资源简介

(共47张PPT)
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
§7.1 S7-300 PLC的程序结构
§7.2 用户控制程序结构
§7.3 基于PLC的控制系统设计内容和过程
§7.5 基于PLC的控制系统设计实例
7.5.1 时序逻辑控制
7.5.2 多设备联锁逻辑控制
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
§7.1 S7-300 PLC的程序结构
7.1.1 CPU运行的程序类型
正常工作情况下CPU运行两种程序：操作系统和用户程序。
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
§7.1 S7-300 PLC的程序结构
CPU属性：
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
§7.1 S7-300 PLC的程序结构
CPU属性：
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
§7.1 S7-300 PLC的程序结构
CPU属性：
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
§7.1 S7-300 PLC的程序结构
7.1.2 用户程序任务：
①控制软件的初始化操作（OB100）：CPU启动或重启后，把系统控制状态设定或操作到确定的和可控的状态；
②循环处理过程数据（OB1）：进行离散量/开关量的逻辑运算；进行模拟量信号的处理，确定输出的二进制信号和输出模拟值信号；
③响应中断（OB10 等）：包括时间相关中断、硬件中断等。
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
§7.1 S7-300 PLC的程序结构
7.1.3 组织块OB** ：
①作用：组织块(OB**)是操作系统和用户程序之间的接口，它由操作系统调用，完成循环扫描、中断响应、PLC启动初始化操作、错误处理操作等处理。
②启动组织块：OB100--用户程序初始化操作。
③主循环组织块：OB1--用户程序的主程序。
④响应中断的组织块：如OB10 等，包括时间相关中断、硬件中断等中断的中断服务程序。中断服务程序对某些外部事件进行响应，这些外部事件一般无固定顺序、无固定时间随机发生。
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
§7.1 S7-300 PLC的程序结构
7.1.4 功能块FB、功能FC、SFB、SFC：
①功能块(FB)：是属于用户自己编程的块，需要分配数据块（DB）作为其数据内存(实例数据块)，因此传送到FB的参数和静态变量保存在实例DB中，而临时变量则保存在本地数据堆栈中。（DB是默认断电保持的存储区，DB区无覆盖可能）
②功能(FC)：是属于用户自己编程的块，其所有变量保存在本地数据堆栈中。 （本地数据堆栈可能被覆盖）
③PLC生产商提供预定义的程序资源：SFB、SFC、FC、FB。
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
§7.2 用户控制程序结构
1.线性程序结构(线性化编程)
2.分部式程序(分部编程、分块编程)
3.结构化程序(结构化编程或模块化编程)
结构形式：垂直分层、水平分块
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
§7.3 基于PLC的控制系统设计内容和过程
1. 分析评估及控制任务
2. 控制系统设计内容
3. 控制软件系统开发方法
4. 控制系统开发过程
（1）确定自动控制任务；
（2）确定自动控制输入输出条件；
（3）确定输入输出关系；
（4）硬件电气线路系统安装设计，用户操作接口- -操作面板、HMI界面设计。
（5）按照设计的“控制算法”编写控制程序，在计算机上仿真测试。首先测试是否实现设计的（3）中的控制算法，然后测试是否实现（1）中的控制任务。
（6）在实际的系统中测试。
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
§7.5 基于PLC的控制系统设计实例
7.5.1 时序逻辑控制
7.5.2 多设备联锁逻辑控制
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.1 时序逻辑控制
【设计过程】：
1. 建立STEP7“项目”；
2. 配置硬件，确定硬件接线；
3. 编辑符号表；
4. 程序设计。
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.1 时序逻辑控制
【设计过程】：
1. 建立STEP7“项目”；
2. 配置硬件，确定硬件接线；
3. 编辑符号表；
4. 程序设计。
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.1 时序逻辑控制
分析：
①输入：上班按钮I0.0，电源开关I0.1，下班按钮I0.2；
