FC-Programmierung - PDF 免费下载

本培训资料适用于以下 SCE 教育培训产品 SIMATIC 控制系统 SIMATIC ET 200SP Open Controller CPU 1515SP PC F 和 HMI RT SW 订货号 :6ES7677-2FA41-4AB1 SIMATIC ET 200SP Distributed Controller CPU 1512SP F-1 PN Safety 订货号 :6ES7512-1SK00-4AB2 SIMATIC CPU 1516F PN/DP Safety 订货号 :6ES7516-3FN00-4AB2 SIMATIC S7 CPU 1516-3 PN/DP 订货号 :6ES7516-3AN00-4AB3 SIMATIC CPU 1512C PN( 带软件和 PM 1507) 订货号 :6ES7512-1CK00-4AB1 SIMATIC CPU 1512C PN( 带软件 PM 1507 和 CP 1542-5 (PROFIBUS)) 订货号 :6ES7512-1CK00-4AB2 SIMATIC CPU 1512C PN( 带软件 ) 订货号 :6ES7512-1CK00-4AB6 SIMATIC CPU 1512C PN( 带软件和 CP 1542-5 (PROFIBUS)) 订货号 :6ES7512-1CK00-4AB7 SIMATIC STEP 7 培训软件 SIMATIC STEP 7 Professional V14 SP1 - 单独许可证订货号 :6ES7822-1AA04-4YA5 SIMATIC STEP 7 Professional V14 SP1-6 套课堂许可证包订货号 :6ES7822-1BA04-4YA5 SIMATIC STEP 7 Professional V14 SP1-6 套升级版许可证包订货号 :6ES7822-1AA04-4YE5 SIMATIC STEP 7 Professional V14 SP1-20 件套学生许可证订货号 :6ES7822-1AC04-4YA5 请注意, 必要时会使用后续培训产品代替本培训产品可通过以下网页获得最新的 SCE 可用培训产品概览 :siemens.com/sce/tp 培训课程如需了解各地的 Siemens SCE 培训课程, 请联系当地的 SCE 联系人 siemens.com/sce/contact 有关 SCE 的其它信息 siemens.com/sce 使用说明通用型自动化解决方案 - 全集成自动化 (TIA) 的培训资料属于西门子自动化教育合作项目 (SCE), 专门用于公共教育机构和研发机构的培训 Siemens AG 对其内容不承担任何担保责任本资料仅可用于 Siemens 产品 / 系统的首次培训即允许全部或部分复印本资料并当面转交给培训人员, 令其在培训框架范围内使用允许在公共培训和进修场合出于培训目的转发复制本资料或传播其内容可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 2

例外情况需经 Siemens AG 的书面许可联系人 : Roland Scheuerer 先生 roland.scheuerer@siemens.com 违者须承担赔偿损失责任保留包含翻译在内的所有权利, 尤其针对申请专利或实用新型登记注册时的权利严禁用于工业客户培训课程我们绝不允许该资料用于商业目的感谢德累斯顿工业大学, 特别是 Leon Urbas 教授 ( 工程博士 ) 以及 Michael Dziallas 工程公司和全体人员对本 SCE 培训资料制作过程的支持可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 3

目录 1 目标... 4 2 前提条件... 4 3 所需的硬件和软件... 5 4 理论... 6 4.1 模拟信号... 6 4.2 测量变换器... 7 4.3 模拟模块 A/D 转换器... 7 4.4 SIMATIC S7-1500 的数据类型... 8 4.5 读入 / 分配模拟值... 9 4.6 模拟值标准化... 10 5 任务要求... 11 6 规划... 11 6.1 输送带速度模拟控制... 11 6.2 技术示意图... 12 6.3 分配表... 13 7 结构化的逐步式引导指南... 14 7.1 取回一个现有项目... 14 7.2 创建功能 MOTOR_SPEEDCONTROL... 16 7.3 组态模拟输出通道... 23 7.4 为变量表格扩展模拟信号... 24 7.5 在组织块中调用块... 25 7.6 保存程序并编译... 28 7.7 加载程序... 29 7.8 观测程序块... 30 7.9 项目归档... 32 8 检查清单... 33 9 练习... 34 9.1 任务要求 - 练习... 34 9.2 技术示意图... 35 9.3 分配表... 36 9.4 规划... 36 9.5 检查清单 - 练习... 37 10 更多相关信息... 38 可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 3

