī)械手上升下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)﹑左移右移驅(qū)動(dòng)信號(hào)和機(jī)械手夾緊驅(qū)動(dòng)信號(hào)，共有5個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào)。不需模擬量模塊，選擇S7-300系列的CPU313，加上數(shù)字量輸入模塊SM321及輸出模塊SM322就可以滿(mǎn)足要求，而且還有一定的裕量。

2) IO地址分配

將14個(gè)輸入信號(hào)、5個(gè)輸出信號(hào)與PLC的IO端一一對(duì)應(yīng)，編排好地址，

其它地址分配

(1) 夾緊定時(shí)器T1，定時(shí)5 s；

(2) 放松定時(shí)器T2，定時(shí)5 s；

(3) 自動(dòng)方式標(biāo)志M0.0；

(4) 單動(dòng)方式標(biāo)志M0.1；

(5) 手動(dòng)方式標(biāo)志M0.2；

(6) 結(jié)束標(biāo)志M0.5。

3. 機(jī)械手程序設(shè)計(jì)

1) 邏輯功能塊(子程序)

邏輯功能塊包括兩個(gè)部分：自動(dòng)方式或單動(dòng)方式控制(FC10)和手動(dòng)方式控制(FC11)。

(1) 自動(dòng)方式或單動(dòng)方式控制(FC10)的具體程序(梯形圖表示)如圖6.3所示。

(2) 手動(dòng)方式控制(FC11)的具體程序(梯形圖表示)如圖6.4所示。

2) 組織塊(主程序)

組織塊OB1用于設(shè)定機(jī)械手啟動(dòng)方式，主要負(fù)責(zé)功能塊或子程序的調(diào)用，是自動(dòng)運(yùn)行還是單動(dòng)運(yùn)行，以及系統(tǒng)的循環(huán)掃描、故障診斷和輸出刷新。其梯形圖如圖6.5所示。

5.1 編程方式與程序塊

5.2 數(shù)據(jù)塊與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

5.3 S7系列PLC程序設(shè)計(jì)

5.1.1 S7-300編程方式簡(jiǎn)介

S7-300系列PLC的編程語(yǔ)言是STEP 7。STEP 7繼承了STEP 5語(yǔ)言結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，用文件塊的形式管理用戶(hù)編寫(xiě)的程序及程序運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)。如果這些文件塊是子程序，則可以通過(guò)調(diào)用語(yǔ)句，將它們組成結(jié)構(gòu)化的用戶(hù)程序。這樣，PLC的程序組織明確，結(jié)構(gòu)清晰，易于修改。

為支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，STEP 7用戶(hù)程序通常由組織塊(OB)、功能塊(FB)或功能塊(FC)等三種類(lèi)型的邏輯塊和數(shù)據(jù)塊(DB)組成。

組織塊(OB)是系統(tǒng)操作程序與用戶(hù)應(yīng)用程序在各種條件下的接口界面，用于控制程序的運(yùn)行。OB塊根據(jù)操作系統(tǒng)調(diào)用的條件(如時(shí)間中斷、報(bào)警中斷等)可分成幾種類(lèi)型，這些類(lèi)型有不同的優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)的OB可以中斷低優(yōu)先級(jí)的OB。每個(gè)S7 CPU包含一套可編程的OB塊(隨CPU而不同)，不同的OB塊執(zhí)行特定的功能。

OB1是主程序循環(huán)塊，在任何情況下，它都是需要的。根據(jù)過(guò)程控制的復(fù)雜程度，可將所有程序放入OB1中進(jìn)行線性編程，或?qū)⒊绦蛴貌煌倪壿媺K加以結(jié)構(gòu)化，通過(guò)OB1調(diào)用這些邏輯塊，并允許塊間的相互調(diào)用。塊的調(diào)用指令中止當(dāng)前塊(調(diào)用塊)的運(yùn)行調(diào)用，然后執(zhí)行被調(diào)用塊的所有指令。一旦被調(diào)用的塊被完成，執(zhí)行調(diào)用指令的塊繼續(xù)執(zhí)行調(diào)用指令后的指令。調(diào)用塊可以是任何邏輯塊，被調(diào)用塊只能是功能塊(除OB外的邏輯塊)。圖5.1所示是一個(gè)STEP 7調(diào)用實(shí)例。除了OB1，操作系統(tǒng)可以調(diào)用其它的OB塊以響應(yīng)確定事件。其它可用的OB塊隨所用的CPU性能和控制過(guò)程的要求而定。

