STRUC G知识概要

中板厂 2500mm 四辊轧机 液压液压 AGCAGC 控制系统控制系统 培训资料培训资料 一 一 STRUC G 知识概要知识概要 钢铁研究总院新冶高科技集团公司钢铁研究总院新冶高科技集团公司 CISRI NMT 2003 年年 9 月月 1 STRUC G 知识概要知识概要 一 一 概述概述 数字控制系统 SIMADYN D 用面向图形的配置语言 用以描述 说明 硬件 处 理器 外部模块 和软件 控制器 算术 逻辑模块 之间的相互关系 面向 List 的语 言 STRUC L 也有效 STRUC G 和 STRUC L 完全兼容 1 1 数据层次 Configuration Hierarchies 分级存储器系统 Project 1 属于一个工厂 管理所有机架的源程序 2 每个 Project 都可以创建宏库 Macros Master Program MP 描述一个机架中的硬件配置 在 Graphics Oriented Master Program Editor 下完成 同时定义处理器板 子板及通讯 I O 板的位置和类型 定 义 MP 中处理器板的采样周期 在 module parameter drawing 中 MP 表示一个机 架中所有的功能函数包 一个 MP 对应一个 SD 机架 定义 CPU 间引用的全局变 量等 MP 下面是 PN 一个 PN 对应一个 CPU PM5 D01 P1 指在第一个机架中的第一 个 CPU Function Packet FP 描述一个处理器中 1 个 n 个控制或通讯任务 FP 由 function blocks FBs 和 或 macro 组成 FP 在 graphics oriented function editor 下编 辑 FP 功能程序由功能模块 FB 组成 Mcros Macro 在 graphic editor 中象 FP 那样配置 1 2 configuring steps with STRUC G 起始于 basic dialog 管理用户 projects MP Fp 以及 Macros 并显示它们定义 清晰的一个结构 见图 1 STRUC G 配置的顺序为 project MP FP 及 Macros 具体操作步骤如 2 图 1 所示 SIEMENS Digital Control System Standard Function Modules P32 1 General Description Language Levels MP master Program F P Function Packet P32 Processor Module 32 bit P16 Processor Module 16 bit SR sub pack FB Function Module I Interrupt T Clock Time I1 I5 T1 T5 MP Master Program 说明机架中所有模块的定位 定义功能包 定义每个处理器 板 要处理的 要生成的全局变量及其对应的时钟周期 组织上电初始化 以及与外 设的存取并生成机架的总说明 FP Function Packet cyclic Time Interrupt Controlled Permanent Job PJ 定时中断 控制的 FP 按 T1 T5 5 时钟周期 来定时处理每个模块 每个处理器板 Configuring Steps Function Invocation in the basic dialog Implemented directly in the basic dialog MP Editor FP Editor MP COP MP Compile F P COP FP Compile Name Definitions Configuring Checks Linking and Program Commissing On Line P32P32P16P32MPSR FP Interrupt FB Cyclic FB FB 3 MK COP Macro Compile PN COP Processor Module Comp PN EPROM FP EDIT IBSG 图 1 最多可以并行处理 67 个 PJ FP 每个 PJ FP 最多可包含 10000 个功能模块 FP Interrupt Process