SIEMENSPLC标准功能块开发的实例应用.pdf

第 2期 总第 1 7 7期 2 0 1 3年 4月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI CAL ENGI NE ERI NG AUT0MAT1 N NO ． 2 Ap r ． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 3 0 2 - 0 1 6 1 0 3 S I E ME NS P L C标准功能块开发 的实例应用 梁 彤 太钢工程技术有 限公 司，山西 太原0 3 0 0 0 9 摘要 主要介绍 了S I E ME N S P L C F C ／ F B标准功 能块 的编译过 程、实例应 用和开发 的必要性 ，以便 能更好 地服 务干广 大基 础 自动化的编程人 员。 关键词 P L C；标准功能块；开发 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 A 0 引言 P L C是可编程控制器的简称 ， 是 目前应用最广泛 的基础 自动化装置 ， 其应用领域覆盖了过程工业 、 制造 业和机 电一体化设备， 并在不 同的应用规模上都获得 了较好 的性能价格 比。S I E ME NS P L C S 7 3 0 0 ／ 4 0 0 则更是在中国的冶金行业得到了广泛应用， 本文结合 自己的编程体会谈谈 2个实例的应用 。 1 可 分 配参数 的功 能块 很多情况下， 尤其是针对一个大的工艺系统 ， 编程 人员要想清晰 自己的逻辑思维， 同时方便于 以后的生 产调试及维护 ， 首先应简化程序结构 ， 即对生产设备和 控制功能加以分类整理。在工业过程 中， 按设备类别 可分为高压风机 、 互为备用 自投 的低压风机 、 水泵 、 带 予警铃 的输送机 、 双向旋转 阀、 烟道挡板及各单 双 动 作的气动阀等 ； 按启动方式 可分为直接启 动、 软启 动、 变频启动等； 按数据处理功 能的不同分 为带延时报警 输出的模拟量处理、 流量累积 、 设定值公式计算 、 检测 值 N 秒 N 次取平均值 、 检测值提取最大或最小值 等。 然后对这些设备和功能分别建立通用的可分配参数的 功能块 F C 、 F B 。这些块的输人输 出使用形式参数 ， 调用时则赋予实际参数。上述两种功能块的区别在于 调用时是否有参数的传递 ， 而其内部功能却没有变化 。 如果有一些变量在块调用结束后还需要保持原值 ， 则 必须被存储 为静态变量， 而静态变量 只能被用于 F B 块中， 如西门子的 P I D调节块 F B 4 1 ， 它们拥有 自己独 立的背景数据块 。其特点是这些块只需生成一次 ， 只 在用户存储器中保存一次 ， 却可以被程序无限次调用 。 2 功能块的应用 2 ． 1 提 取 最 大值 以活性炭法烟气脱硫脱硝工艺为例说明最大值 的 提取。从安全生产的角度出发 ， 内部充满活性炭 的吸 附塔的温度监测至关重要， 每座塔沿垂直方向分左右 共设置有上 、 中、 下 6支热电偶温度检测装置 ， 每支热 电偶沿水平方向采用 了 8点检测模式， 即每座塔共计 有 4 8个温度检测点 ， 当其 中有一个点超越 温度上 限 时， 系统停机。为缩减程序的循环时间， 没有必要对每 个温度检测点都进行越 限判定， 同时， 在总貌画面上， 为方便操作工监控， 程序设计了 8点温度最高值筛选 的 F C标准功能块 ， 即每座塔只显示一个最高 的温度 点进行越 限红色 闪烁报警。当然在 吸附塔 温度画面 上 ， 6座吸附塔共计 2 8 8 个温度点都有独立体现 ， 并且 可按 3 O ℃一分段由浅至深予以不同的色彩显示 ， 在热 负荷试车时， 非常直观地反映出了 6座吸附塔 内活性 炭的升温顺序及升温速率。该功能块的具体建立过程 如下 。 1 首先定义临时变量， 提取最 大值块 的变量声 明见表 1 。 2 用语句表 S T L编程如下 L I N1 L I N2 R J C N A0 0 L I N1 T TMP D1 J u A0 1 收稿 日期 2 O 1 2 0 9 1 8 ；修回 日期 2 0 1 2 1 0 2 0 作 者简介 ；梁彤 1 9 6 9 一 ，女 ，湖南涟源人 ，工程师 ，本科 ，主要从事 自动化仪表的设计。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 2 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 3年 第 2期 AO OT TMP D1 A0 1L TMPD1 L I N3 一 R J CN A0 2 J U A 0 4 AO ZT TMP Dl A0 4 l L T MP D1 L l N4 R J CN A05 J U A0 6 AO 5t T TMPD1 A0 6 L TM P D1 L I N5 一 R J CN A07 J U A0 8 A0 7T TMPD1 A0 8L TMPD1 L l N6 R J CN A0 9 J U A1 0 AO 9；T TMPD1 A1 O；L TMPD1 L I N7 R J CN All J U A1 2 A1 1 t T TMPDl A1 2 t L TMPD1 L 1 N8 R J CN A1 3 L TMP D1 T 0UT J U A1 4 A1 3T 0UT A1 4BE 表 1 提 取最 大值 块的变量声明表 参数类型 名称 数据类型 注 释 I N 1 N1 R e a l 温度测点 1 I N 1 N2 R e a l 温度测点 2 I N I N3 R e a l 温度测点 3 I N I N4 R e a l 温度测点 4 I N 1 N5 R e a l 温度测点 5 I N I N6 R e l l l 温度测点 6 I N I N7 R e a l 温度测点 7 I N I N8 R e a I 温度测点 