功能塊(FB、FC)實(shí)際上是用戶(hù)子程序，分為帶“記憶”的功能塊FB和不帶“記憶”的功能塊FC。前者有一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與該功能塊的參數(shù)表*相同的數(shù)據(jù)塊(DB)附屬于該功能塊，并隨功能塊的調(diào)用而打開(kāi)，隨功能塊的結(jié)束而關(guān)閉。該附屬數(shù)據(jù)塊叫做背景數(shù)據(jù)塊(Instance Data Block)，存放在背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)在FB塊結(jié)束時(shí)繼續(xù)保持，即被“記憶”。功能塊FC沒(méi)有背景數(shù)據(jù)塊，當(dāng)FC完成操作后數(shù)據(jù)不能保持。

數(shù)據(jù)塊(DB)是用戶(hù)定義的用于存取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)，可以被打開(kāi)或關(guān)閉。DB可以是屬于某個(gè)FB的情景數(shù)據(jù)塊，也可以是通用的全局?jǐn)?shù)據(jù)塊，用于FB或FC。S7 CPU還提供標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)功能塊(SFB、SFC)，它們是預(yù)先編好的，經(jīng)過(guò)測(cè)試后集成在S7 CPU中的功能程序庫(kù)。用戶(hù)可以直接調(diào)用它們，高效地編制自己的程序。由于它們是操作系統(tǒng)的一部分，因此不需將其作為用戶(hù)程序下載到PLC。與FB塊相似，SFB需要一個(gè)背景數(shù)據(jù)塊，并需將此DB塊作為程序的一部分安裝到CPU中。不同的CPU提供不同的SFB、SFC功能。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊(SDB)是為存放PLC參數(shù)所建立的系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。用STEP 7的S7組態(tài)軟件可以將PLC組態(tài)數(shù)據(jù)和其它操作參數(shù)存放于SDB中。

功能塊編程及調(diào)用

功能塊由兩個(gè)主要部分組成：一部分是每個(gè)功能塊的變量聲明表，變量聲明表聲明此塊的局部數(shù)據(jù)；另一部分是邏輯指令組成的程序，程序要用到變量聲明表中給出的局部數(shù)據(jù)。

當(dāng)調(diào)用功能塊時(shí)，需提供塊執(zhí)行時(shí)要用到的數(shù)據(jù)或變量，也就是將外部數(shù)據(jù)傳遞給功能塊，這被稱(chēng)為參數(shù)傳遞。參數(shù)傳遞的方式使得功能塊具有通用性，它可被其它的塊調(diào)用，以完成多個(gè)類(lèi)似的控制任務(wù)。

1. 變量聲明表(局部數(shù)據(jù))

每個(gè)邏輯塊前部都有一個(gè)變量聲明表，在變量聲明表中定義邏輯塊用到的局部數(shù)據(jù)。局部數(shù)據(jù)分為參數(shù)和局部變量?jī)纱箢?lèi)，局部變量又包括靜態(tài)變量和臨時(shí)變量(暫態(tài)變量)兩種。參數(shù)是在調(diào)用塊和被調(diào)用塊間傳遞的數(shù)據(jù)。靜態(tài)變量和臨時(shí)變量是僅供邏輯塊本身使用的數(shù)據(jù)。表5.1給出了局部數(shù)據(jù)聲明類(lèi)型，表中內(nèi)容的排列順序也是在變量聲明

表中聲明變量的順序和變量在內(nèi)存中的存儲(chǔ)順序。在邏輯塊中不需使用的局部數(shù)據(jù)類(lèi)型，可以不必在變量聲明表中聲明。

表5.1 局部數(shù)據(jù)類(lèi)型

變 量 名 類(lèi) 型 說(shuō) 明

輸入?yún)?shù) In 由調(diào)用邏輯塊的塊提供數(shù)據(jù)，輸入給邏輯塊的指令

輸出參數(shù) Out 向調(diào)用邏輯塊的塊返回參數(shù)，即從邏輯塊輸出結(jié)果數(shù)據(jù)

IO參數(shù) In_Out 參數(shù)的值由調(diào)用塊的塊提供，由邏輯塊處理修改，然后返回

靜態(tài)變量 Stat 靜態(tài)變量存儲(chǔ)在背景數(shù)據(jù)塊中，塊調(diào)用結(jié)束后，其內(nèi)容被保留

臨時(shí)變量 Temp 臨時(shí)變量存儲(chǔ)在L堆棧中，塊執(zhí)行結(jié)束變量的值因被其它內(nèi)容覆蓋而丟掉

對(duì)于功能塊FB，操作系統(tǒng)為參數(shù)及靜態(tài)變量分配的存儲(chǔ)空間是背景數(shù)據(jù)塊。這樣參數(shù)變量在背景數(shù)據(jù)塊中留有運(yùn)行結(jié)果備份。在調(diào)用FB時(shí)，若沒(méi)有提供實(shí)參，則功能塊使用背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)值。操作系統(tǒng)在L堆棧中給FB的臨時(shí)變量分配存儲(chǔ)空間。

