S7-1200PLC结构化编程的研究和应用.docx

? ? S7-1200PLC结构化编程的研究和应用 ? ? 黄恭伟，倪受春，汪先兵，邓景泉，王　伟 ? S7-1200 PLC结构化编程的研究和应用 黄恭伟1，倪受春1，汪先兵2，邓景泉1，王伟1 Summary:PLC结构化编程具有程序结构清晰等优点，是复杂控制系统设计的首选方法。S7-1200 PLC是具有鲜明结构化编程技术特点的新型小型PLC。针对S7-1200 PLC结构化编程中，块的运用和编程过程复杂的问题，归纳分析了各种块，概括了编程过程，并结合实例详细阐述编程过程，对学习使用S7-1200 PLC结构化编程，具有参考作用。 Key:S7-1200；块；结构化；编程过程 S7-1200系列PLC是西门子公司最新推出的一款小型PLC，相对于目前使用的S7-200系列PLC，具有鲜明的结构化编程技术特点，并有逐步取代S7-200的趋势。 PLC程序设计一般有线性化编程和结构化编程。结构化编程具有程序结构清晰，代码执行效率高，检查维护升级方便等优点。一般小型PLC，如S7-200，只有主程序、子程序和中断程序，程序结构较为简单，多采用线性化编程编程。S7-1200 PLC程序结构引进了组织块、功能、功能块和数据块等概念，对于复杂控制任务能采用结构化编程。 S7-1200 PLC结构化编程要涉及程序结构中的许多复杂概念，控制任务分解及其程序代码编写要与各种逻辑块和数据块对应，因此虽然结构化的程序有以上优点，但编程过程相对复杂。针对以上问题，本文在介绍了各种程序结构的基础上，概括了结构化编程一般过程，并结合称重传感器的输出值转化工程值这一实例详细阐述编程过程。 文章对于学习S7-1200 PLC结构化编程的高校师生和企业工程技术人员有参考和借鉴作用。 1S7-1200 PLC程序结构 S7-1200 PLC程序结构采用与S7-300 PLC相同的块的概念。其分为组织块(OB)、功能(FC)、功能块(FB)和数据块(DB)，其中数据块分为全局访问的数据块，又称共享数据块，和特定功能块FB相关的背景数据块。 组织块( OB) 是操作系统和用户程序之间的接口，由操作系统调用。其中OB1主循环程序组织块是必须创建的，PLC运行后，就不断循环执行OB1。 功能( FC) /功能块( FB)是用户自己编的块，类似子程序。FC和FB不能独自运行，通过调用在OB1发挥作用。 FB与FC 的根本区别在于功能块FB 是具有“存储功能”的块，用背景数据块DB 作为存储器。传递给FB 的参数和静态变量存在DB 中，临时变量存在本地数据堆栈中。FC 的临时变量存储在局域数据堆栈中，当FC 执行结束后，这些数据就丢失了。 背景DB 是和FB 相关联的，创建背景DB 时，必须指定它所属的FB 序号，而且该FB 必须已经存在。在调用一个FB 的时候，也必须指明一个与之对应的背景DB。 共享DB与背景DB 的主要区别在于，其存储的数据所有OB、FC、FB都可以使用。而背景DB只有特定的FB才能使用。FC、FB、共享DB和背景DB相互关系如图1所示。 图1　FC、FB和DB相互关系 2线性化编程与结构化编程 线性化编程是将整个程序放在循环控制组织块OB1(主程序)中。这种方式的编程不涉及各种块的概念，程序结构和编程过程简单，如图2 a所示。这种编程方式适用于简单控制任务使用。 当控制任务较为复杂时，程序相应很长。线性化思想编写的程序，内部结构不清晰，不易与控制任务相对应，使程序调试、故障检查难度加大；随控制任务变化而进行程序修改、代码移植难以进行；有些不经常执行的控制任务，其代码CPU仍然要扫描，执行效率低。 结构化编程将控制任务分解成小任务，这些任务由相应的程序块(或称逻辑块)，如FC、FB来表示。这些程序块相对独立，根据条件被OB1调用或别的程序块调用，如图2 b所示。这种编程方式特别适合复杂控制任务。 图2　线性化编程与结构化编程示意图 3S7-1200 PLC结构化编程过程 编程前，首先应分析控制任务。对于顺序控制的工艺过程，应根据工作内容之间的逻辑或时间关系划分不同阶段。对于无顺序关系的，应根据工作内容，划分工作模块。对于重复出现的工作，可以编写成功能(FC)。然后，根据各种块的特点将上述划分内容与之对应，并画出之间的关系图。最后按照编程软件使用规定编制程序，一般按以下过程进行。 图3　S7-1200 PLC结构化编程过程 根据图3可以看出S7-1200 PLC结构化编程过程是比较复杂的。下面将结合过程控制中传感器输出值转化这一实例，详细阐述S7-1200 PLC结构化编程过程。 3.1控制任务要求及分析 控制任务要求是将PLC读取的两个称重传感器的测量输出值转化为重量值，并根据转化结果指示测量准确与否。传感器测量范围是0-100Kg。当接通