8 OUT 0UT R e a l 所测温度最 大值 I N 一0UT TEMP TMP D1 Re a l RETURN 广 丁 酉 H l F A P A l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年第 2期 梁彤 S I E ME NS P L C标 准功能块开发的 实例 应用 l 6 3 A S E L E C T AN L S 5 T3 0S S D TI MER1 A TI MER1 FP TEMP1 0 A TI MER1 AN TI M ER3 L L0A Dl_ T 2 S E TI MER2 A UN1 T __ RUN FN TEM P2 R Cn R TI M ER2 R TI MER3 R TEMP4 A TI MER1 AN TI MER2 L S 5 T 1 S S E TI M ER3 A TI M ER1 A TI MER3 J C J KK0 A TI M ER1 A I N1 F P TEMP3 CU Cn L Cn T TMPD0 N0P O J U J KK1 J KK0 。 A L TM PDO L PULS ENo I FP TEM P 4 L S 5 T1 0 S S E TI MER4 J KK1 t A T I ME R4 I L - ． s T OP A TI M ER3 R Cn 3 调用该功能块， 赋予如下实际参数 CALL F C 1 1 3 I N1 t I 2 6 ． 5 PULS E ． _ No l 3 UNI T R UN 1 4 9 ． 1 S E L E C T- AN 一D B 5 ． DB X6 O ． 6 TI M ER1 t T1 3 0 0 TI MER2， T1 3 0 1 LOAD_T 2 t S 5 T5 S TI M ER3 一 T1 3 0 2 TI MER4 T1 3 0 3 Cn l C6 I L ．_S T0P t DB3 3 ． DBX0 ． 4 TM P D0 DB 3 3 ． DBW 1 0 0 TEMP1 DB3 3 ． DBX0． 0 TEMP 2 DB3 3 ． DBX0 ．1 TEM P 3 I DB3 3 ． DB X0 ．2 TEM P 4 DB3 3 ． DBX0 ．3 褒 2 欠速打滑判定块 的变量声明表 参数类型 名称 数据类 型 注释 l N I N1 B o o l 测速信号 I N P UL S E _ No I n t 脉 冲数设定 I N UNI T J UN B o o l 设备运行状态 I N S E L E C T _ AN B o o l 是 否参与设备停机联锁 I N TI ME R 1 Ti me r 定时器 I N TI ME R 2 Ti me r 定时器 I N L Op T2 S S T i me 采样周期 I N TI ME R 3 Ti me r 定时器 I N Tl ME R 4 Ti me r 定时器 I N Cn C o u n t e r 计数器 OUT I L S TO P B o o l 控制联锁停机 l N一 0UT TM PD0 I nt l Nl_ OUT TEMP1 Bo o l I N一 0UT TEMP2 Bo ol I N OUT TEMP3 Bo ol I N OUT TEMP 4 Bo ol TEM P RETURN 这段程序的定义即为设备稳定运行 3 0 S 后 ， 如果 接线开关在 5 s 内所产生的脉冲数小于 3 个 ， 则视设备 为打滑欠速， 保持 1 0 s的控制输 出用 于联锁停机。对 于不同的设备， 调试人员只需修改 P UL S E No和 L O AD _ T 2这两个变量的实际参数赋值即可。 3结束语 大多数常规用到的控制设备都非常适合于建立标 准功能块， 比如类似皮带输送机等设备在启动之前 ， 出 于安全考虑 ， 通常都要求在现场先进行响铃警告， 及时 提醒员工规避风险， 设定时间后 ， 再行启 动电机 ， 这样 可以将两个设备的控制打包到一个 F C块 中。综上所 述 ， 建立在 F C ／ F B标准功能块上的程序框架， 可使所 编制的程序精干利落、 条理清晰、 易读易懂、 更易于逻 辑错误的查找 ， 值得广大编程人员进行不断的 自行开 发和利用。 英文摘要转第 1 6 6页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 6 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 3年第 2 期 实际运行投入前 ， 主要进行 了直线行驶实验 和恒 速行驶实验 。当摊铺机行驶速度达到设定值 5 mi n 后才开始记录行驶速度 、 行驶距离 ， 直线行驶实验结果 见表 1 。恒速行驶结果见表 2 。 1 ． 鍪 0 ． 窭 o - 善0 ． 0 ． 厂 、 ＼ 、 ～ | l ／ ／ f 0 0 ．1 0． 2 0 ．3 0． 4 0 ． 5 磷由 仿 真时 间／ s 图 5 行驶控制 系统仿真结果 表 l 直线行驶 实验 结果 序号 设定速度 m／ mi n 行 驶距离 m 行驶偏 移 m 相对偏移 1 2 1 O 0 0 ． 1 2 O ． 1 2 3 3 1 O O 0 ． 1 5 0． 1 5 4 4 1 0 O 0 ． 2 4 0 ． 2 4 5 5 1 O O 0 ． 4 0 O ． 4 O 6 6 1 0 0 O ． 4 8 0 ． 4 8 测试结果表明 ， 改造后 的行驶控制系统具有较好 的精度和稳定性 ， 满足了现 场的施工要求。 5 结论 在原有机械、 液压系统保持不变的基础上， 重新设 计了摊铺机行走电气控制系统， 采用了高可靠性的 P L C 作为主控制器 ， 通过输 出 P WM 信号给 4个 比例 电磁 阀来 实现摊 铺机 的各种行走 动作， 通过系统集 成 的 P I D控制策略和 自编的 F u z z y控制策略来保障系统运 行的稳定性和施工精度， 仿真结果 和运行结果均表 明 系统的正确性 和有效性。