LC技术培训班(第4讲).ppt

热 烈 欢 迎 参加PLC技术培训班的 全体学员！ 北京精诚智合教学科技有限公司 * 1 PLC培训班（第4讲）IEC 61131-3 编程语言标准介绍 1. IEC 61131-3 PLC 标准通用信息 2. IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 3. IEC 61131-3 PLC 标准通信模式 4. IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 5. IEC 61131-3 PLC 编程语言 Date 2 IEC 61131-3 PLC 标准通用信息 众所周知，在开发可编程序控制器（PLC）的早期 阶段，由于没有一个统一的国际标准，各制造商根据 自己的习惯，使用自己的编程语言，这些编程语言从 内容到形式都很不相同，例如，德国的公司喜欢用功 能块图和语句表语言，这与他们早期将晶体管逻辑电 路用来完成控制功能有关系，而美国的公司则喜欢用 梯形图语言和控制鼓（Control Drum）。梯形图语 言又是从继电器控制逻辑延伸来的，至于法国公司除 了用梯形图语言外，还用GRAFCET语言，这一语言 又特别适用于完成顺序控制的功能。 Date 3 IEC 61131-3 PLC 标准通用信息 这种编程语言的不统一情况，给用户带来极大的 不方便，使用不同公司产品，编制的程序完全不 通用，用户被迫要去熟悉不同公司的编程语言， 要额外的购置不同的编程工具，要想在一个大型 的工程项目中使用多家公司的产品，几乎是不可 能的事。 早在上世纪80年代国际电工技术委员会IEC的第 六工作组（IEC/TC65B/WG6）就开始着手制定统 一的可编程序控制器标准。并于1993年正式颁布 了这一标准，即IEC 11313国际标准。 Date 4 IEC 61131-3 PLC 标准通用信息 我国根据 IEC 的标准制定的中华人民共和国 可编程序控制器（Programmable Controller） 的国家标准，标准号为GB/T15969.115969.4 ，该标准于1995年底发布，从1996年10月1 日 起开始实施。 Date 5 IEC 61131-3 PLC 标准通用信息 近几年由于自动化系统的发展，需要制定涵盖更广领域 ，不仅包括PLC，还有DCS，HMI以及现场总线等的内 容。IEC的第七工作组（IEC/SC65B/WG7）制定了新的 IEC611313标准，第七工作组包括来自不同的PLC制造 商，软件公司和用户代表，这样制定的标准可以做为一 个导则，为大多数PLC制造商所接受，IEC 61131标准的 5个部分总结当代PLC系统的要求，这些要求涉及PLC的 硬件和编程系统。新标准包括了早已在PLC编程中使用 的通用概念，同时也增加了新的编程方法。 Date 6 IEC 61131-3 PLC 标准通用信息 IEC 611313本身只做为PLC的编程指导， 而不是强制的规则，若PLC制造商希望符合 这个标准，他们必须提供文件，说明其对标 准的符合程度，他们还必须通过认证，确认 那些部分符合标准，那些部分还不能满足标 准。 这个标准附有62个性能表，制造商必须填写 这些表格并提供注释（例如；“完全满足”， 不能“实现”，“以下部分能实现”）。 Date 7 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准通用信息标准通用信息 该标准还提供一个测试基础，允许制造商和 客户都能评估，每一个编程系统符合IEC标准 的接近程度。 为了进一步证明兼容性，PLCopen国际组织， 进一步定义兼容性等级的测试，而这些测试是 由独立的机构进行的。 Date 8 IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 IEC 611313的软件模型描述了诸多概念 ，包括组态（configuration）。资源（ resource）.任务(task).程序(program).功 能块（function block）以及功能（ function）和它们之间的连接。 Date 9 IE 任务 C 61131-3 PLC 标准软件模型 （组态内部的资源） 在软件等级中的最高等级是组态(configuration), 它定义了单元结构，这一单元有可能是，例如：带 多个CPU连接的PLC。 一个组态包括一个或若干个资源(resources),它构成 一个CPU 资源的程序是由任务来控制，任务(task)表示一个 可执行的程序单元。 