Interrupt Controlled Precess Interrupt Job PIJ 最多有五个中 断等级 I1 I5 这任务是与周期性的 FP 并行的 每个处理器板最多可以有 8 个中断性 FP 每个 FP 有 10000 个功能模块 FB Function Modules 最小的处理器单元 完成基本的功能 2 Function Packets SIMADYND 中有中断控制和定时控制两种 FP 所有 FP 的定 义及配置都是在主程序 MP 中完成 FP 的处理分成五种处理的等级 中断性 FP 可 由五种完成独立的事件激活 I1 I5 周期性 FP 的时钟有 T1 T5 T1 T5 定义为基 本时钟 T0 的倍数 2n 周期性 FP 的功能模块要分配时钟 T1 T5 几种符号的说明 通过操作系统处理 功能模块 链接连接器 中断事件或基本周期 处理等级之间的符号分隔 4 3 Function Modules 每种模块都有一个唯一的名字 最多可以有 6 个字符 必 须以字母开头 通讯模块除外 通讯模块在通讯 FP 中设置 以 开头 4 Graphic Representation 所有的功能模块符号是以图形设计 布置都是标准的 一个符号框代表一个内部封装的编程功能 放在框架的上面定义 包括 T 或者 I 连接件的定位和初始化可以是在 右边和左边有效 所有的模块参数变量都定义在一个框架中 模块类型名要在框架中单独放在一行 连接分配和类型另起一行 如果有几个同样类型 连接跟着另一个 那么类型说明 NF 只要在第一个中表明就可 框中下面部分内部图形表示模块功能 5 Phases of Operation 每个模块至多经过三个操作阶段 初始化 系统 正常工作 就可触发 激活 除非程序过载 初始化 系统及通常模式下的运行之间系统状态各 不相同 这些模式中模块功能工作类型在模块说明中有明确定义 这时系统设置非 应用程序 处理顺序 时钟周期 模块类型 连 接 器 选 择 输 入 连 接 件 类 型 输 入 连 接 器 选 择 输 出 连 接 器 类 型 输 出 中 断 5 常有意义 简单模块 如 adder 只包含有一个通常模式程序 下图表明操作系统的关 系 模块上面的数字定义了它的处理顺序 系统 Init Mode 初始化模式 在系统起动 后直接执行 且执行一次 所有数据和内存在默认时均设为 0 除非特殊说明 Init 1 预备处理周期性涉及硬件配置以及数据说明 2 接受初始化值 3 完成过程开始 起动 缺省值 特别是边缘信号 起动等级可以设为任意值 4 边缘 跟踪信号在初始化时基本上不可能出现 信号沿一般最早要在处理阶段的第一个周 期或中断控制时才能被测到 在初始化模式下 功能块通常都不输出数据 否则要特 殊说明 System Mode 只要事件 中断或基本周期 有效之后 就立即起动 以生成一个实时 处理图象并向外设输出信号 时钟同步 Normal Mode 根据设计的时钟周期在任意时间激活 6 Real Time Response of Function Modules 模块说明可以分为应用说明 操作方式 和技术数据 技术数据指出每个功能块的典型处理时间 许多情况下都列出配置例 外的信息 1 2 3 4 为将 要存放的信息 如果当 前没有模块信息 那么 就不设限制 处理时间由实时系统决定 它定义了一个周期中功能模块平均有效时间 这个 值概括了系统模式有效时模块通常要执行的次数 Processing Time18 s Interrup FP 1 Communication FP Receive This Function Module can be configured inNormal FP1 64 2 Communication FP Transmit Init Mode 3 System Mode This Function Module is Processed inNormal Mode 4 6 在设置阶段 struc 在考虑时钟倍数的同时 根据整个处理器中定义的所有模块 的处理时间可以计算出处理器装载的大概时间 这个信息可以在 struc 的 PN MAP 列表中发现 总线存取延时及额外处理器通过通讯工具装载的时间可不考虑在内 C L 模块通过总线存取 每个值传送时间估计 5us 对于 1 2 4 字节的变量来说这 个值都单独有效 总线使用比较集中将导致总线存取延时增加 