SIMATIC S7-1500 的模拟值 1 目标本章学习的是如何利用博途 (TIA Portal) 编程工具在 SIMATIC S7-1500 上处理模拟值该课程单元介绍了模拟信号的采集和处理方法, 并逐步讲解了对 SIMATIC S7-1500 中的模拟值进行写访问和读访问的方法可以使用第 3 章所述的 SIMATIC S7 控制器 2 前提条件本章的基础是 SIMATIC S7 CPU1516F-3 PN/DP 的 IEC 定时器和计数器为完成本章的学习, 您可能需要重新温习如下项目 :032-300 IEC Timers and Counters.zap13 可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 4

3 所需的硬件和软件 1 工程组态站 : 硬件和操作系统是工程组态站的前提 ( 更多信息参见博途 (TIA Portal) 安装 DVD 里的自述文件 ) 2 博途 (TIA Portal) 中的 SIMATIC STEP 7 Professional 软件 V13 及以上版本 3 控制器 SIMATIC S7-1500/S7-1200/S7-300, 例如 CPU 1516F-3 PN/DP 固件 V1.6 及以上版本, 带存储卡和 16DI/16DO 以及 2AI/1AO 提示 : 数字输入端和模拟输入 / 输出端应布线至开关面板 4 工程组态站和控制器之间的以太网连接 1 工程组态站 2 SIMATIC STEP 7 Professional( 博途 ), V13 及以上版本 4 以太网连接 3 控制器 SIMATIC S7 开关面板可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 5

4 理论 4.1 模拟信号二进制信号只能采用电压存在 +24V 和电压不存在 0V 两种信号状态, 与其相比, 模拟信号可采用特定范围内任意多的值模拟值编码器的典型示例就是电位计可调节旋钮位置设置任意阻值, 直至达到最大值下面是控制技术中模拟变量的一些示例 : - 温度 -50... +150 C - 流量 0... 200l/min - 转速 -500... +50 rpm - 等可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 6

4.2 测量变换器使用测量变换器, 可将这些变量转变成电压电流或电阻例如采集转速时, 可通过测量变换器将 500... 1500 rpm 范围内的转速转换为 0... +10V 范围内的电压测得转速为 865 rpm 时, 测量变换器换算出的电压值为 + 3.65 V 500 865 1500 U/min rpm 365 1000 rpm U/min 10V 10V: V : 1000 1000 U/min rpm = 0.01 0,01 V/rpm V/U/min 365 rpm x 0.01 V/rpm = 3.65V 365 U/min x 0,01 V/U/min = 3,65 0 V +10V +10 V 4.3 模拟模块 A/D 转换器这些转换而来的电压电流或电阻与模拟模块相连, 信号在该模块中进行数字化处理, 然后才能在 PLC 中接受进一步处理使用 PLC 处理模拟变量时, 应将已读取的电压电流或电阻值转换为数字化信息模拟值被转换为位模式该转换即被称为模拟 - 数字转换 (A/D 转换 ) 也就是说, 例如将 3.65 V 的电压值以一串二进制数字的方式保存下来对于 SIMATIC 产品来说这种转换的结果始终为一个 16 位的值模拟输入模块中内置的 ADC( 模拟 - 数字转换器 ) 可对采集而来的模拟信号进行数字化处理, 并使其值的形式接近阶梯形曲线 ADC 最重要的参数就是其分辨率及转换速度 U 1: 模拟值 2: 数字值可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 7

用于数字表达的二进制数位越多, 分辨率越高例如, 如果针对电压范围 0... +10V 只有 1 位可用, 那么只能显示所测量电压是在 0... +5V 还是 +5V... +10V 之间而如果是 2 位, 则该范围可被划分为四个单独区域 :0... 2.5 / 2.5... 5 / 5... 7.5 / 7.5... 10V 在控制技术中, 通常采用 8 位或 11 位的 A/D 转换器此时,8 位可提供 256 个单独区域, 而 11 位的分辨率可达到 2048 个单独区域 0A/0V 20mA/10V 11 位 10 V : 2048 = 0.0048828 可以识别出 <5mV 的电压差异 2048 4.4 SIMATIC S7-1500 的数据类型在 SIMATIC S7-1500 中有许多不同的数据类型, 可表达不同的数据格式下表列出了基本数据类型数据类型大小 ( 位 ) 范围常量输入示例 Bool 1 0 至 1 TRUE FALSE 0 1 Byte 8 16#00 至 16#FF 16#12 16#AB Word 16 16#0000 至 16#FFFF 16#ABCD 16#0001 DWord 32 16#00000000 至 16#FFFFFFFF 16#02468ACE Char 8 16#00 至 16#FF A r @ Sint 8-128 至 127 123-123 Int 16-32,768 至 32,767 123-123 Dint 32-2,147,483,648 至 2,147,483,647 123-123 USInt 8 0 至 255 123 Ulnt 16 0 至 65,535 123 UDInt 32 0 至 4,294,967,295 123 Real 32 +/-1.18 x 10-38 至 +/-3.40 x 10 38 123.456-3.4-1.2E+12 3.4E-3 LReal 64 +/-2.23 x 10-308 至 +/-1.79 x 10 308 12345,123456789-1.2E+40 Time 32 T#-24d_20h_31 m_23s_648ms 至 T#24d_20h_31 m_23s_647ms 保存为 :-2,147,483,648 ms 至 +2,147,483,647 ms String 变量字节大小 :0 至 254 个字符 ABC T#5m_30s 5#-2d T#1d_2h_15m_30x_45ms 提示 : 在模拟值处理中, 数据类型 INT 和 REAL 扮演着重要的角色, 因为读入的模拟值作为 16 位整数以 INT 格式存在, 而 INT 存在舍入误差, 所以当需要进一步精确处理时, 只能使用浮点数 REAL 可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 8