Date 10 IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （组态内部的资源） Date 11 IEC 61131-3 PLC 标准软件模型（ 任务 ） 任务能周期地或由于一定的事件来处理，它们具有优先权 级，优先权是定义在资源内部分配给CPU的时间段。 有若干种类型的任务： a. 周期任务，b. 时间控制任务（时间间隔任务）， c. 事件控制任务(事件任务)，e. 中断任务 任务说明是由任务名，它的优先权级，以及任务执行时的 条件，条件可以是时间间隔，一个事件数字量输入的上 升沿或全局变量的伪(false)/真(true)变化或一个中断 ，每一个任务能分配若干个程序，这些程序将由任务来激 活。程序是按照所指示的顺序来处理的。 Date 12 IEC 61131-3 PLC 标准软件模型（ 任务 ） a. 带有条件的任务，在条件满足时将被执行，例如，当指 示的时间间隔已经超出，或变量的地址“伪”改变成“真” 。 b. 如果若干个任务都满足条件，则具有最高优先权级的任 务将被执行。 c. 不允许将同一个优先权级分配给多个任务（优先权级0 任务禁止是例外）。 d. 在另一个任务正在被处理时，如果具有较高优先权级的 任务的条件被满足，则较低优先权级的任务将被中断， 只有另一任务已被完成后，再继续处理。 Date 13 IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （组织单元POUs） IEC 611313定义程序(program),功能块 (function block),功能(function)作为程序的 组织单元或POUs(Program Organization units POUs). POUs的性质允许用户程序广泛的模块化以及重复 应用已经实现和经过测试的软件模块。为了程 序模块能访问一个POU，至少需要有请求接口的 说明，在进行说明之后，一个POU对所有其他 POU是存在的。 Date 14 IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （组织单元POUs） Date 15 IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （程序） 整个程序具有实时性质，程序能在CPU中运行 ，是由分配程序的任务来解决的，一个程序 能分配给若干个任务，亦即这若干个程序的 背景是在不同的实时性质下生成。程序中的 一个是主程序被分配给PLC外部设备、全局变 量和访问路径。 Date 16 IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （功能块） IEC 611313应用标准功能和功能块来标准化典 型PLC的功能。这一标准库是统一的，不依赖于 制造商的PLC系统编程的重要基础。 功能块（FBs）可以比作集成电路，它包括一定 的控制功能，它们用来设置输入/输出和内部变 量，功能块的状态要求被保留从一个周期到另一 个周期，只有功能的输入和输出变量能被请求的 程序寻址。一个功能块能被另一个功能块调用。 Date 17 IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （功能块背景） IEC 611313提供功能块背景，一个背景是一种结 构，在调用功能块时，它保留所有的内部输入和输 出变量。 一个程序它调用FB1三次，则具有三个FB1背景，每次 调用一个。程序则会精确地计算请求而不会有边外 效应（side effects）。请遵守，所有背景应用相 同的程序码，亦即，程序码的改变对所有三个请求 具有相同的效应。 软件工具，通过自动说明对背景提供帮助，在FB调 用时指定背景名，这一名词管理调用的数据结构。 Date 18 IEC 61131-3 PLC 标准软件模型 （功能） 与功能块不同，功能没有内部变量的缓冲 区。这样，功能不能使用全局变量访问功 能的组织单元和直接说明地址变量。所有 功能具有一个共同点，如果功能的输入参 数是相同的，则它们将提供相同的输出参 数。 Date 19 IEC 61131-3 PLC 标准通信模式 IEC 611313的通信方式使用： a.访问路径（Access paths） b.全局变量（Global variables） c.参数调用 (Call parameters) d.