该方法的难 点是 P L C控制 程序编写复杂 ， 要求有较高的电气基础和编程能力， 但 同时也为类似 的工程机械电控系统改造提供了一种解 决方案 ， 有一定的参考价值 、 实用性和经济意义。 表 2 恒速行驶 实验结果 设定速度 行驶 距离 实际速度 速度误差 序号 m／ rai n m m／ mi n 1 1 ． 5 1 O O 1 ． 5 0 6 0 ． 4 0 2 2 I O 0 2 ． 0 0 9 0 ． 4 5 3 3 1 0 0 Z ． 98 0 0 ． 7 0 4 4 1 0 0 3 ． 96 6 0 ． 9 0 5 5 1 0 O 5 ． 03 3 0 ． 7 0 6 6 1 O O 6 ． 07 6 1 ． 3 O 参考文献 [ 1 ] 焦 生杰 ． 沥青 混 凝 土摊 铺 机行 驶 系 统 模 糊参 数 自整 定 P I D控制[ J ] ． 长安大学学报 ， 2 0 0 3 ， 2 3 2 9 l 一 9 4 ． [ 2 ] 欧青立． 沥青 混凝土摊铺机 F u z z y - P I D恒速控制[ J ] ． 电子 测量与仪器学报 。 2 0 0 7 4 9 9 1 0 3 ． [ 3 ] 石辛 民． 模糊 控制及其 Ma t l a b 仿 真[ M] ． 北京 清华大学 出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 4 ] 吕其惠． 模 糊控制 在沥青 混凝 土摊铺 机行 驶系统 智能控 制 中的应用 [ J ] ． 建筑 机械 ， 2 0 0 7 3 5 5 5 7 ． [ 5 ] 耿丽清． 基于 D S P的摊铺 机行走 数字控 制系统设 计[ J ] ． 液压与气动 ， 2 0 0 9 4 2 5 - 2 7 ． Tr a n s f o r ma t i o n De s i g n o f El e c t r i c Co nt r o l S y s t e m o f As ph a l t Co n c r e t e Pa v e r YANG W e n- g a ng Sh a nx i Tr a f ile Vo c a t i o n a l a n d Te c h n i c a l Co l l e g e ，Ta i y u a n 03 0 03 1，Chi n a Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r ，t h e c o n t r o l s y s t e m o f a n a s p h a l t c o n c r e t e p a v e r i s r e d e s i g n e d ，wh i c h i s b a s e d o n t h e e x c e l l e n t p e r f o r ma n c e a n d h i g h s t a b i l i t y o f PL C，t h e PI D a n d f u z z y c o n t r o l a l g o r i t h ms a r e u s e d i n t h e c o n t r o l s y s t e m 。f i n a l l y．t h e p e r f o r ma n c e o f c o n t r o l s y s t e m i s g r e a t l y i mp r o v e d a n d t h e r e q u i r e me n t s o f c o n s t r u c t i o n c r a f t s a r e f u r t h e r s a t i s f i e d ． Ke y wo r d s a s p h a l t c o n c r e t e p a v e r ；e l e c t r i c c o n t r o l s y s t e m ；S 7 3 0 0 P I C 上接第 1 6 3页 Ap pl i c a t i o n De v e l o p me n t o f S I EM ENS PLC S t a n d a r d Fu nc t i o n Bl o c ks LI ANG To ng S h a n x i T a i g a n g E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y C o ． ， Lt d ． ， Ta i y u a n 0 3 0 0 0 9 ，C h i n a Ab s t r a c t Th i s p a p a r ma i n l y i n t r o d u c e d t h e c o mp i l i n g p r o c e s s a n d a p p l i c a t i o n i n s t a n c e o f S I E M E NS P LC F C ／F B s t a n d a r d f u n c t i o n b l o c k。a s we l l a s t h e n e c e s s i t y o f d e v e l o p me n t ，s o t h a t i t c o u l d b e t t e r s e r v e t h e b r o a d b a s e d a u t o ma t e d p r o g r a mme r s ． Ke y wo r d s P LC；s t a n d a r d f u n c t i o n b l o c k；d e v e l o p me n t 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m