STEP 7 V5.0. Программирование

Подождите немного. Документ загружается.

Проектирование решения задачи автоматизации

Программирование с помощью STEP 7 версии 5.0

3-6 C79000-G7076-C562-02

Переключатели для измерения уровня в резервуаре

1. Переключатели в резервуаре для смешивания измеряют уровень в резервуаре и используются

для блокировки питающих насосов и двигателя мешалки.

3.4 Список входов, выходов и входов/выходов

Сделав физическое описание каждого устройства, подлежащего управлению,

нарисуйте диаграммы входов и выходов для каждого устройства или группы

задач.

Устройство

иаг

амма вхо

ов/выхо

ов

Вход n

Вход/выход 1

Вхо

/выхо

Выход n

Выход 1

Вход 1

Эти диаграммы соответствуют логическим блокам, подлежащим

программированию.

3.5 Создание диаграмм входов/выходов для двигателей

В нашем примере промышленного процесса смешивания используются два

питающих насоса и одна мешалка. Каждый двигатель управляется своим

собственным "блоком двигателя", одинаковым для всех трех устройств. Этот

блок требует шести входов: два для запуска и остановки двигателя, один для

сброса обслуживающего дисплея, один для ответного сигнала о работе

двигателя (двигатель работает/не работает), один для времени, в течение

которого должен быть получен ответный сигнал, и один для номера таймера,

используемого для измерения времени.

Логический блок требует также четырех выходов: два для индикации

рабочего состояния двигателя, один для индикации неисправностей и один

для индикации того, что двигатель подлежит обслуживанию.

Для активизации двигателя необходим также вход/выход. Он используется

для управления двигателем, но в то же время редактируется и изменяется в

программе для "блока двигателя".

Проектирование решения задачи автоматизации

Программирование с помощью STEP 7 версии 5.0

C79000-G7076-C562-02

5-3-7

Двигатель

Пуск

Отклик

Сброс_обслуж

№_таймера

Неисправн ость

Обслуживание

Остановлен

ЗапущенОстанов

Время_отклика

Двигатель

Диаграмма входов/выходов для двигателя мешалки "Блок двигателя"

3.6 Создание диаграммы входов/выходов для вентилей

Каждый вентиль управляется собственным "блоком вентиля", одинаковым

для всех используемых вентилей. Логический блок имеет два входа: один для

открытия вентиля и один для его закрытия. У него имеется также два выхода:

один для индикации того, что вентиль открыт, а другой для индикации того,

что он закрыт.

Блок имеет вход/выход для активизации вентиля. Он используется для

управления вентилем, но в то же самое время редактируется и изменяется в

программе для "блока вентиля".

Вентиль

Отк

ыть

Вентиль

Закрыт

Закрыть

Открыт

Диаг

амма входов/выходов "Блока вен тил я"

Проектирование решения задачи автоматизации

Программирование с помощью STEP 7 версии 5.0

3-8 C79000-G7076-C562-02

3.7 Определение требований безопасности

Определите, какие дополнительные элементы необходимы для обеспечения

безопасности процесса – на основе юридических требований и

корпоративной политики в области охраны здоровья и безопасности. В свое

описание вам следует также включить все воздействия, которые элементы

безопасности оказывают на области вашего процесса.

Определение требований безопасности

Выясните, какие устройства требуют аппаратно реализованных схем для

удовлетворения требований безопасности. По определению, эти защитные

схемы функционируют независимо от программируемого контроллера (хотя

защитная схема в общем случае предоставляет интерфейс ввода/вывода для

обеспечения координации с программой пользователя). Обычно

проектируется матрица подключения каждого исполнительного устройства со

своей собственной областью аварийного отключения. Эта матрица является

основой для построения принципиальной схемы защитного устройства.

Для проектирования механизмов защиты действуйте следующим образом:

• Определите логические и механические/электрические блокировки между

отдельными задачами автоматизации.

• Спроектируйте схемы, разрешающие ручное управление устройствами,

относящимися к процессу, в случае аварии.