通信组织单元（IEC 611315） （Communication organization） 来说明组态单元的数据交换 Date 20 IEC 61131-3 PLC 标准通信模式 访问路径：定义访问路径允许组态单元相互之间和 PLC系统实现通信。 全局变量 ：全局变量能容易地在程序之间实现通 信，它们能在组态，资源，程序内进行说明和应 用。 参数调用： 在程序内部，数据交换是通过参数调 用来实现的，参数,例如：输入和输出变量。参数 调用定义了值转移的接口。 通信组织单元：通信组织单元提供了通信服务， 这些服务将在IEC 61131的第5 部分进行定义。 Date 21 IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 IEC 611313的通用语言单元是标识（ Identifiers），关键词（Keywords），评论 （Comments），文字(Literals )，数据类型 和变 量（Data types and variables）。以 下对它们进行详细描述。 Date 22 IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元 （ 标识符） 标识符用来寻址变量，功能，程序等，它们是一 些单元且能支持程序的可读性。 标识符是一个字母数字和下划线的序列，以一个 字母或下划线开始。 以下各项不可以做为标识符： a.空格和德文中的元音变音字母 b.以同一方式说明两次 c.用关键字做为标识符（参看4.2节） Date 23 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元 （关键字关键字 ） 关键字是清楚的字母组合，能做为单个的语法助记符 单元 关键字不能用做为标识符，IEC 611313关键字举例： ABS, SIN, BOOL, FALSE, TRUE, FOR, NEXT, IF, THEN, VAR, GLOBAL, DATE, TIME, FUNCTION Date 24 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元 （评论评论 ） 评论或程序的一部分用来帮助理解程序且是重要的 沟通方法。评论允许在任何位置以所有文本编辑的 形式而且必须以特殊的字母序列（*and*）开始和结 束。每一个网络段能对它的功能评论成一段文本。 Date 25 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元 （文字文字 ） IEC 611313说明文字做为字母，数字和时间的序列。 字母序列：字母序列文字具有0或更多字母，而且以反 逗号开始和结束（例如：Character sequence ）。 数字：有两种不同类型的数字文字：整数和实数。整数 能定义带有基数，十进制数能具有（十或）的符号， 实数能表示成指数形式。 时间：有两种不同的时间文字（间隔时间和天/日期时间 ） Date 26 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元 （数据类型 ） 数据类型： IEC 611313定义了不同的标准数据类型， 它们帮助编译，推导以及用户定义数据类型 。每一个标识符被分配到一个数据类型，数 据类型决定了多大的存储容量将被保留以及 什么值相应于存储器的内容。 Date 27 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元 （数据类型 ） 标准数据类型 a.波尔型（真值表 真/伪）。 b.字节，字，双字，带符号的整型数，不带符号的 整型数，16位整形数，不带符号的16位整形数，双 整形数，不带符号的双整形数（整形数据类型）。 c.实数（浮点数据类型）。 d.串数据（字符串）。 e.时间(TIME)，日时间(TIMEOFDAY)，日期 (DATE) f.日期和时间(DATE_AND_TIME) (时间数据类型)。 Date 28 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元 （数据类型 ） 定义数据类型 a.阵列（ARRAY）(1,2,3维场)。 b.指针（POINTER）（包含用于实时程序的变量/功 能块的寻址）。 c.枚举（Enumeration）（枚举数，由很多字符串常 数组成）。 d.结构（STRUCT） e.