7 Connectors 通过它 模块就可以和它的外部进行数据交换 接口 connector Designator Connector Type Connector Catiging FP 中的连结常用从模块输出到其他输入的连线来显示连结时所有的输入 没提 供信号执行输出 都必须提供常数 可接收的数据取决于相应连结器类型的取值范 围 8 Connector Degignator 输入 输出 分配或初始化连接器的名字 最多由 3 个字 符组成 且必须以字母开头 为避免重复定义 不能用那些相同或意义相近的 designator 要用于说明所有的功能模块 9 Connector type 包括两个相邻的字符 第一个是对连接器的说明 第二个则是连 接器的格式 连接器类型定义了怎样解释连接器 数值的范围以及连接格式 例如 N2 就表示这是一个数字值 通常是十进制值 长度为两个字节 正负 200 NF 表示浮点数 正负 3 4 1038 只有相同格式才可连接 而且分配的值必须在相 应的格式范围内 连接器格式定义了一个信号的内部表示 以及可允许的操作及内 存长度 连接器格式 7 格式 内存长度格式说明 11byte 字节 22 byte 两个字节 44 byte 四个字节 F4 byte浮点 S255 byte字符段 K4 byte 终止 中断事件 R4 byte 通讯名 Deignation 类型解释 二进制信号 B1 布尔量 Normal signalNF浮点数 Normal signalN2百分比 N4 IntegerI2全数字 I4 扩展信号 p16 E2 十进制 Ordinal numberO2Natural number O4Increa Accw 二进制向量 V1 V2 V4 Status word 输入 初始化 输 出量的连接器类型 Time definition T fReal time Time definitionT2Proportional P16D2 R2 StringN s字符串 DesignationType Hardware AddressNK Communication TransmitTR Communication ReceiveRR 8 Communication OP Only P16 OR Communication ReferenceCR Message SystemMR Interrupt Event FlagIK 10 Connector Category 定义如何处理连接器 在系统起动期间为初始化字符分配 的变量受所定义的处理方式限制 而且值处理一次 连着分配 定位 字符的变量表示 单个定义的与硬件的连接 硬件地址或中断 条件 为了避免多义性 初始化和定位连接在 FP 中要额外在连接类型中加上 KeyConnector CategoryConfiguration Input Varible left An input must be connected to an output or a constant Output varible right Outputs must never be connected together but can be connected to any number of inputs InitializationAn initialization must be connected to an output or a constant AllocationAn allocation must be attached to a constant 如硬 件地址 11 Standard Function Module Classes 标准库中将近有 200 个有效模块 分为以下 几类 1 Control Modules 2 Input output Modules 3 Arithmetic Modules 4 Communication Modules 5 Logic and switch Modules 6 Conversion Modules 7 Power Converter specific Modules 8 Service Diagnostic Modules Control Modules I PT1 DT1 P PI 包括斜坡函数发生器 限幅 死区 脉宽等模块 Power Converter