输出：Q4.0~Q4.5，红灯30S，绿灯25秒，绿灯闪3秒，黄灯闪2秒，循环亮灭。
②算法：
a. 上下班按钮相当于选择开关；
b. 绿灯定时：25秒、3秒、2秒、30秒，绿灯时序最全，可以涵盖红灯、黄灯；
绿： 亮 闪 灭 灭
黄： 灭 灭 闪 灭
红： 灭 灭 灭 亮
c. 南北 绿：30秒、25秒、3秒、2秒
灭 亮 闪 灭
黄： 灭 灭 灭 闪
红： 亮 灭 灭 灭
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.1 时序逻辑控制
程序段1：通过按钮确定上班时间、下班时间控制变量。
*
程序段2：T0、T1、T2、T3 S_ODT延时闭合定时器串联，实现25S、3S、2S、30S循环定时。同时通过T0~T3状态的组合实现绿、黄、红灯控制。
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
逐步完善1：上述程序实现了上班时间东西灯的控制。下班时间灯控制要求：黄灯闪烁，需要给黄灯闪烁加（并联）下班信号。
逐步完善2：按上述思路实现南北绿黄红灯控制。
逐步完善3：实现故障退出。
基于数据控制：整个时间周期为60秒，每0.1秒生成一个灯亮/灭的数据，为一个灯保存600个数据，程序每隔0.1秒读取数据输出。非常方便地实现了控制程序和数据的分离。
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.2 多设备联锁逻辑控制
　　控制要求
出水：通过按钮随时启停出水，水箱空时关闭出水；
进水：水箱空时自动进水，满时自动关闭进水，每次只能有一个水箱打开阀门进水，三个水箱依次进水，进水顺序与放空顺序相同。
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.2 多设备联锁逻辑控制
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
出水：通过按钮随时启停出水，水箱空时关闭出水；
进水：水箱空时自动进水，满时自动关闭进水，每次只能有一个水箱打开阀门进水，三个水箱依次进水，进水顺序与放空顺序相同。
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.2 多设备联锁逻辑控制
连锁实现：水箱控制器1的输出（状态）为其它水箱控制器的输入。
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.2 多设备联锁逻辑控制
OB100：初始化程序
　继续完善1：功能要求“水箱注水的顺序要与水箱放空的顺序相同，每次只能对一个水箱进行注水操作。”实际上没有完全实现？一个水箱在注水时2个水箱依次放空，排队进水的顺序如何确定？
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
机电关系：
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
控制/操作面板：
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
PLC硬件接线：
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
多操作模式：
①手动
②回原点
③单步
④单周期
⑤连续
多操作步骤／状态：
①下降
②夹紧工件
③上升
④右行
⑤下降
⑥松开工件
⑦上升
⑧左行
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
（1）OB100初始化
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
（2）FC1公共操作
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
（3）FC2手动控制程序
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
（4）FC3单周期、单步和连续运行控制程序
连续运行：连续循环运行
单步：按启动执行１个步骤，串联限制条件
单周期：执行８步骤操作１次，串联限制条件
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
（4）FC3单周期、单步和连续运行控制程序
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
（4）FC3单周期、单步和连续运行控制程序
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
（4）FC3单周期、单步和连续运行控制程序
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
（4）FC3单周期、单步和连续运行控制程序
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
（4）FC3单周期、单步和连续运行控制程序