参考 (Reference)（用于对变量/常数/功能块生成一 个替换名） Date 29 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元 （变量） IEC 611313定义5种不同的变量类 型 a.全局变量 b.本地变量 c.输入变量 d.输出变量 e.输入和输出变量 Date 30 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元 （变量） 本地变量不能连接到外部，亦即它们只能在程序内部的一 部分进行寻址，全局变量能被所有程序组织单元（POUs ）寻址。输入，输出和输入/输出变量是与程序，功能和 功能块有关的。它们能在被分配的POU内通过读或写来改 变，在POU外部改变必须进行定义，（输入，输出和输入 /输出） 在原文件之间变量要加以说明，变量VAR变量结束 END_VAR。通常每个变量在冷启动之后被初始化。默认 的初始值为0或“伪”，可以通过另一变量符号“ := ”在说明 中指定用户定义的初始值。 Date 31 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元 （变量属性） 当说明一个变量时，能附加以下的属性 ： a.保留（RETAIN）: 这些变量在主要故障之后。仍保留同一 值。当再启动时，程序将以这一保留的值继续进行。 b.常数(CONSTANT)：变量值不能改变 c.AT：变量在储存器映像区中具有固定位置（固定地址）。 Example 举例：以一初始值说明一个输出变量。 VAR-OUTPUT Par_out1 : INT :10;（* 输出参数1，具有初始值10 *） END-VAR Date 32 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元 （固定地址变量 ） 在进行说明时,通过关键字变量能被分配一个物理 存储器位置。 地址用特殊字母序列来指示，字母序列的起始用 符号，跟随一个范围前缀和一个数据前缀（数据 类型）表示数据长度。最后是数字序列表示存储器 的位置。 范围前缀：I（输入），Q（输出），M（标志,内 部存储器范围） 长度前缀：X（单个位）, B（字节，8位）, W（字 ，16位）, D（双字，32位） Date 33 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准通用语言单元标准通用语言单元 （固定地址变量 ） Example 举例： QX1.0.2 输出位2 IW1.0.1 输入位1 MB7 标志字节7 MW1 标志字1 MD3 标志双字3 MX1.2 在标志字1中的第3标志位 Date 34 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准标准编程语言编程语言 IEC 61131-3 标准是PLC 编程语言 的国际标准。根据这一标准，程序 是由以下一些单元组成的： 结构 (Structures) 组织单元 (Organization units) 全局变量 (Global variables) Date 35 IEC 61131-3 PLC IEC 61131-3 PLC 标准标准编程语言编程语言 在IEC 61131-3标准中定义了5种PLC编程语 言，它们是： 指令表IL(Instruction list) 结构文本 ST(Structured text) 顺序功能图SFC(Sequential function chart) 功能块图FBD(Function block diagram) 梯形图LD(Ladder diagram) 对解决某一问题，最适用于，用上术语言中 的某一种语言。 Date 36 SFC顺序功能图编程语言举例 在这一讲中我们要介绍使用SFC编程语言的一个应用 例子。德国西门子公司的PLC编程语言中有一种叫S7 Graph的编程语言，实际上它就是一种标准SFC的编 程语言。这里介绍的例子是用S7 Graph 对一台自动钻 床的顺序工作循环，进行编程。 对顺序控制这一类系统的编程，一般按照以下的流程 进行： 从下图中我们看到，首先要对实施的顺序控制项目建 立一个顺序结构和对系统的信号进行定义，然后在西 门子的PLC SIMATIC 管理器中建立一个项目，和 STEP 7一样可以采用符号地址编程，也可以不用符号 地址编程，如果用符号地址编程要求建立一个符号地 址表。 