• Определите все остальные требования к защите для безопасного

функционирования процесса.

Создание схемы защиты

Промышленный процесс смешивания в нашем примере использует

следующую логику для своей схемы защиты:

• Один аварийный выключатель отключает следующие устройства

независимо от программируемого контроллера (ПЛК):

• питающий насос для ингредиента А

• питающий насос для ингредиента B

• двигатель мешалки

• вентили

• Аварийный выключатель находится на станции оператора.

• Один вход в контроллер индицирует состояние аварийного выключателя.

Проектирование решения задачи автоматизации

Программирование с помощью STEP 7 версии 5.0

C79000-G7076-C562-02

5-3-9

3.8 Описание требуемых для оператора устройств

отображения и управления

Каждый процесс требует интерфейса с оператором, который обеспечивает

вмешательство человека в процесс. Часть спецификации проекта включает в

себя проект пульта оператора.

Описание пульта оператора

В промышленном процессе смешивания, описанном в нашем примере,

каждое устройство может быть запущено или остановлено нажатием кнопки,

расположенной на пульте оператора. Этот пульт оператора содержит

индикаторы для отображения состояния функционирования (см. следующий

рисунок).

АВАРИЙНОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ

Ингр. A

Стоп

Ингр. A

Пуск

Ингр. B

Пуск

Ингр. B

Стоп

Пуск

мешалки

Остано в

мешалки

Резервуар

полон

Уровень

ниже мин.

Резервуар

пуст

Открыть

слив

Закрыть

слив

Обсл.

Насос А

Обсл.

Насос B

Обсл.

Мешалка

Сб

осить

обслуживания

Проектирование решения задачи автоматизации

Программирование с помощью STEP 7 версии 5.0

3-10 C79000-G7076-C562-02

Пульт содержит также индикаторные лампы для устройств, требующих

обслуживания после определенного числа пусков, аварийный выключатель, с

помощью которого процесс может быть остановлен немедленно. На пульте

имеется также кнопка сброса для индикаторов обслуживания трех

двигателей. С ее помощью вы можете отключить индикаторные лампы для

двигателей, подлежащих обслуживанию, и сбросить соответствующие

счетчики на 0.

3.9 Составление конфигурационной диаграммы

После того как вы задокументировали требования к проекту, вы должны

принять решение относительно типа управляющего оборудования,

требующегося для проекта.

Принимая решение о том, какие модули вы хотите использовать, вы также

определяете структуру программируемого контроллера. Составьте

конфигурационную диаграмму, определяющую следующие аспекты:

• тип CPU

• количество и тип модулей ввода/вывода

• конфигурация физических входов и выходов

Следующий рисунок иллюстрирует пример конфиг урации S7 для

промышленного процесса смешивания.

Модуль

цифрово-

го ввода

Промышленный процесс смешивания

Станция

опе

ато

CPU S7-300

I 0.0

от

I 1.7

Q 4.0

до

Q 5.0

Q 8.0

до

Q 9.0

Схема

АВАРИЙН.

ОСТАНОВА

Модуль

цифрово-

го вывода

Модуль

цифрово-

го вывода

до

от

Программирование с помощью STEP 7 версии 5.0

C79000-G7076-C562-02

4-1

4 Основы проектирования структуры

программы

4.1 Программы в CPU

В CPU всегда исполняются две программы:

• операционная система

• программа пользователя

Операционная система

Каждый CPU содержит операционную систему, которая организует все

функции и последовательности в CPU, не связанные с конкретной задачей

управления. Задачи операционной системы состоят в следующем:

• обработка "теплого" и "горячего" перезапуска

• обновление таблицы образа процесса для входов и вывод таблицы

образа процесса для выходов

• вызов программы пользователя

• обнаружение прерываний и вызов ОВ прерываний

• обнаружение и обработка ошибок

• управление областями памяти

• обмен информацией с устройствами программирования и другими

коммуникационными партнерами

Если вы измените параметры операционной системы (настройку

операционной системы по умолчанию), вы можете повлиять на работу CPU в

определенных областях.

