4-PCS7 深入浅出(第四章)创建PCS 7项目-使用入门.doc

PCS 7 PoT第4章 创建PCS 7项目-使用入门第4章：创建PCS 7项目-使用入门4-34页PCS 7 PoT V7.0 / 版本 1.0 / 2007年 3月Copyright 2007 Siemens AG by A&D AS CS2 PA。保留所有权利目录：第4章 创建PCS 7项目 使用入门4-31.简介4-32.设计一个PCS 7项目4-32.1全局设置4-42.2硬件配置4-62.3工厂层级（PH）4-72.4创建CFC4-112.5 创建SFC4-202.6块图标和面板4-262.7编译OS4-262.8OS组态4-292.9OS运行4-31练习4-33练习4.1创建你的第一个PCS 7项目4-331. 任务4-332. 指南4-33第4章 创建PCS 7项目 使用入门1.简介本章中，我们将采用一个示例来介绍PCS 7工程师的基本要点和方法。图 4.1中的示例用于控制一个简单的阀，即打开或者关闭这个阀。阀控制器采用开或者关控制信号，驱动阀门开或者关。阀的位置由限位开关检测，并作为监控用的反馈信号。图 4.1：阀门控制阀和限位开关是物理设备，阀控制器是一段软件程序，能够发出控制信号（开/关）、接受反馈信号（开和关）。OS过程画面将显示信号状态。采用“手动”模式，OS操作员可以控制（开/关）该阀。在“自动”模式，阀的工作由AS内所组态的顺序控制器所控制。 本章中，我们将完成你的项目。你将会创建一个AS控制程序，以及一个OS过程画面，最终，它们将可以控制阀。2.设计一个PCS 7项目为单站系统（ES/OS）创建一个PCS 7项目以实现阀门控制的过程如下图概述所示，图4.2。SIMATIC管理器的全局设置硬件配置和下载定制工厂层级采用CFC设计程序采用SFC设计程序编译AS并下载OS编译设计OS过程图AS，OS运行新工程向导图 4.2：创建PCS 7项目的一般过程2.1全局设置打开SIMATICT管理器后，创建项目的第一步就是完成全局环境的设置工作。这些设置工作见“第2章，SIMATIC管理器的全局设置”。采用向导“New Project”创建的对象，拥有其原始名称。推荐重新命名这些对象，给它们一个有意义的名称。图 4.3：更换对象名称推荐至少为下列对象重新取一个有意义的名称：l SIMATIC PC Station（1）（与PC的标识名相匹配）CARDIFFl SIMATIC 400（1）AS1l S7 Program（1）Prog 1l Process cell（1）plant1l Unit（1）Unit1l Function（1）valve1l CFC（1）vall （Valve1文件夹下的图）Valve1l （Unit1文件夹下的图）Unit1l （Plant1文件夹下的图）Plant12.2硬件配置第3章中，已经建立起了AS-OS通讯。AS和OS根据实际情况来建立并定义他们之间的相互关系。如何设计阀门控制？图 4.4：硬件布局传感器的输入信号“打开”和“关闭”，连接至数字式输入模块的输入通道。该模块位于分布式I/O站ET200内，并采用Profibus电缆连接至AS。在AS中，采用符号“FB_OPEN”和“FB_CLOSE”定义输入信号的地址，并用于阀门控制。已定义的符号“OPEN_CLOSE”将控制信号传送至数字式输出模块，并发送至执行器。该章仅描述不带任何连接和硬件配置的阀门控制。可以模拟输入和输出信号。说明现场级自动化站和分布式I/O的组态细节，参见第5章-自动化系统的组态。2.3工厂层级（PH）在SIMATIC管理器中，采用向导“New Project”创建的新项目拥有三个工厂层级分级目录层。重命名后，可以看到下列分级：Plant1Unit1Valve 1该分级将会在本手册中进一步扩展。说明命名目录和图时，确保工厂用户可以接受并且不得频繁更改。参阅第2.4.4节，了解整个项目中命名规则的重要性。图 4.5：层级目录相关菜单2.3.1工厂层级的分配在工厂视图下，在一个目录结构中描述过程工厂的所有控制功能。这个分级目录包含所有用于控制功能的对象：l OS项目数据，例如，过程画面l AS程序数据，例如，CFC图和SFC图l 一般对象，例如，文档每个分级目录，如果它具有AS程序数据，则需要指定到一个AS的分配。每个分级目录，如果它具有OS项目数据，则需要指定到一个OS的分配。