Date 37 SFC顺序功能图编程语言举例 对于顺序控制系统最适合的编程语言是用SFC语言， 在本例中我们采用西门子公司的S7 Graph语言（类似 SFC语言），用这种语言按照工艺要求编程一个功能 块FB1，S7 Graph会自动生成FB1的背景数据块DB1 。在STEP 7程序的OB1组织块中调用FB1和DB1完成 程序的组织。将程序下载到PLC中，用STEP 7的调试 手段调试和运行程序。 Date 38 顺序控制系统编 程和调试的工作 流程 Date 39 自动钻床的系统配置 Date 40 自动钻床的系统配置 上图是我们的例子中的自动钻床的系统配 置图，它包含有以下一些元件： 钻床的钻头电动机，电动机给出运行 / 停 止的反馈信号 启动按钮和冷却液的选择开关 冷却液泵，当冷却液达到一定压力时给 出反馈信号 夹紧工件用的夹紧汽缸，当夹紧工件达 到一定压力时给出反馈信号 钻床工作台升 / 降的升降汽缸，当钻床工 作台到达高位或低位时由接近开关发出信 号。 Date 41 自动钻床的系统配置 自动钻床的初始状态定义如下： 钻床电动机和冷却液泵处于停止状态 钻床的工作台处在高位 工件台上没有工件，夹紧汽缸处于松开 状态 Date 42 自动钻床的工作时序图 Date 43 自动钻床的工作时序图 自动钻床的时序可以划分为以下一些阶段： 装入工件（手动） 根据需要（取决于被加工的材料）选择是否要 加冷却液 按启动按钮，启动自动钻床工作（钻头电动机 供电） 夹紧工件达到所需要的夹紧压力 启动冷却液泵（如果，选择了要使用冷却液） Date 44 自动钻床的工作时序图 工作台向下直到底部目标位置（钻削过程） 在底部目标位置等待0.5秒（钻削过程） 提升工作台到高位 松开夹紧汽缸，停止钻头电动机和冷却液泵 卸下工件（手动）。 在完成顺序控制系统的编程之前，首先要建立起 一个慨念，就是将自动钻床的工作分为若干个单 步，慨念设计的基础是绘制出工艺流程图。 Date 45 自动钻床的工 艺流程图 Date 46 自动钻床的工艺流程图 上图是自动钻床的工艺流程图，图中将自动钻床的工作 分划为若干个单步和若干个控制条件，这些条件是用来 控制由一个单步转移到下一个单步的具体逻辑条件或逻 辑表达式。从图4.18上我们可以看到： 整个自动钻床的工艺过程分成S1到S7，7个单步，并且 表示了步的序列，跟随S1步的是S2 步，跟随S3步的是 S4步或者是S7步 对每一个步必须规定一个或若干个作用（例如，对S1 步的作用是钻床处于准备状态，即： 钻床电动机和冷却 液泵处于停止状态， 钻床的工作台处在高位， 工件台 上没有工件，夹紧汽缸处于松开状态。对S3步的作用是 启动钻床钻头电动机等） Date 47 自动钻床的工艺流程图 然后，每一个步确定其必须满足的转移条件，使得过程 能够从一个步转移到下一个步。 图上的转移条件用T表示（例如，T1的条件是按压启动过 程的启动按钮，T5的转移条件是工作台到达高位）。 有了上面这些准备工作后，我们就可以用S7 Graph 语言 来编程我们的例子了。 S7 Graph是STEP 7软件的一个选择项，首先要安装STEP 7软件，然后再安装S7 Graph软件选件，安装完成后，S7 Graph是在SIMATIC 管理器下运行的。因此，下面的步骤 就和我们在第三章中已经介绍的内容类似。 首先在SIMATIC 管理器下建立一个新的项目，取名 “S7GRAPH_Drill”，然后，插入一个S7 300站和进行硬件 组态，图4.19和图4.20分别表示项目的结构和硬件组态的 情况。 Date 48 在SIMATIC管理器下的 S7 GRAPH_Drill的项目结构图 在具体进行编程之前，首先我们要建立一个符号地址表 。表4.17是这一项目的 I/O 定义和相应的的符号地址命 名。 Date 49 在SIMATIC管理器下的S7GRAPH_Drill 的硬件组态图 Date 50 自动钻床项目的 I/O 定义和符号地址表 Date 51 自动钻床项目的 I/O 定义和符号地址表 Date 52 自动钻床项目的 I/O 定义和符号地址表 图4.21是表示在SIMATIC管理器中编辑的符号地址 表。有了符号地址表，我们再介绍使用S7 Graph编 程语言，在SIMATIC管理器中编辑顺序控制器的功 能块FB1(一般默认为FB1,也可以选择其它功能块号 )和背景数据块DB1。 在SIMATIC项目管理器的左边，树形结构中选择 “Blocks” 选择菜单命令 Insert S7 Block Function Block 在“属性”（“Properties”）对话框中选择“S7- Graph”作为编程语言（只有在STEP 7软件中安装 了S7-Graph选件，才能选择到这种编程语言）。 