4.5 读入 / 分配模拟值模拟值将作为字信息读入或输出至 PLC 访问这些字信息时需借助操作数, 例如 : %IW 64 模拟输入字 64 %OW 64 模拟输出字 64 每个模拟值 ( 通道 ) 均占用一个输入字或输出字格式为 INT, 即一个整数输入字或输出字的寻址取决于设备概览中设置的寻址方式例如 : 第一个模拟输入端的地址为 %IW 64, 第二个模拟输入端的地址为 %IW 66, 第三个模拟输入端的地址为 %IW68, 第四个模拟输入端的地址为 IW70, 第五个模拟输入端的地址为 IW72, 第六个模拟输入端的地址为 IW74, 第七个模拟输入端的地址为 IW76, 第八个模拟输入端的地址为 IW78 第一个模拟输出端的地址为 %QW 64, 第二个模拟输出端的地址为 %QW 66, 第三个模拟输出端的地址为 %QW68, 第四个模拟输出端的地址为 QW70 可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 9

用以在 PLC 中进行进一步处理的模拟值转换对于模拟输入端和模拟输出端都是相同的数字化值域如下所示 : 0A/0V 10mA/5V 20mA/10V 模拟值标称范围 13824 27648 用以在 PLC 中进行进一步处理的数字化的值通常, 这些数字化的值必须通过在 PLC 中的进一步处理, 实现标准化 4.6 模拟值标准化如果有某个模拟输入值作为数字化的值应该位于 +/- 27648 的范围内, 通常需对其进行标准化, 从而使该数值符合过程中的物理变量同样, 仅当预设有标准化值, 且该值在之后仍能缩放为 +/- 27648 的输出值时, 通常才能进行模拟输出在博途 (TIA Portal) 中, 要进行标准化和缩放, 需基于已完成的模块或算数运算为精确执行这一步骤, 必须将需要进行标准化的值转换为数据类型 REAL, 从而尽量减少舍入误差可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 10

5 任务要求在本章节中, 应为章节 SCE_ZH_032-300 IEC 定时器和计数器中的程序扩展出用于模拟控制输送带速度的功能 6 规划输送带速度模拟控制的编程可通过 SCE_ZH_032-300 IEC 定时器和计数器项目的扩展功能 : MOTOR_SPEEDCONTROL [FC10] 来实现必须先取回该项目, 然后才能添加该功能在组织块 Main [OB1] 中调用 MOTOR_SPEEDCONTROL [FC10] 功能并互连输送带电机的控制必须更改为 Q3( 输送带电机 -M1 可变转速 ) 6.1 输送带速度模拟控制应在功能 MOTOR_SPEEDCONTROL [FC10] 的一个输入端上预设转速, 单位为每分钟转数, 范围为 +/- 50 rpm 此处的数据类型为 32 位浮点数 (Real) 在该功能中应首先检查转速额定值是否在正确的输入范围 +/- 50 rpm 之内如果转速额定值在 +/- 50 rpm 范围之外, 则应在输出端上输出转速调整值 0, 数据类型为 16 位整数 (Int) 为该功能的反馈值 (Ret_Val) 分配值 TRUE (1) 如果转速预设值在 +/- 50 rpm 范围之内, 则该值应首先被标准化至 0 1 的范围, 然后作为在模拟输出端上输出的转速调节值, 缩放为 +/- 27648 的范围, 数据类型为 16 位整数 (Int) 输出端与信号 -U1( 电机在两个方向上的转速调节值 +/-10V 相当于 +/- 50 rpm) 互连可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 11

