1、2021/2/11 SIMATIC PCS7 标准培训 CFC编程 Sciample Training - SIMATIC PCS7 2 2021/2/11 内 容 CFC简介 CFC编程环境 CFC编程步骤 CFC技术块 CFC编程实例 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 3 CFC 简介 CFC是连续控制图，为英文单词Continuous Function Chart的缩写。 CFC是基于图形用户界面的编辑器，它通过给预 先编辑好的块指定参数或者建立连接，从而实现 创建CPU程序结构。 2021/2/11 Sciample Training
2、 - SIMATIC PCS7 4 CFC的编程环境（1） 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 5 CFC的编程环境（2） 打开CFC块，缺省只有一个级，可以通过添加达 到26个级，分别以英文字母A-Z表示，在每个级中 又分6页 右边为库，包括西门子自身提供的和用户预先编 写好的块，对于熟悉块名称的用户可以在右下角 直接输入块名搜索到你需要使用的块 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 6 CFC的编程环境（3） 快捷键部分： 通过该上下选择，可以切换当前浏览的页面 切换到所有页面总览模式 切换到
3、具体某一页面浏览模式 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 7 CFC的编程环境（4） 快捷键部分： 运行顺序，确定程序结构 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 8 CFC的编程环境（5） 快捷键部分： 编译 下载 测试模式 CFC块交叉索引 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 9 CFC的编程环境（6） 快捷键部分： 定义CFC块的接口，用于实现在CFC中调用 另一个预先编好的CFC块 实现步骤（1）创建一个CFC块，定义好接口，用于 在另外的C
4、FC块中调用 （2）打开一个新的CFC块，从库的 Charts目录中选择预先编好的CFC块，拖到程序 中即可 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 10 CFC的编程环境（7） CFC编程步骤： 组态 编译 下载 测试 （1）组态：从主数据库中把需要用到的块拖到相应 的程序区域中，修改参数值，连接相应块的输入 输出接口。 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 11 CFC的编程环境（8） （2）编译： 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 12 CFC
5、的编程环境（9） Generate module drivers,生成模块驱动 Update sampling time,系统可以在编译之前，检 查并查找相关块所安装的OB，并在输入端 “SAMPLE_T”（相当于块的采样时间）进行相应 的输入 Delete empty run-time groups，删除存在于S7程 序中的空运行时间功能块组 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 13 CFC的编程环境（10） （3）下载，把用户组态的工程下载到相应的PLC中 （4）测试 选择菜单命令DebugTest Mode,激活测试模式 选择菜单命令De
6、bugWatch On，所有在块属性 中以测试模式激活的块I/O以黄色背景显示 Sciample Training - SIMATIC PCS7 14 2021/2/11 CFC技术块 驱动技术块 控制技术块 转换技术块 数学运算技术块 操作技术块 信息技术块 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 15 1、驱动技术块1 （1）CH_AI：FC275 实现功能：模拟量输入信号处理 MODE：CFC块编译时选择“产生模块驱动”， 系统自动连接到MOD块 VALUE：模拟量输入信号 VHRANGE、VLRANGE：定义模拟量输入信号的 码值线性转换后
7、的量程 SIM_ON为真值时，输出由仿真值SIM_V给出 SUBS_ON为真值时，输出由替换值SUBS_V给出 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 16 1、驱动技术块2 V：输出值 QUALITY：质量代码，具体有以下几种形式 16#80 有效值 16#60 仿真值 16#44 上一个有效值 16#48 替换值 16#00 无效值 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 17 1、驱动技术块3 （2）CH_AO：FC276 实现功能：模拟量输出信号处理 MODE：CFC块编译时选择“产生模块驱动”
8、， 系统自动连接到MOD块 SIM_ON为真值时，输出VALUE由仿真值SIM_U 给出；为假值时，由U给出 UHRANGE、ULRANGE定义量程内的数转换回 码值的量程 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 18 1、驱动技术块4 （3）CH_DI：FC277 CH_DO：FC278 实现功能：开关量输入输出信号处理 MODE：CFC块编译时选择“产生模块驱动”， 系统自动连接到MOD块 SIM_ON为真值时，由仿真值SIM_I给出到块输出； 为假值时，分别由块输入VALUE、I给出到块输出 SUBS_ON为真值时，由替换值SUBS_I给出到