Date 53 自动钻床项目的 I/O 定义和符号地址表 完成上述步骤后，我们在“Blocks”文件夹中建立起 FB1功能块（不过，这时的FB1是空的）。 用鼠标左键双击FB1，打开FB1，首先见到的是用 双框表示的初始步S1和转移T1，选择转移T1，并在 屏幕左边的“顺序控制器菜单条”中选择图标，这时 会自动插入步S2和转移T2，用同样的方法完成图 4.18所表示的S1到S6的步结构以及T1到T6的转移图 标 用鼠标选择S3步，并在屏幕左边的“顺序控制器菜 单条”中选择图标，打开一个分支路径，用来实现 选择冷却液使的分支程序，在分支路径上出现转移 T7 Date 54 自动钻床项目的 I/O 定义和符号地址表 选择转移T7，并在屏幕左边的“顺序控制器菜单条 ”中选择图标，自动插入步S7和转移T8 选择转移T8，并在屏幕左边的“顺序控制器菜单条 ”中选择图标，将分支路径封闭到步S4 选择转移T6，并在屏幕左边的“顺序控制器菜单条 ”中选择图标，这是插入一个跳转命令，将转移T6 跳转至S1步。 通过以上步骤，完成了FB1的结构编程，结构编程 是依照图4.18的自动钻床的工艺流程的要求来完成 的。 Date 55 自动钻床项目的 I/O 定义和符号地址表 至此，我们尚未完成整个FB1的编程，我们还要对 各个步进行“步作用”的编程和各个转移的“转移条 件”编程。 选择菜单命令 Insert Action，结果在所选择步 的右边，会出现图标，这是一个空的作用行，用鼠 标点击这一作用框，作用框的左边部分，用来输入 作用指令，右边部分是作用指令的地址场 在S7-Graph编程语言中有4个作用指令，一般作 用指令的地址场，都是直接指向PLC的输出场地址 ，这4个作用指令是： Date 56 自动钻床项目的 I/O 定义和符号地址表 S指令，S指令是对输出场地址进行置位（输出为 “1”信号），而且这一指令不仅对“激活”的步有效 ，而且当步转移到下一个“激活”步时仍然有效，一 直到在步作用中出现R指令，才将指令的输出场置 成“0” R指令，R指令是用来复位输出场的 N指令，N指令也是对输出场地址进行置位的， 但是和S指令不同，N指令只在“激活” 的步期间是 有效的，当转移到下一个步时，N指令自动将输出 场地址复位 D指令，D指令是延时指令，除了输出场地址外， 还有延时时间域，D指令的作用是指从 Date 57 自动钻床项目的 I/O 定义和符号地址表 “步激活”开始，经过在延时时间域中定义的时间 之后，才对输出场地址置位，而且在步转移之后， 输出场地址自动复位（类似N指令，但是在执行之 前有一段时间延时） 应用上述4种作用指令，根据自动钻床的工艺要求 ，对FB1的S1至S7的各个步，分别进行作用编程， 其结果见图4.23，自动钻床应用S7-Graph (SFC)语 言编程FB1功能块的程序图。 除了要对FB1功能块的各个步作用进行编程外，现 在还需要对步的转移条件进行编程，这一编程可以 选择用梯形图（LD）语言来进行。 Date 58 自动钻床项目的 I/O 定义和符号地址表 对转移条件进行编程时可以应用以下梯形图指令： 插入常开触点，其地址场可以在符号地址表中选择 插入常闭触点，其地址场可以在符号地址表中选择 插入比较器，比较器可以选择大于、小于、等于、大 于等于、小于等于，比较器有两个输入端，输入可以 是被激活步的延续时间或者是应该定义的时间值。在 本例子中的T6转移条件，我们让S6步的延续时间和 500ms进行比较，即使前面的转移条件都满足了，在 这一步上也必须等待500ms后才允许转移。 Date 59 在SIMATIC管理器中使用S7-Graph编程语言 对FB1功能块进行编程 Date 60 自动钻床 应用S7- Graph (SFC)语言 编程FB1功 能块的程 序图 Date 61 OB1的编程 过程 Date 62 最后我们来介绍一下顺序控制器的调试问题。 首先，我们要把离线编程的组态配置、程序方块（包括OB1 、FB1和DB1等）和系统数据下载到PLC中。如果，没有错误 ，则在PLC从“Stop”状态转换为“Run”状态时，PLC不会出现 报警，绿色的“Run”变成常亮。如果，在下载过程中出现错 误，红色指示灯闪亮，这时应该根据CPU的诊断缓冲区中的 提示，检查造成故障的原因，并将其排除。 