西门子S7-300开关量程序设计

Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.1SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation第7章S7-300程序设计方法（开关量控制）Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.2SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation7.1S7-300的程序结构7.2系统设计的原则7.3系统设计的内容7.4程序设计的方法与过程7.5开关量控制系统的设计7.6关于模拟量I/O模块7.7模拟量控制系统的设计7.8关于乒乓控制7.9关于PID控制Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.3SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation7.1S7-300的程序结构STEP7为设计程序提供三种方法。基于这些方法，可以选择最适合于你的应用的程序设计方法。线性化模块化结构化线性化编程：所有的指令都在一个块（OB1）内。模块化编程：每个设备的控制指令都在各自的块内。OB1按顺序调用每个块。结构化编程：不同的块调用可重复利用的代码。OB1(或其他块)调用这些块并传递相应的参数。OB1OB1OB1配方A配方B混合器排空A类设备B类设备Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.4SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation1线性化编程线性程序的结构简单，分析起来一目了然。这种结构适用于编写一些规模较小，运行过程比较简单的控制程序。Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.5SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation2模块化编程分块程序有更大的灵活性，适用于比较复杂、规模较大的控制工程的程序设计。Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.6SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation3结构化编程结构化程序比分块程序有更大的灵活性，继承性。适用于比较复杂、规模较大的控制工程的程序设计。Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.7SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation4程序块类型故障FBFBFBFCSFCSFBFB带背景数据块阴影:OB组织块循环定时过程OB=组织块FB=功能块FC=功能SFB=系统功能块SFC=系统功能操作系统Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.8SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation块类型特性组织块功能块(FB)-带参数/数据保持-不带参数/数据保持-不带参数/数据不保持功能(FC)-只传递一个返回值(调用时必须分配参数)-数据不保持-可带参数数据块(DB)-结构化，局部存储(背景DB)-结构化，全局数据存储(在整个程序中均有效)•用户定义的块Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.9SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation块类型特点系统功能-存储在CPU的操作系统中(SFC)-用户可以调用此功能（不需要存储器）系统功能块-存储在CPU的操作系统中(SFB)-用户可以调用此功能（需要存储器）系统数据块-用于组态数据和参数的数据块(SDB)•系统块Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.10SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation•数据块类型和结构数据字节0数据字节81918位CPU314中块的大小是8K字节数据块提供的最大存储空间依赖于CPU的型号07Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.11SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation•调用程序块调用程序块被调用的块(OB,FB,FC)(FB,FC,SFB,SFC)程序执行程序执行调用另一个块的指令块结束Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.12SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation7.2系统设计的原则1满足要求最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计控制系统的首要前提。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究。收集控制现场的资料，收集控制过程中有效的控制经验，进行系统设计。同时要注意要和现场的管理人员、技术人员、工程操作人员紧密配合，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。2安全可靠控制系统长期运行中能否达到安全、可靠、稳定，是设计控制系统的重要原则。为了能达到这一点，要求在系统设计上，器件选择上，软件编程上要全面考虑。比如说，在硬件和软件的设计上应该保证PLC程序不仅在正常条件下能正确运行，而且在一些非正常情况下（如突然掉电再上电，按钮按错等），也能正常工作。程序只能接受合法操作，对非法操作程序能予以拒绝等等。Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.13SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation3经济实用一个新的控制工程固然能提高产品的质量，提高产品的数量，从而为工程带来巨大的经济效益和社会效益。但是，新工程的投入、技术的培训、设备的维护也会导致工程的投入和运行资金的增加。在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的y运行成本。这就要求，不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护即方便又低成本。4适应发展社会在不断地前进，科学在不断地发展，控制系统的要求也一定会不断地在提高、不断地在完善。因此，在控制系统的设计时要考虑到今后的发展、完善。这就要求在选择PLC机型和输入/输出模块要能适应发展的需要，要适当留有余量。Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.14SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation7.3系统设计的内容1选择机型（1）根据系统类型选择机型•单体控制的小系统这种系统一般使用一台可编程序控制器就能完成控制要求，控制对象常常是一台设备或多台设备中的一个功能。这种系统对可编程序控制器间的网络问题要求不高，甚至没有要求。但有时功能要求全面，容量要求变化大，有些还要与原设备系统的其它机器连接。对这类系统的机型选择要注意三种情况。一是设备集中情况:设备的功率较小，如机床。这时需选用局部式结构，低电压高密度输入输出模板。二是设备分散情况:设备的功率较大，如料场设备。这时需选用离散式结构，高电压低密度输入输出模板。三是有专门要求的设备情况:如飞剪。输入输出容量不是关键参数，重要的是控制速度功能，选用高速计数功能模板等。Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.15SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation•慢过程大系统对运行速度要求不高但设备间有连锁关系，设备距离远，控制动作多，如大型料场、高炉、码头、大型车站信号控制；也有的设备本身对运行速度要求高，但是部分子系统要求并不高，如大型热连续轧钢厂、冷连续轧钢厂中的辅助生产机组和供油系统、供风系统等。对这一类型对象，一般不选用大型机，因为它编程、调试都不方便，一旦发生故障，影响面也大。一般都采用多台中小机型和低速网相连接。由于现代生产的控制器多为插件式模板结构，它的价格是随输入输出板数和智能模板数的多少决定的。同一种机型输入输出点数少，则价格便宜，反之则贵。所以一般使用网络相连后就不必要选大型机。这样选用每一台中小型可编程序控制器控制一台单体设备，功能简化，程序好编，调试容易，运行中一旦发生故障影响面小，且容易查找。Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.16SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation•快速控制大系统随着可编程序控制器在工业领域应用的不断扩大，在中小型的快速系统中，可编程序控制器不仅仅完成逻辑控制和主令控制，它已逐步进入了设备控制级，如高速线材，中低速热连轧等速度控制系统。在这样的系统中即使选用输入输出容量大、运行速度快、计算功能强的一台大型可编程序控制器也难以满足控制要求。如用多台可编程序控制器，则有互相间信息交换与系统响应要求快的矛盾。采用可靠的高速网能满足系统信息快速交换的要求。高速网一般价格都很贵，适用于有大量信息交换的系统。对信息交换速度要求高，但交换的信息又不太多的系统，也可以采用可编程序控制器的输出端口与另一台可编程序控制器的输入端口硬件互联，通过输出输入直接传送信息，这样传送速度快而且可靠。当然传送的信息不能太多，否则输入输出点占用太多。Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.17SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrainingCenterKnowledgeforAutomation（2）根据控制对象选择机型根据控制对象要求的输入/输出点数的多少，可以估计出PLC的规模。根据控制对象的特殊要求，可以估计出PLC的性能。根据控制对象的操作规则可以估计出控制程序所占内存的容量。有了这些初步估计，会使得机型选择的可行性更大了。为了对控制对象进行粗估，首先要了解下列问题。•对输入/输出点数的估计对开关量输入，按参数等级分类统计。对开关量输出，按输出功率要求及其它参数分类统计。对模拟量输出/输入，按点数进行粗估。•对PLC性能要求的估计是否有特殊控制功能要求，如高速计数器等。机房离现场的最远距离为多少？现场对控制器响应速度有何要求。Date:2020/2/10FileNo.:SSP1_03C.18SIMATICS7SiemensAG2000.Allrightsreserved.InformationandTrai