1、工程师培训资料工程师培训资料 标题：PCS7系统自定义CFC功能块培训（高端培训）（高端培训） 培训人：xx内 容 FB和FC块的结构 LAD 编程语言 设计自定义功能块 FC设计实例 FB设计实例 SCL 编程简介FB和FC块的结构 引脚 变量声明 程序体 块属性 FB的背景数据块块的引脚 FB和FC块是实现一定功能的程序块，例如：量程转换、PID控制器、信号滤波等； FB和FC将程序分解成相对独立的部分； 在FB和FC内部避免使用直接地址，而是通过块的引脚与调用程序实现数据交换，可以防止读取到无效数据； 设计良好的块可以被多次调用，只需改变引脚连接，可节约编程工作量。块的三种引脚 输入端（
2、IN）： 变量输入，只读； 输出端（OUT）： 结果输出，避免读取输出端； 输入输出端（IN_OUT）： 用于需要回写的变量，例如需要自复位的按钮。变量声明 FB和FC块中所有用到的变量必须先声明； 变量声明中包括对引脚的声明； FB和FC块中的变量声明类型： IN，OUT，IN_OUT 块的引脚； TEMP 临时变量，用于程序的中间数据存储； STAT 静态变量，在FB中用于保存重要数据，FC没有静态变量。 块中的变量可以采用所有PCS7支持的基本和复合数据类型，但是块的引脚在连接时必须满足两端数据类型一致。块属性 FB和FC块包含以下属性： NAME：块名称 VERSION：版本号 FAM
3、ILY：块分类 AUTHOR：作者 S7_TASKLIST：调用块的执行顺序 S7_m_c：块是否需要与WinCC变量连接 可以在编写自定义功能块时设置属性。FB的背景数据块 FC和FB的区别：FC块没有背景数据块； 背景数据块与变量声明中确定的数据结构一致； 背景数据块中不包含临时变量； 用于保存每个周期的变量数值，可以在其他程序中访问背景数据块中的数据； FC块的引脚不能空置，不能赋初值； FB块的引脚可以不连，保持其默认的初始值； FC常用于一些简单的逻辑运算和不需数据存储的功能，也用于调用其他FB和FC块实现程序的结构化； FB更适合于编写复杂的运算功能。程序体 FB和FC块的程序可以
4、采用多种编程语言编写； LAD、FBD：适于编写较简单的功能，程序直观易懂； STL：适于编写贴近内核的程序，功能强大，但程序晦涩难懂； SCL：适于编写复杂的运算功能，功能强大，接近高级语言，程序易懂。LAD 编程语言 位逻辑指令 比较指令 MOVE 与数据转换指令 整数运算指令 浮点数运算指令 字逻辑运算指令 计数器指令 定时器指令 常开触点 常闭触点 取反 输出线圈 置位线圈 复位线圈 检测下降沿 检测上升沿 复位置位触发器 置位复位触发器 检测变量上升沿 检测变量下降沿SRRSQSR（变量地址）RSQRS（变量地址）N（变量地址）P（变量地址）NOTM_BITQNEG（变量地址1）（变
5、量地址2）M_BITQPOS（变量地址1）（变量地址2）位逻辑指令三种数据类型 CMP?I 整数比较 CMP?D 长整数比较 CMP?R 实数比较六种比较条件 = IN1等于IN2 IN1不等于IN2 IN1大于IN2 = IN1大于等于IN2 = IN1小于等于IN2比较指令MOVE 指令 可实现简单的数据转换功能 IN：I，Q，M，D，常数 OUT：I，Q，M，DBCD_I BCD码转换为整型I_BCD 整型数转换为BCD码BCD_DI BCD码转换为长整型DI_BCD 长整型数转换为BCD码I_DINT 整形数转换为长整型DI_REAL 长整型数转换为实型数INV_I 整型数的二进制反码
6、（按位取反）INV_DI 长整型数的二进制反码（按位取反）NEG_I 整型数的2的补码（加负号）NEG_DI 长整型数的2的补码（加负号）NEG_R 实型数的相反数（加负号）数据转换指令 ADD_I 整型数加法 SUB_I 整型数减法 MUL_I 整型数乘法 DIV_I 整型数除法 ADD_DI 长整型数加法 SUB_DI 长整型数减法 MUL_DI 长整型数乘法 DIV_DI 长整型数除法 MOD_DI 长整型数取模运算（求余数）整数运算指令 ADD_R 实型数加法 SUB_R 实型数减法 MUL_R 实型数乘法 DIV_R 实型数除法浮点数运算指令 WAND_W 字“与” WOR_W 字“
7、或” WXOR_W 字“异或” WAND_DW 双字“与” WOR_DW 双字“或” WXOR_DW 双字“异或”字逻辑运算指令 S_CUD 向上向下计数器 S_CD 向下计数器 S_CU 向上计数器计数器指令 S_PULSE -(SP) 脉冲定时器 S_PEXT -(SE) 扩展脉冲定时器 S_ODT -(SD) 延时接通定时器 S_ODTS -(SS) 带保持延时接通定时器 S_OFFDT -(SF) 延时断开定时器定时器指令tttS:I0.0R:I0.1Q:Q4.0S_PULSE 脉冲定时器tttS:I0.0R:I0.1Q:Q4.0S_PEXT 扩展脉冲定时器tttS:I0.0R:I0.
