【文章內(nèi)容簡介】 程序編制的不合理也會引起輸入/輸出的時間滯后，最長可達(dá)兩個多掃描周期。 S7300數(shù)據(jù)類型S7300的數(shù)據(jù)類型分為以下三種：基本數(shù)據(jù)類型、復(fù)合數(shù)據(jù)類型和參數(shù)類型。一、位（bit）常稱為BOO了（布爾型），只有兩個值：：，，等。二、字節(jié)（byte）一個字節(jié)由8個bit組成。如：IB0（～），QB0（～），MB0，VB0等。范圍：00～FF（十進(jìn)制0～255）。三、字（Word）相鄰的兩字節(jié)（Byte）組成一個字（Word），來表示一個無符號數(shù)，字的范圍為0～65536,如果用到MW0，則MB0和MB1則要謹(jǐn)慎的使用，字和整形一般取2的倍數(shù)。防止地址重疊，造成沒有必要的錯誤。 四、雙字（Double Word）相鄰的兩個字（Word）組成一個雙字，來表示一個無符號數(shù)。因此，雙字為32位。比如MD4由MW4和MW6組成，由上可知，MW4和MW6又可分為MBMBMBMB7，在寫程序時要特別注意，如果用到了MD4，一般MBMBMBMB7，一般就不要用了。以上的字節(jié)、字和雙字?jǐn)?shù)據(jù)類型均為無符號數(shù)，即只有正數(shù)，沒有負(fù)數(shù)。五、16位整數(shù)（INT，Integer）整數(shù)范圍為－32768～32767。六、32位整數(shù)（DINT，Double Integer）32位整數(shù)和16位整數(shù)一樣，為有符號數(shù)。范圍為－2147483648～2147483647。七、浮點數(shù)（Real）浮點數(shù)為32位，可以用來表示小數(shù)[12]。一、數(shù)組（ARRAY）二、結(jié)構(gòu)（STRING）三、字符串（STRING）四、日期和時間（DATAANDTIME）占用8個字節(jié)，BCD編碼。星期天代碼為1，星期一～星期六代碼分別是2～7。五、用戶定義的數(shù)據(jù)定型工程師將基本數(shù)據(jù)類型和復(fù)合數(shù)據(jù)類型組成一起的數(shù)據(jù)類型。主要包括以下幾種數(shù)據(jù)類型：一、TIMER（定時器類型）、COUNTER（計數(shù)器類型）在函數(shù)或者函數(shù)塊中定義定時器和計數(shù)器，只有程序塊調(diào)用時才執(zhí)行。二、POINTER（6字節(jié)指針類型）6字節(jié)指針類型指向地址，若將POINTER定義為形參時，則對應(yīng)的實參必須為一個地址，可以是一個簡單的地址也可以是指針格式指向地址的開始。三、ANY（10字節(jié)指針類型）在本次程序調(diào)試中，讀DP從站數(shù)據(jù)和寫DP從站數(shù)據(jù)用到SFC14和SFC15，參數(shù)RECORD引腳的數(shù)據(jù)類型就是ANY類型，S7300 CPU的RECORD參數(shù)總是需要完整的指定DB參數(shù)（例如：控制電機啟停是PZD報文P BYTE 4）,，前兩個字為電機的控制字，后兩個字則為狀態(tài)字。如果忽略DB編號對于S7300 CPU是不允許的，這將會導(dǎo)致在用戶程序上生成錯誤信息。 S7300數(shù)據(jù)高位低位編寫程序前，我們要了解S7300的數(shù)據(jù)類型，一個雙字高字節(jié)為MB0低字節(jié)為MB3，這個順序和其他的PLC或計算機的編程語言剛好相反，例如：～MB3組成，MB0為最高字節(jié)，MB3為最低字節(jié)。在MB0中，MD0中各位的排列順序如下。