图 4.6：对工厂层级进行AS和OS的分配在每个分级目录的属性对话框中，可以变更分配（Object PropertiesAS-OS Assignment）。说明如果工厂由多个自动化系统控制或者分布在多个OS项目上，则必须更改AS-OS Assignment。2.3.2工厂视图和组件视图的不同插入至进行了AS-OS分配的工厂视图下的CFC和SFC图，可以自动地在组件视图下看见，但反过来却不行。因此建议在工厂视图下进行图形的插入，而不是在组件视图下。在相关的分组目录中，也应该创建过程画面。然而，在PCS 7 OS工具中直接创建的画面不能在SIMATIC管理器和工厂层级中使用。也可以在过程对象视图中插入图和画面，因为，过程对象视图也是基于分级目录进行管理的。2.3.3标签符号过程技术广泛地采用管道和仪表（P & I）流程图，其符号定义见图4.7，液位调节器称之为LIC1005，罐称之为B190。LIC1005和B190就是所提到的标签。调节器LIC1005拥有变量，例如，设定点（34.0%）和测量过程值（36.7%）。若需要表示SP和PV属于控制器LIC1005，且，LIC1005被分配给B190，可以将它们命名为“B190/LIC1005.SP”和“B190/LIC1005.PV”。图 4.7：标签和变量若考虑将目录名作为变量的路径表示，则标签名称B190可以用作为一个分级目录的名称。下一节，我们将阐述如何使用目录名称来表示变量。2.3.4定制工厂层级标签符号在工厂层级的属性窗口中定义。打开如图 4.8中所示的工厂层级定制对话框的过程如下：“Plant1”右键菜单 Plant Hierarchy settings图 4.8：定制工厂层级l 默认情况下，选项“Derive Picture hierarchy from the plant hierarchy”处于选中状态。只有该选项被选中，才能采用功能“OS compile”自动地获得OS工厂层级图像。在OS中，该图像也被表示为图形分级也就是图形树picture tree。l Included in HID：如果勾选了该框，目录名称将是标签名称的一部分。如图4.8中的选择，标签将是Plant1/Unit1/Valve1/，因为，所有3个级别都已经用于标签命名。l Maximum number of characters： 目录名称允许的最大字符数。PCS 7标签名称的长度，包括分隔符，不得超过32个字符。（若faceplate面板中需要插入trend趋势窗口，则标签名称进一步被限制为 26 个字符。）因此，每级允许的字符数量均受限制。当达到该极限时，SIMATIC管理器会显示警告消息。l OS area：此处，你可以决定在OS编译期间该项目在OS区域内将采用的层次等级（Plant、Unit或者Function）。在OS运行时点击OS区域按钮，将调用所分配的过程画面。如图4.8所示，OS Area处于level 1，那么层级文件夹Plant 1将是可见的。点击区域按钮，将会打开过程画面plant 1。在OS运行时刻，将会在树形导航视窗中显示子层级中的相关画面。图 4.9：OS画面层级和工厂层级2.4创建CFC2.4.1设计任务-阀门控制图 4.10：插入过程标签类型在PCS 7中，阀门控制是通过CFC图来执行。请打开工厂视图，并将过程标签类型“阀门”从项目库中复制到项目分级目录PLant1Unit1Valve1之中。双击新创建的CFC图以后，在CFC编辑器中将会获得如下功能块及结构。功能块类型说明符号连接CH_DI数字式阀门输入反馈打开CH_DI数字式阀门输入反馈关闭VALVE阀门控制OR或运算功能CH_DO数字式阀门输出控制信号表 4.1：所使用的块图 4.11：用于阀门控制的CFC图实例名称块类型块实例off图 4.12：阀类型的块实例2.4.2CFC中的基本操作现在，你应该了解如何使用VALVE功能。说明在第6章，讨论PCS 7库功能时，将会极为详尽地解释VALVE功能。由于没有实际的阀门，因此，此处不应该使用功能块的监控功能。说明如图4.13所示，设置参数 MONITOR=off。CFC中的的基本操作（1）如何调用块的在线帮助信息：选择CFC图或者CFC库目录中的某个块，接下来，按F1键。（2）指定参数值：双击该参数，将会打开该参数的属性对话框。见图4.13。图 4.13：参数的值（3）默认情况下，有些参数并不显示。但是，调用块属性框，可以查找到块的全部参数，见图4.14。输入MAN_OC和AUT_ON_OP被勾选为“Invisible”。