Основы проектирования структуры программы

Программирование с помощью STEP 7 версии 5.0

4-2 C79000-G7076-C562-02

Программа пользователя

Вы должны сами создать программу пользователя и загрузить ее в CPU. Она

содержит все функции, необходимые для обработки вашей конкретной

задачи автоматизации. Задачи программы пользователя состоят в

следующем:

• определение условий для "теплого" и "горячего" перезапуска в CPU

(например, инициализация сигналов с определенным значением)

• обработка данных процесса (например, логическая комбинация двоичных

сигналов, считывание и анализ аналоговых сигналов, задание двоичных

сигналов для вывода, вывод аналоговых значений)

• определение реакции на прерывания

• обработка нарушений в нормальном исполнении программы

4.2 Блоки в программе пользователя

4.2.1 Блоки в программе пользователя

Программное обеспечение STEP 7 дает вам возможность структурировать

свою пользовательскую программу, иными словами, разбивать программ у на

отдельные автономные программные секции. Это дает следующие

преимущества:

• Такие программы проще для понимания.

• Отдельные программные секции могут быть стандартизованы.

• Упрощается организация программы.

• Легче производить модификацию программы.

• Отладка упрощается, так как можно тестировать отдельные секции.

• Значительно упрощается прием системы в эксплуатацию.

Пример промышленного процесса смешивания иллюстрировал

преимущества разбиения процесса автоматизации на отдельные задачи.

Программные секции структурированной программы пользователя

соответствуют этим отдельным задачам и известны как блоки программы.

Основы проектирования структуры программы

Программирование с помощью STEP 7 версии 5.0

C79000-G7076-C562-02

5-4-3

Типы блоков

Имеется несколько различных типов боков, которые вы можете использовать

внутри пользовательской программы S7:

Блок Краткое описание функции См. также

Организационные блоки (OB) OB определяют структуру программы

пользователя.

Организационные блоки

и структура программы

Системные функциональные

блоки (SFB) и системные

функции (SFC)

SFB и SFC встроены в CPU S7 и

обеспечивают вам доступ ко всем

важным системным функциям.

Системные

функциональные блоки

(SFB) и системные

функции (SFC)

Функциональные блоки (FB)

FB – это блоки с "памятью", которые вы

можете программировать сами.

Функциональные блоки

(FB)

Функции (FC) FC содержат программы для часто

встречающихся функций.

Функции (FC)

Экземплярные блоки данных

(экземплярные DB)

Экземплярные DB связываются с блоком,

когда вызывается FB/SFB. Они

создаются автоматически при

компиляции.

Экземплярные блоки

данных

Блоки данных (DB) DB – это области данных для хранения

данных пользователя. Кроме данных,

соответствующих функциональному

блоку, могут быть определены также

данные, совместно используемые

любыми блоками.

Совместно

используемые блоки

данных (DB)

OB, FB, SFB, FC и SFC содержат секции программы и поэтому известны

также как логические блоки. Допустимое количество блоков каждого типа и

допу стимая длина блоков зависят от CPU.

4.2.2 Организационные блоки и структура программы

Организационные блоки (ОВ) образуют интерфейс между операционной

системой и программой пользователя. Они вызываются операционной

системой и управляют циклическим и по прерываниям исполнением

программы, а также запуском программируемого логического контроллера.

Они также обрабатывают реакцию на ошибки. Программируя

организационные блоки, вы определяете реакцию CPU.

Приоритет организационного блока

Организационные блоки определяют порядок, в котором исполняются

отдельные программные секции. Исполнение ОВ может быть прервано

вызовом другого ОВ. Какому ОВ разрешается прервать другой ОВ, зависит от

его приоритета. ОВ с более высоким приоритетом могут прерывать ОВ с

более низким приоритетом. Фоновый ОВ имеет самый низкий приоритет.

Типы прерываний и классы приоритета

События, которые приводят к вызову ОВ, известны как прерывания.

