西门子PLC中的编程应用技巧

【摘 要 】随着经济全球化的不断深入,如何实现自动化生产过程中的高效、稳定、低运营成本成为每个工业企业需要面临和解决的问题.PLC控制系统是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置.它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程.PLC及其有关的设备都按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计.因此,如何有效的利用PLC编程软件成为每位自动化人员需掌握的一门技术本领.

在实际的工业现场及应用中,经常会遇到多个设备需要显示相同的参数（组）的情况,如现场有多个电机,每个电机需要显示和控制的参数（组）都相同,只是不同电机的参数值不同.对此情况,可以使用画面模板,有效的避免多次重复组态相同的画面,减少编程人员的工作量,也能避免日后维护项目时期的大量工作,提高系统的稳定性和可维护性,使操作界面更加直观的显示出来,巧妙的运用画面模板和结构变量来快速高效的组态模板,是标准化编程不可或缺的指标之一.

首先,在wincc组态时,某些变量组态可能在系统中多次出来,在step7软件中,我们可以针对此种情况进行标准块程序的编写.下面以变频电机为例,进行详细说明.

在编写标准程序块之前,应根据所需要的功能,考虑好需进行发送和接收的参数以及需要和上位机通讯的变量,例如输入参数包含：手动/自动切换、手动启动、手动停止、连锁启动、连锁停止、顺控启动、顺控停止、强制启动、强制停止、启动条件、停止条件、仿真模式、系统复位、单机复位、运行反馈、故障反馈、延时时间、就地选择、远程选择、给定通道、手动给定、自动给定、反馈电流、反馈频率、反馈速度、反馈功率等.输出参数包含：PLC输出通道、仿真状态、运行状态、故障信息、停止信息、延时报警信息、频率显示等.确定好这些变量后,新建立个FB功能块.FB功能块与FC功能块的区别在于,当通过组织块OB调用FB块时,系统会自动生成一个指定的DB数据块,并且所调用的FB块不需人工添加所有的管脚,只添加外部设备通过I/O点输入进来的控制点管脚即可.

在FB的接口管脚里添加刚才所需要的的那些功能参数,IN管脚里建立输入参数,OUT管脚里建立输出参数,IN_OUT里建立输入和输出都需要调用的参数,STAT管脚和TEMP参数根据设计需求,自行添加.STAT和TEMP的区别在于,STAT管脚会在DB块中生成数据变量,本人比较建议在STAT中建立变量,在此管脚建立的参数,可方便日后的调试和维护.管脚建立完成后,就可在FB块里进行电机程序块的编写工作.唯一要注意的就是输出管脚不能对应同一个管脚,否则程序会出现错误.另外,在STEP7和wincc软件通讯也有一个小窍门.在所建立的管脚变量上右键点击鼠标,点击对象属性,进入属性菜单栏,在第一排的属性栏里输入“S7_m_c”,在数值栏输入“true”.这样,当与wincc软件进行变量传输的时候,就不用手动的输入这些需传递的参数了.此时,我们就完成了电机FB程序块的编写工作,通过OB组织块的调用,可以建立多个电机设备驱动,并生成一对一的DB数据块,在进行编译前,我们需要对一些参数进行设置.右键电机DB数据块,点击“特殊的对象属性”里面的“操作员监控”,弹出一个子窗口,在操作员监控前面的选择框前打勾,但后点击“保存”按钮.保存结束后,就可以通过在STEP7里集成的SIMATIC PC站点,进行两个软件之间的OS编译通讯,将之前所选的变量自动传递到WINCC上位机开发软件中.

在WINCC中,首先,组态一个画面模板,画面中的对象不是与变量相连,而是与结构元素相连.在运行系统中,WINCC通过画面窗口的变量前缀以及已链接在画面模板中的结构元素的名称来构成所需结构变量的名称.

“变量前缀”属性将指定画面中出现的所有变量前缀.前缀可自由定义,但必须与结构变量的名称相互匹配,而且必须以句点结尾,例如“MOTOR.”.改变变量前缀只有在再次装载画面的时候才起作用.

通过wincc的图形编辑器,新建立一个motor.pdl的图形画面,画面中包含IO域,按钮、状态显示等图形接口画面,将电机需要显示出来的状态参数和控制参数进行画面组态.其中主要包含如下几个区域,如：设备名称区域（电机名称和设备编号）、版本信息区域（电机类型和版本信息）、反馈状态区域（电机运行状态、手动/自动、正常/故障,正常运行或仿真运行）、手动设定区域（频率设定）、反馈显示区域（电流反馈,频率反馈）,手动操作区域（手动启动、手动停止、手动复位）.

之后,开始为图形接口进行组态,进行变量的连接工作.拿I/O域控件来说,右键点击电机电流显示I/O域控件进组态,连接变量名为“motor.current”的变量,删除变量的前缀,仅保留结构元素的部分,如“current”.其他的I/O域或者状态反馈的显示与其组态方法大体一致,组态完成后,点击“应用”,系统会因找不到变量而提示“丢失变量”的警告弹出窗口.这时可以忽略这个警告.当完成上述所说的内容后,还需注意如下一点,wincc7.0和wincc6.0的区别在于,所有对象默认都是应用“全局颜色方案”的,这样对象的颜色属性无法动态更改,因此需要设置对象的“全局颜色方案”属性为“否”,可通过“对象属性”中的“效果”栏查看.这样的话就可以根据变量“0”或“1”的状态,实时来更改颜色的显示.也可以根据变量状态值的不同,匹配不同的图形,使状态显示实现动态化,如一个变量可以根据“0”或“1”的两个状态匹配两个不同的图形或通过状态显示对象的组态插件进行设计.

另外,某些工艺需要将数值格式的显示以图形的方式去表达,如电流显示、频率显示和频率给定等,可以运用支持前缀变量的量表和滚动条等控件进行组态和显示,其组态方法和上面所述基本相同.此时,画面模板的组态基本完成了,需要在主界面上进行调用画面窗口.静态设置“画面窗口”中的前缀变量属性,设定其属性参数,如格式为设备编号名称的形式,如“2008”.为了使画面弹出窗口中含有设备名称的显示,可在画面窗口对象属性中的标题栏内填入画面窗口所需对应的设备名成、编号、型号等.画面名称栏内指定画面模板为“motor.pdl”文件.显示栏中选择“隐藏“的属性.画面窗口的静态属性设置在此已经设计完成.最后一步要做的就是将电机设备与画面窗口逐个对应.在主画面建立一个电机图标,在属性栏中双击选择“鼠标―按左键”后,弹出一个“直接连接”的弹出窗口,在来源栏“常数”项内填入“1”,在目标栏中选择“画面中的对象”,并在“对象”内连接需要对应的画面窗口名称,属性栏中选择”显示“.这样,通过结构变量来组态画面窗口的工作就完成了,每台电机的组态基本都与此相同.

在日常工作中我们通常都要考虑工作量问题,有效的降低工作量是设计人员无时无刻不在考虑的问题,利用结构变量组态画面窗口从根本上解决了在控制过程中电机数目大,需要连接的变量过多等一系列问题,从另一面也降低了程序出错的概率,使之更适应现场调试和维护工作的要求.