因此，这两个输入都在CFC上不可见。为了让它们可见，去选这两个选择框。图 4.14：块的全部输入/输出（4）点击某个块输出，接下来，再点击另一个块的某个输入，以将这两个参数联系起来。连接时，点击顺序可任意选择。（5）要实现图之间的关联，先将图组织为层叠方式，接下来，点击一个图中的某个输出和另一个图中的某个输入。（6）在单页视图和6页视图中切换，只需双击某个表中任意空白区域。2.4.3运行顺序块实例的右上角，显示有一个OB，例如OB32。这表明，在控制器中周期性地执行该块。OB32的周期为 1秒，表明，安置在OB32内的块将每秒钟执行一次。在CPU的属性中，OB30至OB38的周期分布在10毫秒至5秒之间。已激活块OB32: 1秒循环中断运行时刻组 1 / 位置 4 图 4.15：块实例的运行时刻属性默认情况下，自系统库中新近拖出的块将会安置在运行组和OB32中。然而，这种默认设置始终都可以调整，以适应各种不同的应用。要在相应的OB中安装块，首先打开运行时刻编辑器。你可以切换到如图4.16所示的编辑器中。一旦进入了运行时刻编辑器，就可以自一个OB中拖出某个运行组，并将其放置在另一个OB中。按这种方法，可以改变不同OB中的块结构。图 4.16：运行顺序在运行时刻编辑器中，可以发现，CFC图阀门位于运行组阀门中，且其中断周期为1秒。用于更快速的阀门控制时，可以将该运行组拖放至OB35中循环中断（100 毫秒）。说明总是在运行组插入功能块实例，且运行组安装在OB中。如果插入一个图，则将会自动地创建使用该图名称的一个运行组。后来置入该图上的块将会插入在该图的运行组中。新图和块的插入技巧：在运行顺序中，该位置的前一个位置被高亮为绿色。借助功能“Predecessor for Insert Position”，可以改变指示器，以便将块和图安装在想要的位置。2.4.4编译和下载程序编译程序时，使用以下菜单路径：Chart Compile Charts as Program。第一次，需要编译整个程序。此后，只需编译“Changes only”就可足够了。图 4.17：编译CFC图选项“Generate moudule drivers”将会自动地生成必要的带有驱动器块的CFC图，该过程与所配置的硬件有关。选项“Generate SCL source”，有助于调试功能块。说明程序编译的结果输出包含有警告信息，这是因为你没有组态信号模块。信号模块的组态，详尽信息，请参阅第5章。将程序下载至CPU，请在CFC中使用菜单路径：CPU Download。图 4.18：下载程序至AS第一次下载，或者对程序实施了根本性的更改时，使用完整程序下载。完整程序下载将会停止CPU的工作，这在某些情况下是不允许的。说明与完整程序下载或者仅下载更改部分有关的CPU可靠性，详情请参阅第7章。说明“Download”的结果输出包含有警告信息，这是因为你没有组态信号模块。信号模块的组态，详尽信息请参阅第5章。2.4.5CFC测试测试程序时，使用以下菜单路径：Debug Test Mode。将I/O值加入至监视表，可以对它们实施监控。接下来，这些值将高亮为黄色。右击某个I/O，接着选择“add I/O to Watch List.”。若需要在线改变某个值，双击某个输入，例如，MAN_OC。将会打开I/O属性对话框，接下来，可以为该变量设置新值。说明为了使SFC图可以控制该阀门，必须将 LIOP_SEL 和 AUT_L都设置为“True”，以使能AUTO_OC的使用。第6章，将会详细地解释库功能VALVE。图 4.19：测试CFC中的程序2.5 创建SFC2.5.1任务-阀门的自动控制设计一个SFC程序，若没有故障，则自动地打开这个阀，并且随后关闭它。2.5.2设计SFC图在工厂视图中的分级目录Valve1中已经有一个SFC图可供使用。请将其名称改为val_sfc。双击SFC图，打开SFC编辑器。接下来，可以使用各种图结构，创建一个SFC顺序。基本元素为步和条件。在Step中，可以指定块I/O的期望值或者其它块I/O。在Transition中，将检测特定条件。图 4.20：在SFC中设计图打开SFC后，仅能看见步Start和End，以及一个Transition。请插入两个基本元素，并根据任务更改这些对象的名称。为了找开阀门，必须打开步的属性对话框，并设置AUTO_OC = 1。遵照图4.21所示的说明。图 4.21：浏览SFC中的程序的变量为了设置Transition中的条件，例如，当没有CSF错误时，双击条件“No CSF Error”，以打开其属性对话框。