9、块 输出 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 19 2、控制技术块1 （1）常规PID控制块 CTRL_PID：FB61 适用场合: 固定设定值控制 串级控制 比例控制 比值控制 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 20 2、控制技术块2 控制块本身可以实现的功能 模式：手动、自动、跟踪 判断过程值状态并且生成相应信息 抑制扰动 设定值跟踪 输入值、设定值、输出值的设限 死区 比例、积分、微分根据需要激活 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 21
10、 2、控制技术块3 控制块工作原理： 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 22 2、控制技术块4 CTRL_PID技术块图解1 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 23 2、控制技术块5 该图解释了SP值的产生 1、 2、图中U_HL、U_LL和SPEXTHLM、SPEXTLLM 分别起到在不同情况下给出SP值的限幅作用 SP_TRK_ONSPEXTSEL_OPSP提供说明 0 0 0 1 1 SP_OP SP_EXT PV_IN不考虑 内部设定 外部设定 跟踪设定 2021/2/11 Scia
11、mple Training - SIMATIC PCS7 24 2、控制技术块6 CTRL_PID技术块图解2 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 25 2、控制技术块7 CTRL_PID技术块图解3 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 26 2、控制技术块8 以上两幅图解释了块输出LMN的产生 从OS站可以更改块的运行模式（AUTO_ON_OP 值1为自动，0为手动） 在手动模式下，输出由MAN_OP决定（要求允许 手动输入MAN_OP_EN为1，且MAN_OP在上下 限MAN_HLM、 MA
12、N_LLM之间） 在自动模式下，输出通过PID计算给出（其中 PV_IN为反馈，GAIN为比例，TN为积分，TV为 微分） 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 27 2、控制技术块9 调节方向由比例系数正负值决定 在跟踪模式下，LMN和LMN_TRK相连，以避免手 自动切换产生异常波动，不利于生产工况。 串级系统中，主回路输出LMN应连接到副回路输 入SP_EXT；考虑到两个回路在断开和建立串级 之间的切换产生波动，主回路跟踪输入LMN_TRK 应连接到副回路的SP 需要考虑内外部给出设定值SP之间的无扰动切换， 由管角SP_TRK_ON决定
13、2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 28 2、控制技术块10 （2）MEAS_MON：FB65 实现功能：监控一个模拟量，含有上下限报警和警 告 U为监控的模拟量 U_AH、U_AL为报警的上下限值，U_WH、 U_WL为警告的上下限值；QH_ALM、QL_ALM、 QH_WRN、QL_WRN分别对应上下限报警或警告 的给出 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 29 2、控制技术块11 （3）MOT_REV :FB67 实现功能：用于控制双向运转电机 模式切换：从OS站对管角AUT_ON_OP进
14、行修改， 可以切换运行模式，1为自动，0为手动；可以由 QMAN_AUT验证 在FW_OP_EN，RV_OP_EN，OFFOP_EN允许 情况下（1为允许，0为禁止），决定正转、反转 以及停止分别由FORW_ON、MOT_OFF和 REV_ON决定；正转、反转或停止只能有一种成 立，建议电气上也应实现互锁 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 30 2、控制技术块12 模块提供可监视电机运行停止时间，在管角 MONITOR为1的情况下，由TIME_ON和 TIME_OFF可知道当前电机运行、停止的时间 错误复位由管角RESET决定 START_O
15、FF决定CPU切换到运行时电机的状态； 1为电机停止，0为保持上一个运行状态 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 31 2、控制技术块13 （4）MOT_SPED :FB68 实现功能：用于控制单向运转，有快速和慢速运行 之分的电机 基本解释见MOT_REV SP1_ON， SP2_ON，MOT_OFF决定电机快速 运行、慢速运行和停止；三个只能一个有效。 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 32 2、控制技术块14 （5）MOTOR :FB66 实现功能：用于控制电机，电机运行状态可选择监 视
16、 模式切换：从OS站对管角AUT_ON_OP进行修改， 可以切换运行模式，1为自动，0为手动；可以由 QMAN_AUT验证 LOCK和LOCK_ON决定电机立即运行或停止，优 先级最高，其中LOCK让电机立即停止，在LOCK 为0时， LOCK_ON让电机立即运行 FB_ON为电机反馈状态 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 33 2、控制技术块15 （6）VALVE :FB73 实现功能：用于控制阀的启停 模式切换：从OS站对管角AUT_ON_OP进行修改， 可以切换运行模式，1为自动，0为手动；可以由 QMAN_AUT验证 VL_OPEN和
17、VL_CLOSE在V_LOCK为0的情况下 决定阀的开或关，同时VL_CLOSE锁定VL_OPEN， 即二者都为1时阀关闭； V_LOCK为1时阀立即关 闭 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 34 2、控制技术块16 VALVE :FB73 FB_CLOSE和FB_OPEN对应阀的开关反馈信号， 对于单反馈或没有反馈的阀可以只连接一个管角 或不连 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 35 2、控制技术块17 （7）INTERLOCK :FB75 实现功能：开关量的逻辑运算 输入信号最多为10个