6.3 分配表在该任务中需要使用以下信号作为全局操作数 DI 类型标号功能 NC/NO I 0.0 BOOL -A1 发出紧急停机 ok 报警 NC I 0.1 BOOL -K0 机组接通 NO I 0.2 BOOL -S0 手动 (0)/ 自动 (1) 模式选择开关手动 = 0 自动 = 1 I 0.3 BOOL -S1 自动模式启动按钮 NO I 0.4 BOOL -S2 自动模式停止按钮 NC I 0.5 BOOL -B1 柱体 -M4 已驶入传感器 NO I 1.0 BOOL -B4 滑道已占用传感器 NO I 1.3 BOOL -B7 部件位于输送带末端传感器 NO DO 类型标号功能 Q 0.2 BOOL -Q3 输送带电机 -M1 可变转速 QW 64 BOOL -U1 电机在两个方向上的转速调节值 +/-10V 相当于 +/- 50 rpm 分配表的缩写说明 DI 数字输入 DO 数字输出 AI 模拟输入 AO 模拟输出 I 输入 Q 输出 NC Normally Closed( 常闭触点 ) NO Normally Open( 常开触点 ) 可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 13

7 结构化的逐步式引导指南以下是帮助您实现规划的引导指南如果您已经充分了解, 只需要使用带标号的步骤标题作为参考否则, 则需要遵从引导指南以下步骤中的详细说明 7.1 取回一个现有项目为章节 SCE_ZH_032-300 IEC 定时器和计数器 _S7-1500 中的 032-300 IEC Timers and Counters.zap13 项目进行功能扩展之前, 需要先将此项目取回为了取回现有项目, 必须在项目视图中通过项目 (Project) 搜索相应的压缩文件包然后用打开 (Open) 确认您的选择 ( 项目取回选择一个.zap 文件包打开 ) 接下来可以选择用于保存取回项目的目标目录用确定 (OK) 按钮确认您的选择 ( 目标目录确定 ) 可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 14

7.2 创建功能 MOTOR_SPEEDCONTROL 选择 CPU 1516F-3 PN/DP 的程序块 (Program blocks) 文件夹并点击添加新块 (Add new block), 从而在此处新建一个功能 ( CPU_1516F [CPU 1516F-3 PN/DP] 添加新块 ) 在接下来的对话框中选择并用以下名称命名新块 : MOTOR_SPEEDCONTROL 将语言 (Language) 设置为 FBD 并手动分配编号 (Number) 10 勾选新建并打开 (Add new and open) 现在, 单击确定 (OK) ( 名称 :MOTOR_SPEEDCONTROL 语言 :FBD 编号 :10 手动新建并打开确定 ) 可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 16

在此处创建所显示的本地变量及注释, 并将 Return 变量的数据类型从 Void 改为 Bool ( Bool) 提示 : 注意, 请使用正确的数据类型在第一个网络中插入一个赋值并在其前面插入一个与将简单指令 (Basic instructions) 中的比较器 (Comparator operation) - 小于等于拖至与运算的第一个输入端 ( 简单指令比较器 CMP<=) 可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 17

将转换器 (Conversion operation) - SCALE_X 拖进网络 2, 使转速额定值从标准化的 +/- 1 缩放为模拟输出的范围 +/-27648 ( 简单指令转换器 SCALE_X) 之后如图所示, 将网络 3 中的触点与变量和本地变量互连 SCALE_X 中的数据类型自动变为 Real 或 Int 可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 20

在第四个网络中插入一个赋值然后从简单指令 (Basic instructions) 中的移动 (Move operations) 文件里, 将 MOVE 命令拖至该赋值之前 ( 简单指令移动 MOVE) 如图所示, 将网络 4 中的触点与变量和本地变量互连如果转速额定值不在 +/- 50 rpm 范围内, 则在模拟输出端上输出值 0, 并为 MOTOR_SPEEDCONTROL 功能的反馈值 (Return) 分配值 TRUE 可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 21

7.5 在组织块中调用块双击打开组织块 Main [OB1] 为 OB1 的本地变量添加临时变量 Motor_speed_monitoring_Ret_Val 只有执行了该操作, 才能对 MOTOR_SPEEDCONTROL 功能进行互连 ( Temp Motor_speed_monitoring_Ret_Val Bool) 可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 25