、、、、、、、 變量表用變量表可以說明此結(jié)論，我們輸入十進(jìn)制數(shù)87654321，顯示二進(jìn)制為1000_0111_0110_0101_0100_0011_0010_0001,從圖中可明顯看出MB0為高位，MB3為地位，在此次程序編寫過程中，有一個速度設(shè)置按鈕，將設(shè)置的速度存儲到MW36中，在進(jìn)行換算是，將其先轉(zhuǎn)換為雙精度整形，然后利用雙精度整數(shù)函數(shù)，經(jīng)過一定的線性轉(zhuǎn)換， 轉(zhuǎn)換成泵的額定轉(zhuǎn)速，保存在MD60中，那么問題出現(xiàn)了，怎樣從MD60中取出速度參數(shù)（速度保存在MW中，數(shù)值一般為0～2800r/min），很顯然，我們?nèi)〉匚籑W62即可，注：由于數(shù)值較小，我們可以忽略數(shù)據(jù)溢出的情況。 所示 變量表，MD90的數(shù)據(jù)，我們只要取MW92地位即可實現(xiàn)。 地址重疊問題如果修改了一個數(shù)據(jù)，另一個數(shù)據(jù)也發(fā)生了變化，最大的可能就是地址發(fā)生了重疊?！?MB0 8個Bit組成一個字節(jié)MB0+MB1=MW0 兩個字節(jié)組成一個字MW0+MW1=MB0+MB1+MB2+MB3=MD0 兩個字組成一個雙字由上面可以看出，選取地址時候，為了防止重疊，MW以2的整數(shù)倍選?。ㄈ鏜W2，MW4），MD以4的整數(shù)倍選?。ㄈ鏜D8，MD12）。如果我們選用MD4，則選用以下地址的時候就要慎重了，MWMWMBMBMBMB～、～、～、～。 IW和PIW的區(qū)別IW和PIW，我可以用一個比喻來說明此問題。比方說，我們從別人的電腦上下載一部電影保存在優(yōu)盤上，把優(yōu)盤插到自己的電腦上進(jìn)行觀看，但有時候，我不想這樣，我就要在別人的電腦上直接觀看。PIW和IW讀取的就是這部電影，PIW表示的是別人電腦上的電影，IW表示優(yōu)盤里的電影。要特別注意了，別人電腦上的電影，會“實時些”，優(yōu)盤上的電影，過幾天看可能就會過時了。從本質(zhì)上說，PIW顯示的是實時的數(shù)據(jù)，IW則是取映象存儲器中的數(shù)據(jù)，輸出也是這樣。模擬量輸入輸出口的地址可以從HW Config中查到，本次使用的CPU 315F2 PN/DP的模擬量輸入地址為272～279，輸出地址為272～275,本次使用的模擬量輸入模塊為4通道輸入，2通道輸出，如果使用1通道電流輸入，則輸入可寫成PIW272，使用1通道電流輸出，則輸出可寫成PQW272，以此類推。 功能模塊FB和FC的區(qū)別如果控制功能不需要保存它自己的數(shù)據(jù)，可以用功能FC來編程。FB可以用來保存數(shù)據(jù)，它有單獨背景數(shù)據(jù)塊，當(dāng)調(diào)用FC時，會需要找全局地址進(jìn)行保存，這樣做不但麻煩而且會造成前面所說的地址重疊。在一些復(fù)雜的工程應(yīng)用中，我們完全可以用FB塊來代替FC塊?？梢灾苯釉L問保存在DB塊中的數(shù)據(jù)，訪問時可以使用絕對地址也可以使用符號地址，復(fù)雜的數(shù)據(jù)可以通過結(jié)構(gòu)化的形式存儲。，DB51是數(shù)據(jù)塊的名稱。如果打開了數(shù)據(jù)塊DB50，則可以省略第一個小數(shù)點前面的數(shù)據(jù)塊編號，當(dāng)然也可以先開打開后訪問，相對而言，前者不容易出錯，建議使用直接訪問數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。FB塊執(zhí)行完后，其DB中保存的數(shù)據(jù)不會丟失。 