specific Modules 其中设有 P32 功能模块 9 Arithmetic Modules 包括加 减 乘 除 开方 以及生成绝对值 最小值 最大值 多 边形曲线 三角函数 Input output Modules 连接软 硬件的二进制输入 输出 模拟量输入 输出 递增的 速度实际值解码 压 频转换 Communication Modules 与外设数据交换 通信 诊断操作对话以及其他自动装置 电磁系统的通信 Conversion Modules 类型转换模块 10 二 各类模块分类说明各类模块分类说明 1 1 控制模块 控制模块 ControlControl ModulesModules 共 共 1515 个个 1 PT10F 9 s 一阶惯性 越大 Y 的变化幅度越小 TA是模块中所设定的时钟时间 A T T 2 PT10F1 4 s 其他与 PT10F 相同 11 3 DT10F 4 s 4 DIF0F 3 s 5 PC 3F 8 s 12 EN 1 时 EN 0 时 Y 0 Y 受 LL LU 的限制 当 Y 达到 LL 或 LU 时 相应的 QL 或 QU 1 6 INT0F 6 s T1 必须不小于 TA T1 TA Y 与 X 成正比 与 T1 成反比 S 0 时 如果 LL LU Y LU S 1 时 1 LL SV LU Y SV 2 SV LU Y LU 3 SV LL Y LL 7 PIC2F 10 s 13 PI 控制器 可以切为 P 或 I 控制器 可用于速度控制器或附加控制 适于液压过 载控制 积分功能 1 设定初值 SV 到积分器 2 保持当前积分值 P 控制器 3 通过 SV 控制积分 4 通过设限控制积分 5 取掉 P I 控制器 TN 决定积分响应 YI 的变化与 KP YE 成正比 与 TN 成反比 YI 与输入 WP 相 加 带正确的符号 得到输出 Y EN IC S HI 的优先级依次降低 EN 1 控制器有效 IC 1 PI I S 1 接受 SV 不积分 HI 1 保持 Y2 不积分 真值表 1 LL KP YEn YIn WPn I 输出 Y YI 若在控制过程中出现这种情况 则 Y 阶跃 KP KE 若 IC 0 则比例部分的值设为当前的 KP KE 则控制器又变为 PI 响应 若控制中出现 则 Y 突增 KP KE 4 YE 的计算和输出总是有效 与当前的控制命令及操作模式无关 积分 操作可以提高精度 即使只有一个小小偏差 积分仍然出现 考虑 TN 时要确保时钟周期 时间 足够小 TN TA 8 LIM0F 4 s 9 DEZ0F 3 s X X TH Y 0 TH X TH X X TH 若 TH 0 则 Y X 10 DEL0F 3 s 15 X B X B Y 0 B X CF CU CD S CF CU CD 时 Y 常 数 S 1 SV 设定为积分部分的值 积分器不工作 CF 1 设定 Y X CU 1 Y 接近 到达 LU CD 1 Y 接近 到达 LL 3 当 Y 到达某一极限时 积分值就保持不变 而 Y 也保持常数 直到输入变 化 积分值退出极限后才改变 当积分到了极限 而极限值变化时 积分值 就根据极限变化方向立即作出响应 如果极限的绝对值增加并且控制逻辑定 义了斜坡函数发生器应按同样的方向变化 那么积分器将按设定的爬升时间 爬升到原先保持的值 如果极限的绝对值下降 那么积分器就按所设定的下 降时间下降到原先保持的值 直到再次达到极限点 16 4 积分操作可以提高精度 即使较小的变化也会被积分 要考虑选择足够小的 时钟时间 TU TA TD TA 12 RGJ0F1 40 s 上升期间循环时间之外 下降期间循环时间之外 上升期间循环时间之内 17 下降期间循环时间之内 操作模式由控制逻辑所确定 EN S SA CF CU CD 上升期可分为三阶段 1 YB 在 X 增加后的第一部份收到最大阶跃 加速值与时间和输出变量 Y 成比 例 2 达到最大加速值 YA 后 相对应于预定义的上升时间 TU 加速度恒定 Y 与时间成比例 3 加速度按时间比例递减 在此循环期间 Y 接近 X 13 PWM0F 10 s 18 注意应满足 1 TL PW TU 2 T PW TU TP 3 0 0 TU TL TP 232 1 TA 14 FUZ001 50 s 通过一个与 PC 机相连的 DUST1 接口通过 