8、1Q:Q4.0tS_ODT 延时开启定时器tttS:I0.0R:I0.1Q:Q4.0tS_ODTS 带保持延时开启定时器tttS:I0.0R:I0.1Q:Q4.0tS_OFF 延时断开计时器设计自定义功能块 分解程序功能 选择 FC 和 FB 块 设计引脚和变量结构分解程序功能 可以按照以下原则对程序进行功能分解： 按照实现的功能划分： 如电机起停逻辑、阀门控制器等； 按照控制的设备划分： 如除氧器、加压泵等； 按照控制回路划分： 如汽包水位控制器、主管压力控制器等； 按照算法单元划分： 如量程转换，浮点运算等；选择 FC 和 FB 块 选择合理的程序块划分原则； 尽量将实现功能所需的数据包含
9、到功能块中； 需要大量中间数据的功能块应选择FB，如：计算浮点数多项式； 需要读取多个扫描周期数据的功能块采用FB，例如：PID控制器； 不需数据存储或只需临时数据存储的功能块可采用FC实现，例如：量程转换等。设计引脚和变量结构 将需要在调用时变化的数据设计成块的引脚； 合理利用IN，IN_OUT，OUT三种引脚类型，优先使用IN和OUT类型，避免不必要的麻烦； 需要在多个周期中使用的变量应为静态变量； 只在单个周期使用或仅仅一个语句使用的变量应为临时变量； 对FB块中变量赋初值时应考虑安全； 临时变量不能赋初值。FC设计实例 量程转换功能 引脚 变量声明 LAD实现量程转换 在OB1中调用量
10、程转换功能 从模拟量输入通道读到的是一个没有工程单位的数值，与输入信号的对应关系是： 0Kp4mA0 12Kp20mA27648 在程序中必须先对其做量程转换，之后才能得到实际的测量信号； 量程转换是一个最常用的功能，但必须经过多步运算才能实现，因而有必要将其编写成功能块。引脚 将一个0到27648的数值转换成从低量程（0Kp）到高量程（12Kp）之间的数值； 为了确保可以在程序中多次调用，需要将一些变量引出成为引脚； 要转换的数值应该是一个输入引脚； 高低量程根据不同的信号可能不同，应该设计成输入引脚； 量程转换的结果应该作为输出引脚。变量声明 其他数据只是在运算过程中使用，可以定义成临时变
11、量。 引脚的数据类型： 输入：SV:WORD; HLM:REAL; LLM:REAL; 输出：PV:REAL 在量程转换功能中没有需要多个周期使用的数据，可以用FC实现。 将自定义量程转换功能定义成FC1。LAD实现量程转换FC1在OB1中调用FC1 FC1的引脚不能空置 连接变量的数据类型与声明的类型一致FB设计实例 信号滤波功能 引脚 变量声明 LAD实现信号滤波FB1 在CFC中调用FB1信号滤波功能 为了消除模拟量信号的高频噪声，在信号读入之后需要先经过滤波器； 根据要求不同可以选用多次滤波，如四次滤波； 在滤波器中，将连续对同一个信号采样，并将连续四次采样的平均值作为当前时刻的实际值
12、输出； 滤波器可以用于各种模拟量信号，用功能块实现可以节约编程量。引脚 滤波器应该是一个单输入单输出的系统，输入端是一个任意的模拟量信号，输出是经过滤波之后的模拟量信号；变量声明 由于滤波算法中需要保存连续四次的采样值，并作平均运算，因而需要使用FB来实现； 可以将连续四次采样值保存在一个实型数组中，并且必须将其声明成静态类型（STAT）； 在FB中输入输出和静态变量可以设置初值： 输入：SV：REAL；（初值为0.0） 输出：PV：REAL；（初值为0.0） 静态：BUF：ARRAY1.4 OF REAL；（0.0） 其他变量可以声明成临时变量。LAD实现信号滤波FB1在CFC中调用FB1
13、在CFC中连接块的引脚； 不必关心生成的背景数据块，编译时自动生成。SCL 编程简介 SCL 编程环境 SCL 程序结构 SCL 编程实例SCL 编程环境SCL 程序结构 主框架 声明生成块的名称和FC块返回值的类型 分隔程序的各个部分 属性声明 定制生成块的属性 变量声明 所有程序中使用的变量必须声明 程序体 执行算法程序SCL 编程实例PCS7系统结构 1.典型的系统配置典型的系统配置OS clientOS clientOS clientTerminal busSystem busES RedundantOS serverOS serverASASPCS7系统结构（ ES ） 2.ES:工