背景數(shù)據(jù)塊和全局?jǐn)?shù)據(jù)塊的區(qū)別共享數(shù)據(jù)塊又稱全局?jǐn)?shù)據(jù)塊，共享數(shù)據(jù)塊相當(dāng)于C語言中的全局地址，任何函數(shù)塊都可以調(diào)用其內(nèi)部數(shù)據(jù)。背景數(shù)據(jù)塊是則相反，它是FB或SFB運行時的工作存儲區(qū)，創(chuàng)建FB時，必須分配一個背景數(shù)據(jù)塊給它。也只有FB可以隨時地訪問其背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。背景數(shù)據(jù)塊與全局?jǐn)?shù)據(jù)塊的區(qū)別在于，在背景數(shù)據(jù)塊中不可以增加或刪除變量，也不能改變默認(rèn)和實際參數(shù)，這些都是發(fā)生在相關(guān)聯(lián)的FB中。如果增加或刪除默認(rèn)的參數(shù)或變量，必須更新FB所有的背景數(shù)據(jù)塊或者刪除并重新建立。在全局?jǐn)?shù)據(jù)塊中可以增加或刪除變量，也可以改變默認(rèn)或?qū)嶋H參數(shù)[13]。多次使用同一個功能塊時需要調(diào)用不同的背景數(shù)據(jù)塊，可以將這些數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)存放在一個多重背景數(shù)據(jù)塊中，但是需要增加一個管理多重背景的功能塊。 模擬量輸入及參數(shù)值整定壓力傳感器傳回來的壓力信號，經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)換為4～20MA電流信號，給模擬量輸入模塊SM334通過其內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換，以數(shù)字量形式傳送給PLC。數(shù)字量和傳感器的物理量在數(shù)值上并不相等，需要通過一定的轉(zhuǎn)換才能直接使用。本次設(shè)計中模擬量輸入模塊SM334只能讀取020mA的模擬量，而選用的壓力傳感器發(fā)出的為420mA的電流信號，我們想要420mA對應(yīng)數(shù)字量027648，而不是020mA對應(yīng)027648,我們把27648等分成20份（這里只是介紹這種思想，真實的計算并不是這樣），而對于傳感器輸入回來得值是420mA,從4mA開始計值，也就是把27648等分成16份，每mA對應(yīng)1782的值，從上可看出，壓力傳感器即使沒有檢測到壓力時，也會輸出4mA的值，會被模擬量模塊讀取，當(dāng)成4*=，所以我們在程序中先作如下處理，將PIW272轉(zhuǎn)換成雙整形數(shù)，然后再轉(zhuǎn)換成實數(shù)（S7300中沒有直接將整形數(shù)轉(zhuǎn)換成實數(shù)的指令），也就對應(yīng)了輸入模擬量的零值了。然后計算，所以我們將模塊讀入的數(shù)據(jù)，，得到的值就跟420mA所對應(yīng)的真實值基本上一致了。程序如下： 輸入?yún)?shù)整定程序 模擬量輸出及參數(shù)值整定由于被控對象信號的具體要求，使得PLC的輸出信號常需要經(jīng)適當(dāng)處理，按各自要求輸出。在控制系統(tǒng)中，各種控制運算參數(shù)及結(jié)果都是以一定的單位、符號的實際量表示的。而輸出給執(zhí)行機構(gòu)的信號是在規(guī)定范圍內(nèi)的連續(xù)控制信號，如電壓、電流值?？刂屏康挠嬎憬Y(jié)果向?qū)嶋H輸出控制的轉(zhuǎn)換是由模擬量輸出模塊完成的。在整定過程中，需要考慮模擬信號的最大范圍、D/A轉(zhuǎn)換器可容納的最大位值以及系統(tǒng)偏移量的因數(shù)。模擬量的輸出整定是一個線性處理的過程。