ProFuzzy Tool 设定参数 CTS 初始化通信口 说明板名 US 初始化通信口地址 通道名和号 EPP 为 1 时 将所有控制器的数据保存到内存中 EEPROM 15 FUZ01F 50 s 输入为 NF 型 其他的同 FUZ001 19 2 2 数学模块 数学模块 ArithmeticArithmetic ModulesModules 共 共 2323 个个 1 ADD2F 4 s 输入范围 NF 3 4 1038 2 ADD4F 4 s 浮点输入 3 ADD8F 5 s 浮点输入 20 4 ADDI 3 s 整数型输入 I2 I4 32767 2 147 109 5 SUBOF 3 s 浮点输入 6 SUBI 3 s 整型输入 7 MULOF 3 s 浮点输入 8 MULI 3 s 整型输入 I2 I4 21 9 DIVOF1 6 s 浮点输入 10 DIVI 4 s 整型输入 I2 I4 11 SQROF 7 s 浮点输入 真值表 22 12 SIIOF 2 s 浮点输入 13 AVAOF 4 s 浮点输入 Y X 14 MASOF 3 s 15 MISOF 2 s 16 PLI6F 5 s 23 1 用于线性化特性曲线 2 用于非线性部分的估算 3 用于分部定义控制幅值 17 PLI2F 6 s 同 16 中 3 条 24 25 18 SIN0F 6 s 19 ASINF 7 s 1 0 X 1 0 2 Y1 那么 QU 1 直到 I1 I2 0 QU 0 如果 I2 1 时有 I1 0 1 那么 QL 1 直到 I1 I2 0 QL 0 如果 QU 1 QL 1 则 QF 1 同时置 QU QL 0 38 22 CTR 4 s 真值表 23 NCM 3 s 比较 X1 X2 的大小 39 真值表 24 NSW 3 s 真值表 I 0 Y X1 I 1 Y X2 40 25 ANS 3 s X1 X2 中最后一个发生变化的值送给输出 Y 如果 X1 X2 都没有变化 则 输出保持不变 如果在某一时刻 X1 X2 同时发生变化 则将 X1 送到输出 Y 26 BSW 3 s I 0 Y I1 I 1 Y I2 27 MUX8 3 s 1 如果 EN 0 则 Y CCI 2 如果 EN 1 若控制字 XCS 1 8 相应的 X1 X8 输出给 Y 若 XCS 8 则 Y 0 而 CCS XCS 8 QF 1 28 DX 8 3 s DX 8 N2 DX 8F NF 41 根据 XS 的值将 X 送到相应的输出 XS 1 8 若 XS 0 9 Y1 Y8 都不选 X 输出设为 0 或保持原值 ENC 0 时 Y1 Y8 不变 输出不受 R MS 控制 ENC 1 R 1 时 Y1 Y8 0 输出不受 MS 控制 ENC 1 MS 0 时 输出不受 XS 控制 除选中的以外其余全为 0 XS 0 或 XS 9 时 Y1 Y8 全为 0 MS 1 时 被选中的为 X 其余的保持原值不变 真值表 29 CNM 4 s N4 CNM04 NF CNM0F N2 CNM 42 当 I1 的上升沿到时 Y X1 当 I2 的上升沿到时 Y X2 I1 I2 上升沿同时到时 Y X1 30 RSS 3 s 真值表 当 S 1 Q 1 QN 0 当 S 0 R 1 时 Q 0 QN 1 31 DFR 3 s 真值表 43 32 DFRV 3 s 33 RSR 3 s 34 SAV 6 s SAV01 N2 SAV04 N4 SAV0F NF M 1 写操作 Y X 同时把 X 保存到内存缓冲器 覆盖原先的值 这个值在关 电再待电时保存 M 0 读操作 先前在写模式下保存的输入变量值送给 Y 如 果内存区出错 自动变为写操作模式 35 DAT0F 3 s 44 36 DLB0F 7 s QTS 1 时 为模式分配一个大小为 TBL 的延时内存 可以将 X 插入此处 同时写 入内存的变量在 ADR 时钟周期之前传送到 Y QTS 0 时 X 直接送给 Y 初始化 时为记录 TBL 输入变量的延时内存预留出位置 如果完成了这个功能 则 QTS 1 否则 QTS 0 37 BBF0F 3 s EN 1 时 Q 为周期是 T 的脉冲 38 SBF0F 2 s QS 以周期 T1 0 1 交替变化 对 IS 的所由位有效 39 DTS0F 3 s 将 MP 中定义的延时时间变为 DT 当 ISE 从 