18、，分成两组I1_1.5, I2_1.5 当NEG1_1.5和NEG2_1.5中任意某一个为1时， 相应的输入信号取反再进行逻辑运算 当NEGRES_1或NEGRES_2为1时，表示对第一 组或第二组信号的结果取反再进行逻辑运算 AND_OR1.3，为1时进行逻辑与运算，为0时进 行逻辑或运算； AND_OR1 .2表示对第一组或第 二组进行逻辑运算性质，AND_OR3表示对两组信 号逻辑运算结果再运算的性质 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 36 2、控制技术块18 INTERLOCK :FB75 Q1、Q2分别表示第一组、第二组信号的逻辑运
19、算 结果；Q3表示总逻辑运算结果 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 37 3、转换技术块 R_TO_DW :FC282 实现功能：浮点数转换为双字 浮点数应该在0.0和4294967000.0之间 当浮点数超上限或低下限时，ENO=0，并且相应 输出为上限值4294967000或下限值0 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 38 4、数学运算技术块1 （1）ADD4_P :FC256 实现功能：4个浮点数求和 V=U1+U2+U3+U4 Un（n=4)缺省为0 （2）ADD8_P :FC257
20、 实现功能：8个浮点数求和 V=U1+U2+Un（n=8） Un（n=8)缺省为0 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 39 4、数学运算技术块2 （3）MUL4_P :FC262 实现功能：4个浮点数求积 V=U1*U2*U3*U4 Un（n=4)缺省为1 （4）MUL8_P :FC263 实现功能：8个浮点数求积 V=U1*U2*Un（n=8） Un（n=8)缺省为1 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 40 4、数学运算技术块3 （5）AVER_P :FB34 实现功能：计算某一个参数在一
21、定时间内的平均值 RUN由0变为1的一次跳变时，该块开始执行； RUN为0时，该块停止执行。 V=（N*Valt+U）/（N+1） 其中Valt为上一次的V值。 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 41 4、数学运算技术块4 （6）COUNT_P :FB36 实现功能：捕捉某一开关量信号的上升沿，进行计 数。 MODE为0时，正向计数； MODE为1时，负向计 数 计数结果V达到上限V_HL或下限V_LL时，停止计 数，分别给出QVHL、QVLL高电平 RESET=1，MODE=0则V=V_LL，QVLL=1，QVHL=0 MODE=0则V=V
22、_HL，QVLL=0，QVHL=1 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 42 5、操作技术块1 （1）OP_A：FB45 实现功能：简单操作控制一个模拟量输出 U由操作员从OS站给出 当LINK_ON=1时，内部值LINK_U传送给V； 当LINK_ON=0时，U传送给V 当LINK_ON=1时，BTRACK=1，U跟踪LINK_U， 从而保证LINK_ON切换为0时，输出V不至于产生 突然的跳变； BTRACK=0，则LINK_ON切换为0 时，输出V保持最近的U值 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC
23、PCS7 43 5、操作技术块2 （2）OP_A_LIM：FB46 实现功能：操作控制一个模拟量输出 基本解释同OP_A 当OP_EN=1时，U可以从OS站给出，否则U锁定 当LINK_U或U在上限U_HL、U_LL之间可以直接 传送给V；当超出上下限时，则给出为上下限值 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 44 5、操作技术块3 （2）OP_D：FB48 实现功能：操作控制一个开关量输出 I0由OS站给出，但OP_EN0和OP_EN1可以限制 输入值，之间关系为： OP_EN0OP_EN1 11 I0 0和1都可以 01只能为1 10只能为0
24、 00不存在 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 45 5、操作技术块4 OP_D：FB48 当LINK_ON=1时，内部值LINK_I传送给Q0； 当LINK_ON=0时，I0传送给Q0 当LINK_ON=1时，BTRACK=1， I0跟踪LINK_I， 从而保证LINK_ON切换为0时，输出Q0不至于产 生突然的跳变； BTRACK=0，则LINK_ON切换为 0时，输出V保持最近的I0值 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 46 5、操作技术块5 （2）OP_TRIG：FB50 实现功能：
25、操作控制一个开关量输出一个脉冲 I0由OS站给出 在OP_EN=1时，当I0为1时，在一个周期内Q0为 1，紧接着I0和Q0自动复位。 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 47 6、信息技术块1 MESSAGE：FB43 实现功能：检测信号变化产生组态好的信息 EN决定该块是否可以运行，1位运行，否则反之 I_1.8为监视的8个开关量 AUX_PR01.10用于更加详细解释信息 用于在OS站上显示的信息可以预先根据需要更改， 输入的信息最多为24个字符。 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 48