从图4.24可以看到，在调用FB1和DB1时，有许多参数需要输 入，这和FB1的工作方式有关，调用FB1有最小工作方式、标 准工作方式和最大工作方式三种： 在SIMATIC管理器中使用S7-Graph编程语言 对FB1功能块进行编程 Date 63 最小工作方式，FB1只有三个参数，见上图。最小工作方 式能启动顺序控制器自动运行。没有附加的控制和监控功能 。参数“INIT_SQ”是用来对顺序控制器初始化，加电后，顺 序控制器处在初始步（S1）位置。 按最小工作方式调用FB1时的参数 Date 64 按标准工作方式调用FB1时的参数 Date 65 按标准工作方式调用FB1时的参数 标准工作方式，在这种工作方式下，FB1具有一组 标准参数见下图。 标准工作方式对顺序控制器的调试是非常有用的。 因为，在实际的应用中，实际的项目可能比我们所举 的例子要复杂得多，因此，很难保证程序编制完成后 ，一点错误也没有，有一些错误是语法上的错误，在 编程过程中根据提示（一般出现语法错误时会有红色 的报警提示），通过Help的帮助提示，来纠正出现的 语法错误。即使，语法上已经通过，没有错误了，在 实际执行时还会有考虑不周，造成动作的错误或者互 锁的条件有问题，或者时间关系没有配合好等等，这 些就要结合现场的情况，对顺序控制器进行调试，修 改程序，消除出现的各种问题，最后使顺序控制器满 足现场工艺的要求。 Date 66 按标准工作方式调用FB1时的参数 在标准工作方式下，可以进一步选择4种调试方式： 自动方式，这一工作方式是和最小工作方式的情况 一样，当“激活”步随后的转移条件满足时，下一个步 就被“激活”。 手动方式，和自动方式不一样，当转移条件满足时 不会自动转到下一步。选择那一个步是由手动实现的 。 步进方式，步进方式有一点类似于自动方式，但是 需要有一个附加的“步使能”条件，不仅步的转移条件 需要满足，而且在FBI参数的T_PUSH输入端，附加 一个上升沿信号（“步使能”条件），控制过程才能转 移到下一个步。 Date 67 按标准工作方式调用FB1时的参数 自动或单步方式，选择这种方式时，只要“步转移条件 ”或“步使能条件”（ 在FBI参数的T_PUSH输入端，附加 一个上升沿信号）两个条件中有一个条件满足，控制过 程就会转移到下一步。 在标准工作方式下的4种方式的选择，是通过FB1的以下 参数实现的： SW_AUTO（选择自动方式） SW_MAN （选择手动方式） SW_TAP （选择步进方式） SW_TOP （选择自动或单步方式） 在上述参数的输入端，施加一个上升沿信号，就能选中 相应的工作方式。 Date 68 按最大工作方式调用 FB1时的参数 最大工作方式，在这种 工作方式下，FB1具有全 部参数见右图。 Date 69 按最大工作方式调用FB1时的参数 在最大工作方式下，除了可以选择标准工作方式时的自动 、 手动、步进和自动或单步的调试方式外，还有附加的控制 和监控功能，这里不详细介绍了。 在调试过程中西门子公司还提供一种“S7-PLCSIM仿真软 件”的工具，在STEP 7软件中安装这一仿真软件后，不必 将程序下载到PLC的实际硬件中，而只要下载到仿真软件 中，就可以对顺序控制器进行调试了，这是一个非常有用 的工具。 Date 70 按最大工作方式调用FB1时的参数 Date 71 按最大工作方式调用FB1时的参数 图4.28是使用“S7-PLCSIM仿真软件”对顺 序控制器进行调试的画面，图的底部是仿真 器部分，它有CPU、强制输入的输入场（图 上是IB0：即I0.0-I0.7），输出场（图上是 QB0：即Q0.0-Q0.7）和位存储器场（图上是 MB0：即M0.0-M0.7）。从图上可以看到CPU 处在RUN-P状态，绿色指示灯RUN常亮，说 明仿真器的CPU工作正常，点击工具条上的 图标，仿真器进入监控状态，这时仿真器上 方的绿色字条Automatic闪亮，从顺序控制器 上监控到的是S2步（绿色高亮），S2步的步 作用是S “Clamp_workp”（工件气缸夹紧） ，从仿真 Date 72 按最大工作方式调用FB1时的参数 器的输出场，能看到Q 0.4有输出。从顺序控制器上 监控到的转移是T2，转移条件是“Cl_press_ok”（ 工件夹紧压力到达时的反馈信号），如果我们在仿 真器的输入场强制 I 0.4有输入，这时顺序控制器就会转移到下一步S3 。 通过仿真器对顺序控制器进行调试是非常有效的， 这样在实验室内就能完成现场调试的大部分工作， 可以节省现场的调试费用，缩短现场的调试时间。 通过上面的例子，我们介绍了SFC编程语言的实际 应用，SFC是611313标准中的一种，现在很多 PLC的制造商，都开发和提供SFC的编程语言工具 。 