本次將PID輸出值整定在（0～16384）對應(yīng)（0～50HZ），F(xiàn)C106接收以一個工程單位表示，且標(biāo)定與下限和上限（LO_LIM和HI_LIM）之間的實型輸入（IN），并將其轉(zhuǎn)換為一個整型值。并將結(jié)果寫入OUT。BIPOLAR設(shè)置為0，表示輸入值為單極，整定公式為:OUT=[((INLO_LIM)/(HI_LIMLO_LIM))*(K2K1)]+K1,(K1=,K2=+)即OUT（INT）=IN/27648*27648。 自動控制系統(tǒng)的性能要求現(xiàn)如今，在人們的日常生活中，自動控制系統(tǒng)無處不在，如房間溫度調(diào)節(jié)、濕度調(diào)節(jié)、全自動洗衣機、自動車庫等，他們在一定程度上代替或增強了人類器官的功能[14]。本次設(shè)計的系統(tǒng)為定值控制系統(tǒng)，即系統(tǒng)的給定值已經(jīng)確定后就保持不變，直至操作人員再次調(diào)整它。在恒壓供油系統(tǒng)中，由壓力傳感器傳回來的壓力值就需要恒定?？刂葡到y(tǒng)要求穩(wěn)態(tài)誤差為零或在工程允許的范圍內(nèi)，一個好的自動控制系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)誤差一般在在被控量額定值的2%～5%之內(nèi)。除了穩(wěn)態(tài)誤差滿足規(guī)定的要求外，自動控制系統(tǒng)，還應(yīng)滿足動態(tài)過程的性能要求。自動控制系統(tǒng)被控量變化的動態(tài)特性有以下幾種[15],： 自動控制系統(tǒng)中被控量的動態(tài)特性本次設(shè)計的動態(tài)過程為第二個框圖所示的情況。控制系統(tǒng)的動態(tài)過程不僅要是穩(wěn)定的，并且希望過渡時間（又稱調(diào)整時間）越短越好，震蕩幅度越小越好，衰減的越快越好[16]。 模塊化編程簡介STEP 7為程序設(shè)計者提供了三種編程結(jié)構(gòu)，分別為線性化、模塊化和結(jié)構(gòu)化，本次設(shè)計的程序結(jié)構(gòu)為模塊化程序結(jié)構(gòu)。模塊化編程是把一項控制任務(wù)分成若干個獨立任務(wù)的程序塊，并放在不同的功能（FC）、功能塊（FB）中，在主程序中調(diào)用相關(guān)塊。調(diào)用完成后返回調(diào)用點，繼續(xù)執(zhí)行主程序。功能（FC）和功能塊（FB）本質(zhì)上是劃分為塊的現(xiàn)行編程。模塊化編程各個程序塊互不干擾需要什么功能時才調(diào)用相關(guān)的功能塊，防止CPU空閑運行，提高了CPU的利用效率。組織塊OB1是循環(huán)執(zhí)行的程序，新建項目時系統(tǒng)自動生成空的OB1。在SIMATIC管理器中雙擊OB1圖標(biāo)后進(jìn)入編輯器窗口，可以用“VIEW”菜單命令選擇編程語言。在油泵控制程序中多次調(diào)用FB和FC來實現(xiàn)對油泵的控制。 程序結(jié)構(gòu)圖 程序結(jié)構(gòu)圖：本次設(shè)計結(jié)構(gòu)由啟動程序、主程序和中斷程序模塊構(gòu)成的，啟動組織塊OB100，循環(huán)執(zhí)行組織塊OB1，時間中斷組織塊OB35。共享數(shù)據(jù)塊DB1存放MM440報文，DB52，DB51存放MODBUS數(shù)據(jù)，DB50存放接收到的數(shù)據(jù)。其它DB為背景數(shù)據(jù)塊。循環(huán)中斷OB35主要完成模擬量的采樣和輸出，其采樣周期可以自行設(shè)定。此外PID運算應(yīng)置于OB35中。