對(duì)于功能塊FC，操作系統(tǒng)在L堆棧中給FC的臨時(shí)變量分配存儲(chǔ)空間。由于沒(méi)有背景數(shù)據(jù)塊，因而FC不能使用靜態(tài)變量。輸入、輸出、IO參數(shù)以指向?qū)崊⒌闹羔樞问酱鎯?chǔ)在操作系統(tǒng)為參數(shù)傳遞而保留的額外空間中。

對(duì)于組織塊OB來(lái)說(shuō)，其調(diào)用是由操作系統(tǒng)管理的，用戶(hù)不能參與。因此，OB只有定義在L堆棧中的臨時(shí)變量。

1) 形參

為保證功能塊對(duì)同一類(lèi)設(shè)備控制的通用性，用戶(hù)在編程時(shí)就不能使用具體設(shè)備對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)地址參數(shù)(如不能使用I1.0等)，而是使用這類(lèi)設(shè)備的抽象地址參數(shù)。這些抽象參數(shù)稱(chēng)為形式參數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)形參。將該設(shè)備的相應(yīng)實(shí)際存儲(chǔ)區(qū)地址參數(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)參)傳遞給功能塊，功能塊在運(yùn)行時(shí)以實(shí)參替代形參，從而可通過(guò)調(diào)用功能塊實(shí)現(xiàn)對(duì)具體設(shè)備的控制。當(dāng)對(duì)另一設(shè)備控制時(shí)，同樣也可通過(guò)調(diào)用實(shí)參將其傳遞給功能塊。

形參需在功能塊的變量聲明表中定義，實(shí)參在調(diào)用功能塊時(shí)給出。在功能塊的不同調(diào)用處，可為形參提供不同的實(shí)參，但實(shí)參的數(shù)據(jù)類(lèi)型必須與形參*。用戶(hù)程序可定義功能塊的輸入值參數(shù)或輸出值參數(shù)，也可定義一參數(shù)作為輸入輸出值。參數(shù)傳遞可將調(diào)用塊的信息傳遞給被調(diào)用塊，也能把被調(diào)用塊的運(yùn)行結(jié)果返回給調(diào)用塊。

2) 靜態(tài)變量

靜態(tài)變量在PLC運(yùn)行期間始終被存儲(chǔ)。S7將靜態(tài)變量定義在背景數(shù)據(jù)塊中，當(dāng)被調(diào)用塊運(yùn)行時(shí)，能讀出或修改靜態(tài)變量；被調(diào)用塊運(yùn)行結(jié)束后，靜態(tài)變量保留在數(shù)據(jù)塊中。由于只有功能塊FB有關(guān)聯(lián)的背景數(shù)據(jù)塊，因此只能為FB定義靜態(tài)變量。功能塊FC不能有靜態(tài)變量。

3) 臨時(shí)變量

臨時(shí)變量?jī)H在邏輯塊運(yùn)行時(shí)有效，邏輯塊結(jié)束時(shí)存儲(chǔ)臨時(shí)變量的內(nèi)存被操作系統(tǒng)另行 分配。S7將臨時(shí)變量定義在L堆棧中，L堆棧是為存儲(chǔ)邏輯塊的臨時(shí)變量而專(zhuān)設(shè)的。當(dāng)塊程序運(yùn)行時(shí)，在L堆棧中建立該塊的臨時(shí)變量，一旦塊執(zhí)行結(jié)束，堆棧重新分配，因而信息丟失。

邏輯塊局部數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型

在變量聲明表中，要明確局部數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型，這樣操作系統(tǒng)才能給變量分配確定的 存儲(chǔ)空間。局部數(shù)據(jù)可以是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型或復(fù)式數(shù)據(jù)類(lèi)型，也可以是專(zhuān)門(mén)用于參數(shù)傳遞 的所謂的“參數(shù)類(lèi)型”。參數(shù)類(lèi)型包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、塊的地址或指針等，見(jiàn)表5.2。表5.2 參數(shù)類(lèi)型變量

參數(shù)類(lèi)型 大 小 說(shuō) 明

定時(shí)器(Timer) 2 B 在功能塊中定義一個(gè)定時(shí)器形參，調(diào)用時(shí)賦予定時(shí)器實(shí)參

計(jì)數(shù)器(Counter) 2 B 在功能塊中定義一個(gè)計(jì)數(shù)器形參，調(diào)用時(shí)賦予計(jì)數(shù)器實(shí)參