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
（5）FC4自动返回原点控制程序
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
（5）FC4自动返回原点控制程序
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
继续完善1：对触发信号微分，操作员松开按钮触发动作，避免误触发。
继续完善2：增加复位，避免正反转同时触发。
（5）FC4自动返回原点控制程序
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
继续完善1：对触发信号微分，操作员松开按钮触发动作，避免误触发。
继续完善2：增加复位，避免正反转同时触发。
（5）FC4自动返回原点控制程序
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
FC*/FB*的调用使能EN输入为1则程序块被执行、EN输入为0则程序不被执行。
有条件执行FC*/FB*本质上类似于程序跳转。
（6）OB1主程序--实现多模式切换执行
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
继续完善3：以上设计在“设备安全、人员安全”方面考虑还不全面。如，用户按下急停后，再恢复供电，控制软件中应该对此进行检查并做出正确处理，以防止机器误动作。在控制软件开发调试中，经常被提起的注意事项是“不怕不动，就怕乱动”。
完善措施1：硬件上把KM状态反馈到PLC输入。
完善措施2：软件上判断若KM断开，复位输出和状态变量，程序段5加入FC1中。
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
7.5.3 多操作模式设备的状态逻辑控制
完善措施1：硬件上把KM状态反馈到PLC输入。
完善措施2：软件上判断若KM断开，复位输出和状态变量，程序段5加入FC1中。
继续完善4：若模式选择开关五选一都断开为0，程序如何动作？多于1个接通，如何动作？
继续完善5：若限位开关损坏，不能发出信号，控制软件如何操作？
*
第7章 可编程控制器系统设计与应用
§ 7.6 STEP 7软件的库函数
1. 组织块
2. 系统功能/功能块
3. IEC功能块
4. S5-S7转换功能
5. TI-S7转换功能块
6. PID控制功能块
7. 通信块
8. 其它功能
9. SIMATIC_NET_CP功能/功能块
10. 冗余IO
*
7.5 提高PLC控制系统可靠性的措施
7.5.5 必要的软件措施
故障的检测与诊断
超时检测：设备在各工步的动作所需的时间一般是不变的，即使变化也不会太大，因此可以以这些时间为参考，在PLC发出输出信号，相应的外部执行机构开始动作时启动一个定时器定时，定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长20％左右。
逻辑错误检测：编制一些常见故障的异常逻辑关系，一旦异常逻辑关系为ON状态，就应按故障处理。
消除预知干扰：某些干扰是可以预知的，如PLC的输出命令使执行机构（如大功率电动机、电磁铁）动作，常常会伴随产生火花、电弧等干扰信号，它们产生的干扰信号可能使PLC接收错误的信息。在容易产生这些干扰的时间内，可用软件封锁PLC的某些输入信号，在干扰易发期过去后，再取消封锁。
*
7.5 PLC程序及调试说明
7.5.2 程序的内容和质量
PLC程序的内容
最大限度地满足控制要求，完成所要求的控制功能。
除控制功能外，通常还应包括以下几个方面的内容：
1）初始化程序：在 PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作。其作用是为启动作必要的准备，并避免系统发生误动作。
2）检测、故障诊断、显示程序：应用程序一般都设有检测、故障诊断和显示程序等内容。
3）保护、连锁程序：各种应用程序中，保护和连锁是不可缺少的部分。它可以杜绝由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，保证系统的运行更安全、可靠。
*
7.5.2 程序的内容和质量
PLC程序的质量-1
程序的质量可以由以下几个方面来衡量：
程序的正确性：所谓正确的程序必须能经得起系统运行实践的考验，离开这一条对程序所做的评价都是没有意义的。
程序的可靠性：好的应用程序可以保证系统在正常和非正常（短时掉电再复电、某些被控量超标、某个环节有故障等）工作条件下都能安全可靠地运行，也能保证在出现非法操作（如按动或误触动了不该动作的按钮）等情况下不至于出现系统控制失误。
*
7.5.2 程序的内容和质量
PLC程序的质量-2
参数的易调整性：容易通过修改程序或参数而改变系统的某些功能。例如，有的系统在一定情况下需要变动某些控制量的参数（如定时器或计数器的设定值等），在设计程序时必须考虑怎样编写才能易于修改。
程序的简洁性：编写的程序应尽可能简练
程序的可读性：程序不仅仅给设计者自己看，系统的维护人员也要读。另外，为了有利于交流，也要求程序有一定的可读性。

展开更多......

收起↑