0 1 时 如果 DT 大于或等于 MP 中配置的基本周期 QF 1 表示出错 如果 ISY 从 0 1 将延时恢复为 MP 中所 定义的值 45 40 SHD 3 s 向左或向右移位状态字 IS SL 1 向左 SL 0 向右 新产生的位以 0 补充 要移 最后一位时 QC 1 若 XD 0 则 QC 总为 0 QZ 1 表明所有位已全部移出 此 时 QS 0 QC 0 41 LVMOF 4 s 比较带参考值的 X 42 LVM2F 5 s 46 43 DUMY 2 s 创建一个空的 FP 连接 Word Binary 或 Double Word 格式 用同一个 FP 中的其他 模块借助于 Monitor Program 可以打开连接 44 THEN 3 s 45 END 2 s 以一个 THEN 模块中有条件跳入 47 46 PAS 4 s TMB 0 0 1 触发 TMB 1 1 0 触发 0 1 也触发 47 PAC0F1 4 s 可用于初始化 系统 正常模式 当到达运行时间极限时 触发一个中断 只允许对中断标志字 C1 C2 操作 定义其他中断字不处理 LU 的时间 0 1ms 128ms TMB 0 STA 0 1 触发 TMB 1 若 STA 为 1 则当 RTM 0 定时器只有在不工作时才再触发 RTM 1 时 定时器工作时一直可触发 如果所设的时钟周期小于 LU 则定时器 一直工作 只有当 STA 1 0 时才停止计时 若 CON 1 定时器连续工作 当运行限到达 LU 时发出中断 定时器设为 0 重新计时 若 CON 0 定时器到 LU 时只发出一个中断 而不再启动 48 PAI 5 s 用于 PM3 PT31 PT32 可用于 E1 E4 中断标志字 用于初始化一个处理器模块的四个中断输入 中断可 由外设的开关信号激活 E1 E4 对 INV 输入 1 4 INI 由 0 1 时 初始化输入 相应于 POS 和 NEG 的输入 POS 1 中断由输入 0 1 时激活 NEG 1 中断由输入的 1 0 激活 所装 48 入的二进制变量由 Q 输出 当 INV 被设为 1 时 输入值就翻转 输入 INV 对 POS 和 NEG 的沿无影响 初始化后才能实施中断 如果初始化期间 POS 和 NEG 为 1 由 AI 所决定的中断的使能不受 INI 瞬时值的影响 输出此时也不受影响 适用于 1 中断 2 通讯 FP Receive 3 通常 FP1 FP64 4 通讯 FP Transimit 执行方式 1 中断模式 2 系统模式 3 正常模式 4 4 输入 输出模块 输入 输出模块 INPUTINPUT OUTPUTOUTPUT ModulesModules 共 共 11 11 个个 1 BII8 7 s 读入一个 DI 板的 8 位二进制输入 通常模式时 DM 1 按通常模式读入 功能块 按相应的时钟顺序执行 DM 0 时 输入按系统模式 在每个时钟周期的开始时都 处理 2 BIQ8 7 s 49 输出 8 位二进制数到硬件 DO 板 3 SBI 6 s 8 个二进制输入 压缩进一个字节 QB DM 0 系统模式 DM 1 通用模式 需与 SBW 一起使用 4 SBQ 6 s 需与 SWB 一起使用 由 IB 输出 8 位二进制数 5 ADC0F 10 s 50 转换一路 12 位 A D 模拟信号 Y 为转换值 考虑了 SF OFF 通过 EM11 的 X6A X6D 输入 当 ADJ 0 时不补偿 ADJ 0 1 时 在当前时钟周期补偿 当 ADJ 1 时 每 65536 个时钟周期后补偿 EM11 在补偿期间 一个时钟周期内 Y 没有通用的有效值 先前确定的值可保 持 PT31 PT32 41 42 补偿期间有两个时钟周期 Y 没有变化 保持原先的值 如果模块配置的时钟 1 MOD 2 经外部信号触发 在完成 INI 和第一次 SYSTEM 启动之间出现最后一 次触发信号起动第一次转换 积分期间根据两次顺次出现在模块之间的后一个触发 信号来计算 即在两次模块计算之间出现几个触发信号时 取后一个信号来决定当 前测量值的时间区间 7 DAC0F 10 s 51 模出 UAD 的值在 10 10 V 8 NAV0F 20 s 用 EM11 对此模块 1ms TA 800ms NF 根据所设的 RS 及 PPR 计算 这样就按 Y 1 0 输出 RS 对于非常小的速