Следующая таблица показывает типы прерываний в STEP 7 и приоритеты

соответствующих им организационных блоков. Не все перечисленные

организационные блоки и их классы приоритета доступны во всех CPU S7

(см. " S7-300 Programmable Controller, Hardware and Installation Manual

[Программируемый контроллер S7-300. Руководство по аппаратному

обеспечению и монтажу]" и "S7-400, M7-400 Programmable Controllers Module

Основы проектирования структуры программы

Программирование с помощью STEP 7 версии 5.0

4-4 C79000-G7076-C562-02

Specifications Reference Manual [Программируемые контроллеры S7-400, M7-

400. Спецификации модулей. Справочное руководство]").

Тип прерывания Организационный блок Класс приоритета

(по умолчанию)

См. также

Главный

программный цикл

OB1 1 Организационный блок для

циклической обработки

программы (OB1)

Прерывания по

времени суток

OB10 − OB17

2 Организационные блоки

прерываний по времени

(OB10

− OB17)

Прерывания с

задержкой

OB20

OB21

OB22

OB23

Организационные блоки

прерываний с задержкой

(OB20

− OB23)

Циклические

прерывания

OB30

OB31

OB32

OB33

OB34

OB35

OB36

OB37

OB38

Организационные блоки

циклических прерываний

(OB30

− OB38)

Аппаратные

прерывания

OB40

OB41

OB42

OB43

OB44

OB45

OB46

OB47

Организационные блоки

аппаратных прерываний

(OB40

− OB47)

Мультипроцессор-

ное прерывание

OB60

Многопроцессорный

режим

25 Многопроцессорный режим –

Синхронная работа

нескольких CPU

Ошибки

резервирования

OB70 Ошибка

резервирования

ввода/вывода (только в

H-системах)

OB72 Ошибка

резервирования CPU

(только в H-системах)

Организационные блоки

обработки ошибок (OB70

−

OB87 / OB1 21 − OB122)

Основы проектирования структуры программы

Программирование с помощью STEP 7 версии 5.0

C79000-G7076-C562-02

5-4-5

Тип прерывания Организационный блок Класс приоритета

(по умолчанию)

См. также

Асинхронные

ошибки

OB80 Временная ошибка

OB81 Ошибка по

питанию

OB82 Диагностическое

прерывание

OB83 Ошибка

установки/удаления

модуля

OB84 Аппаратная

неисправность CPU

OB85 Ошибка класса

приоритета

OB86 Неисправность

стойки

OB87 Ошибка связи

(или 28, если ОВ

асинхронных

ошибок существует

в программе

запуска)

Организационные блоки

обработки ошибок (OB70

−

OB87 / OB1 21 − OB122)

Фоновый цикл OB90 29

Фоновый организационный

блок (OB90)

Запуск OB100 Теплый рестарт

OB101 Горячий рестарт

OB102 Холодный

рестарт

Организационные блоки

запуска

(OB100/OB101/OB102)

Синхронные

ошибки

OB121 Ошибка

программирования

OB122 Ошибка доступа

Приоритет ОВ,

вызвавшего ошибку

Организационные блоки

обработки ошибок (OB70

−

OB87 / OB1 21 − OB122)

1) Класс приоритета 29 соответствует приоритету 0,29. Фоновый цикл имеет более низкий

приоритет, чем свободный цикл.

Изменение приоритета

Прерываниям с помощью STEP 7 могут быть назначены параметры.

Назначая параметры, вы можете, например, отменить выбор ОВ прерываний

или классы приоритета в блоках параметров: прерывания по времени суток,

прерывания с задержкой, циклические прерывания и аппаратные

прерывания.

Приоритет организационных блоков в CPU S7-300 фиксирован.

У CPU S7-400 (и CPU 318) вы можете изменять приоритет следующих

организационных блоков с помощью STEP 7:

• OB10−OB47

• OB70 − OB72 (только H-CPU) и OB81 − OB87 в режиме RUN.