接下来，查看并找到变量CSF，将其设置为0，表示，没有CSF故障时，顺序将执行至“Open”步。为了完成SFC设计，步和条件必须按下表设置。步或者条件变量值START (initialisation)LIOP_SEL =1 ，且 AUT_L =1No CSF ErrorCSF = 0Open (Processing)AUTO_OC =1，将该步最小运行时间设置为5秒OpenedQOPENED = 1Close (Processing)AUTO_OC = 0ClosedQCLOSED =1END (Processing)AUTO_OC = 0 ， LIOP_SEL =0 ，且 AUT_L =1表 4.2：阀1的步和条件2.5.3SFC图的运行顺序检查SFC图已经安装至了哪个OB中可以执行以下菜单路径：Edit Run sequence。如果该位置不合适的话，可以将该图移动至另一个OB中。SFC完成后，首先执行SFC Compile（change only），编译该SFC。接下来，执行PLC Download（change only），将其下载。默认情况下，已下载SFC处于空闲模式。2.5.4在SFC中的测试运行SFC图，可以执行以下菜单路径：Debug Test mode，则该处于运行时刻。按下按钮Start。图 4.22：在SFC中的测试在运行时刻，双击某个Transition，可以检查该条件。图 4.23：运行时刻中的条件第一列显示的为当前过程值，它们可以人工设置。条件值在最右边一列，在运行时刻也可以更改。因此，它是程序调试的一个极佳工具。双击一个任意步，可以观察赋值状态，或者运行时刻被改变的位置。图 4.24：在运行时刻，设置步的运行时间图 4.25：步中的赋值状态2.6块图标和面板在OS中，有一个相应的块图标和多个属于该功能块的面板视图，据此，可以显示或者更改阀门的工作状态。执行“OS Compile”，在过程画面中，将会根据分级目录自动地创建该块图标。说明块图标和面板更多的操作详情，见第10章中的解释。2.7编译OS在SIMATIC 管理器中创建了图以后，通过“OS Compile”将会自动地生成PCS 7 OS相应的项目数据。它极大地减少了OS项目内实际的OS设计工作量。在组件视图中选择OS项目OS（1）以后，采用以下菜单路径可以调用“OS Compile”：SIMATIC 管理器 Option OS Compile。如下向导将详细介绍各窗口中可能的设置：图 4.26：分配给OS项目的区域在OS编译向导的第一个介绍页以后，下一页将显示可以将该区域分配给操作员站的地方，“Which areas do you want to assign to which operator stations?”此处，无需更改。只有在使用多个OS的情况下，你才需要决定在哪个OS上创建这些数据。随后，将会是选择网络连接的页，它负责处理AS和OS之间的通讯，“Select the network connections for the S7 Programs with the areas”。 图 4.27：选择S7程序和操作员站如果使用PLCSIM，可以选择一个MPI连接。占击按钮Connections，可以查看可用连接。 “Select the data you want to compile and the scope of the compilation.”默认情况下，标签和消息、图树在该步被选为自动生成。激活选项SFC可视化也是有意义的。图 4.28：选择S7程序和操作员站在向导的最后一个视窗中，将总结已经选择的选项。在该视窗中，你可以检查你的设置，必要时，可以返回。图 4.29：检查设置点击按钮“Compile”，开始编译工作。图 4.30：编译 OS2.8OS组态2.8.1OS项目按以下菜单路径，打开OS项目OS（1）：右击组件视图中的OS对象 Open project。则该OS项目将在WinCC 浏览器工具中打开。图 4.31：OS编辑器和系统图在视窗的左侧，列出了所有的OS编辑器，例如，用于设计过程画面的图形设计器、用于组态过程值归档的变量记录，等等。选中图形设计器，则在视窗的右侧将会列出为该项目所创建的所有图形。系统图以符号 开始，它们在编译OS时创建。工厂图形（Plant1.Pdl、Unit1.Pdl和Valve1.Pdl）为插入至SIMATIC管理器工厂视图中的那些画面。PCS 7