26、 6、信息技术块2 具体修改信息方法： 1、鼠标选择块属性 2、鼠标点击信息按钮 3、修改其中的文本 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 49 6、信息技术块3 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 50 三、编程实例1 任务：液体原料储存在两个原料罐中，控制泵将原 料送到两个反应釜中。 管道及仪表流程图： 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 51 三、编程实例2 仪表流程图说明： LI111（液位指示）：原料罐中当前液位测量 NK111和NK11
27、2（用户指定的阀门标识符）：节 流阀，在注入原料时必须打开 NP111（用户指定的马达标识符）：泵，将原料 送入反应釜 NK113和NK114（用户指定的阀门标识符）：阀 门，打开时（某一时间只能开启一个）泵将原料 送到反映釜1或反映釜2 FC111（流量控制）：执行器，控制原料数量 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 52 三、编程实例3 在符号表中创建符号 在相应的层级下插入以下CFC块 CFC_STEP:分配设定值 CFC_FC111:控制剂量和速度 CFC_LI111:控制和模拟液位 CFC_NP111:电机控制 CFC_NK111到1
28、14：阀门控制 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 53 三、编程实例4 打开CFC_STEP，添加两个OP_A_LIM和一个 OP_D OP_A_LIM(1):设定剂量 OP_A_LIM(2):设定剂量速度 OP_D:定义用泵将原料送到哪个反应釜中 OP_A_LIM(1):更改其中U为50.0 OP_A_LIM(2):更改其中U为1000.0 U_HL为10000.0 OP_D：I0为off 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 54 三、编程实例5 2021/2/11 Sciample Tra
29、ining - SIMATIC PCS7 55 三、编程实例6 打开CFC_FC111，添加以下块 CH_AI：模拟量输入值的信号处理 INT_P:剂量的模拟 DOSE:原料的剂量投配 MUL_R：将输入数值相乘，并将乘积在输出端输 出 CTRL_PID：注入液位的监控和过程模式下液位的 显示 CH_AO：模拟量输出值的信号处理 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 56 三、编程实例7 功能块 I/O 含义 值 CH_AI SIM_ON 模拟被激活 1 MODE 测量范围420MA 16#0203 VHRANGE 测量范围上限 100 SUBS
30、_ON 替代值的使能 1 INT_P V_HL 上限总量10000升 10000 DOSE SP_HLM 剂量设定值的上限 10000 MO_PVHR 剂量设定值的上限 10000 SPEXON_L 内部/外部切换功能激活 1 SPEXT_ON 内部/外部切换默认值 1 MUL_R IN2 流速值适配参数 1 CTRL_PID LIOP_MAN_SEL 自动/手动功能激活 1 LIOP_INT_SEL 内部/外部切换功能激活 1 SPEXON_L 控制器切换为外部设定值 1 GAIN 设定控制器增益为“0.5 0.5 CH_AO 省略 2021/2/11 Sciample Training -
31、 SIMATIC PCS7 57 三、编程实例8 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 58 三、编程实例9 打开CFC_LI111，添加以下块 CH_AI：用于读取输入模块的过程值，并使它在 CFC中能读到以作进一步处理 INT_P:模拟原料罐中液位 MEAS_MON:注入液位的监控和过程模式下液位 的显示 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 59 三、编程实例10 块 I/O 含义 值 CH_AI MODE 测量范围420mA 16#0203 VHRANGE 测量范围上限 100 SIM_ON
32、 模拟值激活 1 SIM_V 原料罐液位78 78 SUBS_ON 替代值使能 1 SUBS_V SIM_V替代值 78 INT_P U 原料罐的液位模拟 -0.4 MEAS_MON U_WH 警告上限90m3 90 U_WL 警告下限7m3 7 U_AH 报警上限98m3 98 U_AL 报警下限5m3 5 MO_PVHR 容器中的过程值上限100m3 100 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 60 三、编程实例11 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 61 三、编程实例12 打开CFC_N
33、P111，添加以下块 CH_DI：开关量输入信号处理 MOTOR:控制电机运行 功能块 I/O 含义 值 CH_DI SIM_ON 开关量模拟激活 1 SUBS_ON 替代值的使能 1 MOTOR MONITOR 取消监控功能 Monitoring=off AUT_ON_OP 激活自动模式 Mode=AUTO 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 62 三、编程实例13 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 63 三、编程实例14 打开CFC_NK111，添加以下块 VALVE：控制阀门的开关 对于另外3个块作同样处理 功能块 I/O 含义 值 VALVE START_SS 选择阀门默认状态 0 MONITOR 监控过程反馈值 Monitoring=off AUT_ON_OP 把阀门切换为自动模式 Mode=Auto 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 64 三、编程实例15 2021/2/11 Sciample Training - SIMATIC PCS7 65 总结与练习