OB1的循環(huán)執(zhí)行時間為150ms，OB35循環(huán)中斷執(zhí)行時間為200ms。 主要程序流程圖系統(tǒng)從停止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)入運行狀態(tài)時，都會自動調(diào)用一次OB100完成初始化任務(wù)，然后操作系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行OB1，OB1執(zhí)行完成后，操作系統(tǒng)再次啟動OB1。主程序OB1即循環(huán)處理的用戶程序。循環(huán)程序處理是PLC中的“常規(guī)”程序處理。如果使用了由事件控制的程序處理，通常只是將其作為主程序的補充。當(dāng)CPU前面板的模式選擇器開關(guān)設(shè)置為RUN或RUNP，CPU才處理主程序。 OB1程序流程圖 FC1程序流程圖 FC2程序流程圖本次設(shè)計中PLC作為從站，主站STM32的發(fā)出指令，PLC根據(jù)STM32發(fā)出的指令進(jìn)行響應(yīng)，主要是在接受到的數(shù)據(jù)后，判斷是否是給自己的數(shù)據(jù)。把對方的數(shù)據(jù)接收過來進(jìn)行CRC校驗，如果為0，則為數(shù)據(jù)正確，傳輸過程中數(shù)據(jù)未丟失。并判斷傳輸過來數(shù)據(jù)的地址標(biāo)識符，判斷是否為自己的數(shù)據(jù)，不是自己的數(shù)據(jù)直接清空接收緩存區(qū)，并不做任何響應(yīng)。是自己的數(shù)據(jù)則將數(shù)據(jù)接收到指定的數(shù)據(jù)區(qū)，同時啟動發(fā)送功能，發(fā)送相應(yīng)的返回數(shù)據(jù)給主站，表示接收成功[17]。 FC6程序流程圖 關(guān)鍵程序設(shè)計1．本次設(shè)計既能面板控制也能HMI控制；在面板控制和HMI控制下，又有手動和自動功能，采用SR觸發(fā)器來實現(xiàn)此功能。限幅控制程序的控制任務(wù)為：低于下限泵全速運行，高于下限低于上限泵進(jìn)行PID調(diào)速，高于上限泵停止運行。上限和下限根據(jù)現(xiàn)場控制要求進(jìn)行設(shè)定。壓力傳感器傳回來的數(shù)值，往往由于外界的干擾，反應(yīng)給PLC，PLC如果用這種干擾值進(jìn)行計算，將會給系統(tǒng)帶來很大影響，以下將介紹軟件濾波的方法。首先將壓力傳感器讀回來的數(shù)值進(jìn)過輸入整定，傳給中間變量MW9，然后進(jìn)過FC105進(jìn)行工程量轉(zhuǎn)換，存儲在浮點型變量MD10，將MD10經(jīng)過FB1進(jìn)行濾波處理。在濾波處理子程序FB1中，將最近十次壓力數(shù)據(jù)保存在DB塊中，每個掃描周期進(jìn)行更新以確保是最新的十個數(shù)，然后，將十個數(shù)相加求平均完成模擬量濾波。 變量聲明表對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗。接收到的數(shù)據(jù)根據(jù)地址標(biāo)識符判斷是否是本站數(shù)據(jù)，并判斷接收到的數(shù)據(jù)CRC校驗碼是否為0 ,，是0表示接收的信息幀正確無誤，兩者皆正確，將接收緩沖區(qū)（DB51）中的數(shù)據(jù)移到指定的地址區(qū)（DB50）。同時觸發(fā)發(fā)送標(biāo)志，發(fā)送數(shù)據(jù)給主站，表示接收成功。不是本站數(shù)據(jù)，直接清空接收緩沖區(qū)（DB51）。復(fù)位發(fā)送完成標(biāo)志位[18]。具體程序請參考附錄。第五