14、程师站PCS7 ES 提供了强大的组态工具.例如:.SIMATIC Manager (SIMATIC 管理器）：项目创建、库创建、项目管理和诊断等。.PH: Plant Hierarchy(工厂层次）。用于工厂层级的设计。.HW Config : Hardware Configuration Environment(硬件配置环境）。用于配置PCS7系统结构（ ES ）CPU、通讯处理器、外围设备和现场总线等。.CFC: Continuous Function Chart(连续功能图），用于设计库、自动化逻辑、连锁、算法和控制等。.SFC: Sequential Function Chart(顺
15、序功能图），用于设计顺序控制、逻辑和连锁等。PCS7系统结构（ ES ）.SCL: Structured Control Language(结构化控制语言）。用于编写算法程序和创建功能块等.IEA: Import Export Assistant(导入导出助手），用于生成控制模型、过程标签类型和副本。.WinCC : Window Control Centre (Windows 控制中心），PCS7操作员界面和可视化。.Graphics Designer editor(图形编辑器），图片、图形对象和动画设计。PCS7系统结构（ ES ）.Commissioning Wizard(调试向导）：当
16、PC重新启动时，调试向导自动检测新近安装的SIMATIC模块，并一步步指导用户安装和配置PC站。.Configuration Console(配置控制台）：使用配置控制台可以在Commissioning Wizard(调试向导）运行后改变设置。用于配置访问点。.Station Configurator(站配置器）：显示PCS7系统中建立的实际的PC配置PCS7系统结构（ ES ）.Multiproject (多项目）：在SIMATIC管理器中，您可以创建单项目或多项目，一个多项目可以包含几个项目和一个主数据库。.Master data library(主数据库）：一个主数据库是与一个多项目联系
17、在一起的。他不同于其它系统或应用专用库，一个主数据库是存在于多项目中，并收集多项目使用的所有功能类型。 PCS7系统结构（ES）.Process Object View(过程对象视图）：组态中会创建许多对象。过程对象视图包含了一个项目的所有组态内容。可在视图中显示这些对象并进行编辑.SIMATIC NET:调试向导，组态控制台和站配置器是SIMATIC NET的接口。 SIMATIC NET是一个SIMATIC项目中配置网络和总线系统的平台。 PCS7系统结构（AS）、AS：自动化站一个自动化站可由电源（PS），中央处理器（CPU），通讯处理器（CP）和输入和输出模块组成的。CPU处理操作系统
18、和程序。PCS7 CPU是从SIMATIC S7 400系列中选择的。它们通过System/Plant Bus（系统/工厂总线)与PCS7系统结构（AS） ES和/或OS服务器进行通讯的。AS也有一个通讯端口通过Profibus DP 与现场设备进行通讯。.典型图例典型图例ASPS40710ACPU4162DPMPIDPCP443-1Cp443-5Ext.PS40S5AIM153-2DIDOAIAOSystem busProfibus DPPCS7系统组态到运行 项目组态完成后，把程序（AS-专用数据块：DB、FC、FB、和OB等）从ES下载到AS中去执行。项目的OS部分（OS-专用数据：图片，消息和文件归档）被下载到OS服务器和客户机上激活OS项目。项目就处于PCS7运行系统的控制之下。 20192019年年x x月月