8 检查清单编号说明已检查 1 编译成功完成且没有出现错误报警 2 加载成功完成且没有出现错误报警 3 接通机组 (-K0 = 1) 气缸已驶入 / 反馈已激活 (-B1 = 1) 紧急停机 (-A1 = 1) 未激活自动模式 (-S0 = 1) 未按下自动模式停止按钮 (-S2 = 1) 短暂按下自动模式启动按钮 (-S1 = 1) 滑道已占用传感器已激活 (-B4 = 1) 之后接通输送带电机 M1 可变转速 (-Q3 = 1) 并保持激活状态转速在转速额定值 +/- 50 rpm 的范围内 4 输送带末端传感器已激活 (-B7 = 1) -Q3 = 0(2 秒后 ) 5 短暂按下自动模式停止按钮 (-S2 = 0) -Q3 = 0 6 激活紧急停机 (-A1 = 0) -Q3 = 0 7 手动模式 (-S0 = 0) -Q3 = 0 8 关闭机组 (-K0 = 0) -Q3 = 0 9 柱体未驶入 (-B1 = 0) -Q3 = 0 10 项目成功归档可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 33

9 练习 9.1 任务要求 - 练习在该练习中还应额外创建 MOTOR_SPEEDMONITORING [FC11] 功能实际值作为模拟值提供给 -B8( 电机的转速实际值传感器 +/-10V 相当于 +/- 50 rpm) 使用, 并可在 MOTOR_SPEEDMONITORING [FC11] 功能的一个输入端上进行查询此处的数据类型为 16 位整数 (Int) 在该功能中首先将转速实际值标准化为 +/-1 的范围, 数据格式为 32 位浮点数 (Real) 将已标准化的转速实际值缩放为每分钟的转数 ( 范围 :+/- 50 rpm,32 位浮点数 (Real)), 并提供给一个输出端使用以下四个极限值可以作为 32 位浮点数 (Real) 分配给块输入端, 以便在功能中对其进行监控 : 转速 > 故障转速最大极限值转速 > 警告转速最大极限值转速 < 警告转速最小极限值转速 < 故障转速最小极限值如果超出或低于极限值, 则为相应的输出位分配值 TRUE (1) 如果存在故障, 则触发功能块 MOTOR_AUTO [FB1] 的断电保护可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 34

9.3 分配表在该任务中需要使用以下信号作为全局操作数 DI 类型标号功能 NC/NO I 0.0 BOOL -A1 发出紧急停机 ok 报警 NC I 0.1 BOOL -K0 机组接通 NO I 0.2 BOOL -S0 手动 (0)/ 自动 (1) 模式选择开关手动 = 0 自动 = 1 I 0.3 BOOL -S1 自动模式启动按钮 NO I 0.4 BOOL -S2 自动模式停止按钮 NC I 0.5 BOOL -B1 柱体 -M4 已驶入传感器 NO I 1.0 BOOL -B4 滑道已占用传感器 NO I 1.3 BOOL -B7 部件位于输送带末端传感器 NO IW64 BOOL -B8 电机转速实际值传感器 +/-10V 相当于 +/- 50 rpm DO 类型标号功能 Q 0.2 BOOL -Q3 输送带电机 -M1 可变转速 QW 64 BOOL -U1 电机在两个方向上的转速调节值 +/-10V 相当于 +/- 50 rpm 分配表的缩写说明 DI 数字输入 DO 数字输出 AI 模拟输入 AO 模拟输出 I 输入 Q 输出 NC Normally Closed( 常闭触点 ) NO Normally Open( 常开触点 ) 9.4 规划请独立自主地规划并实施具体任务要求可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 36

9.5 检查清单 - 练习编号说明已检查 1 编译成功完成且没有出现错误报警 2 加载成功完成且没有出现错误报警 3 接通机组 (-K0 = 1) 柱体已驶入 / 反馈已激活 (-B1 = 1) 紧急停机 (-A1 = 1) 未激活自动模式 (-S0 = 1) 未按下自动模式停止按钮 (-S2 = 1) 短暂按下自动模式启动按钮 (-S1 = 1) 滑道已占用传感器已激活 (-B4 = 1) 之后接通输送带电机 M1 可变转速 (-Q3 = 1) 并保持激活状态转速在转速额定值 +/- 50 rpm 的范围内 4 输送带末端传感器已激活 (-B7 = 1) -Q3 = 0(2 秒后 ) 5 短暂按下自动模式停止按钮 (-S2 = 0) -Q3 = 0 6 激活紧急停机 (-A1 = 0) -Q3 = 0 7 手动模式 (-S0 = 0) -Q3 = 0 8 关闭机组 (-K0 = 0) -Q3 = 0 9 柱体未驶入 (-B1 = 0) -Q3 = 0 10 转速 > 故障转速最大极限值 -Q3 = 0 11 转速 < 故障转速最小极限值 -Q3 = 0 12 项目成功归档可供培训或研发机构自由使用 Siemens AG 2017 保留所有权利 37