Date 73 PLC 和现场总线技术在 长江三峡大坝泄洪工程中的应用 Date 74 PLC 和现场总线技术在 长江三峡大坝泄洪工程中的应用 三峡工程主要由大坝，水电站，通航建筑物等三大 部分组成。泄洪坝段位于大坝中部，水电站厂房位 于泄洪坝段两侧。永久通航建筑物均布置于左岸( 面对长江下游，左边为左岸)。大坝为混凝土重力 坝，坝顶全长约2309米，坝顶高程185米。水电站 分设左岸和右岸两组厂房，分别安装14台和12台 700兆瓦水轮发电机组，总装机容量为1820万千瓦 ，年平均发电量846.8亿度。泄洪坝段有47座泄洪 闸门。 Date 75 PLC 和现场总线技术在 长江三峡大坝泄洪工程中的应用 泄洪坝段位于大坝中部(长483米)，在泄洪坝段底 部，均匀分布有22孔导流底孔弧形门（参看文后的 名词解释），底坎高度为56米或57米，弧门宽度为 6米，高度为8.5米，22孔弧门分别由22台液压启闭 机启闭（参看文后的名词解释）。这22台液压启闭 机分别由6个液压站驱动（参看文后的名词解释） ，其中1号站和6号站各带3台启闭机，2号站至5号 站各带4台启闭机。 Date 76 长江三峡大坝泄洪工程工程组成 在导流底孔上部均匀分布（中轴线与底孔中轴线错 开）23孔泄洪深孔，深孔底坎高度为90米，弧门宽 7米，高9米，23台深孔弧门分别由23台液压启闭机 启闭。这23台液压启闭机分别由6个液压站驱动， 其中1号站带3台启闭机，2号至6号站各带4台启闭 机。 在泄洪坝段上部有左、右排漂孔弧形门，弧门宽10 米，高12米，左门在左导墙坝段，右门在右纵向围 堰坝段，每个弧门采用双吊点由2台液压启闭机双 缸同步提升。排漂孔有两个液压站，每站驱动一扇 弧门。 Date 77 长江三峡大坝泄洪工程工程组成 用于三峡泄洪坝段的49台液压启闭机，个个都是庞 然大物，其高度相当于一栋8层楼房那么高，启闭 机油缸的外径要两个大人合抱才能抱住，它能产生 400吨的启门力，可以想像，要控制这49台液压启 闭机，是一个相当复杂的工程项目。 世界上泄水闸门主要有平板门与弧形门两种金属结 构，三峡泄洪坝段的47座闸门全部采用弧形门结构 。从设计制造和闸门的安装考虑，弧形门要比平板 门复杂得多，但弧形门更适合于动水启闭闸门。 Date 78 长江三峡大坝泄洪工程工程组成 三峡工程中的导流底孔和泄洪深孔，底坎高度为56米(或57米) 和90米，在二期工程结束后，三期工程竣工之前，导流底孔是 主要的泄洪手段，特别是二期工程的最后阶段，要对右岸的导 流明渠截流(真正的大江截流)和修建右岸上，下游围堰，这时 导流底孔将全部打开，分流，降低截流时导流明渠的流量，在 三期工程建设期间，水库的正常蓄水位达到135 米，这时导流 底孔弧门上的水压有8 公斤/cm2 (将近80米高的水柱)，弧门上 承受的最大正压力将近4800吨，这样大的水压力采用平板门动 水启、闭是非常困难的，而且启、闭门时的水动力情况非常复 杂，因此，在三峡泄洪坝段的底孔和深孔，全部采用当前世界 上比较先进的弧型门结构。 Date 79 长江三峡大坝泄洪工程工程组成 此外，底孔弧门要求有3500 仟牛（350吨）的启门 力，深孔和排漂孔弧门的启门力各为4000仟牛，底 孔和深孔弧门还要求有1000仟牛的闭门力。这些要 求只有用液压启闭机才能实现，用传统的卷扬式启 闭机是无法产生闭门力的。 Date 80 长江三峡大坝泄洪工程工程组成 此外，底孔弧门要求有3500 仟牛（350吨）的启门 力，深孔和排漂孔弧门的启门力各为4000仟牛，底 孔和深孔弧门还要求有1000仟牛的闭门力。这些要 求只有用液压启闭机才能实现，用传统的卷扬式启 闭机是无法产生闭门力的。 采用液压启闭机有很多优点，一是便于控制，二是 控制安全、工作平稳、反应速度快，三是结构紧凑 ，四是效率高。由于液压启闭机的这些优点，因此 ，三峡工程泄洪坝段的47座弧门以及发电机进水口 的14 座快速门和三个排砂孔，全部采用先进的液 压启闭机方案。 Date 81 长江三峡大坝泄洪工程工程组成 在电气控制系统上，三峡泄洪工程更是采用了当今世界上的很 多新技术，例如，采用高度可靠的可编程序控制器 (PLC) 系 统和最新发展的工业控制现场总线的控制方案以及计算机网络 监控系统。泄洪坝段的47座泄洪闸门的控制系统，全部采用德 国西门子公司的 S7-400 PLC进行控制，一共有14个S7-400 PLC的本地站（分别布置在14个液压泵房内）和45个ET-200M远 程