可编程控制器原理及应用第6章

第六章可编程控制器应用系统的设计

PLC控制技术属于先进的实用技术。目前各种PLC在实际工程中已经广泛使用，以PLC为主控制器的控制系统越来越多。应当说，在熟悉了PLC的组成和基本工作原理，掌握了PLC的指令系统及编程规则以后，就面临着如何将PLC应用到实际工程中的问题，即如何进行PLC控制系统的设计，使PLC能够实现对生产机械或生产过程的控制，并带来更可靠、更高的质量和更高的效益。

与其他计算机控制系统一样，PLC控制系统的应用设计过程可以分为总体设计、可靠性设计、硬件设计和软件设计4个过程。也可以分为硬件设计和软件设计两个部分，将总体设计和可靠性设计并入硬件设计范畴。本章的主要内容：PLC控制系统的设计原则和设计步骤。PLC控制系统的系统的硬件设计和软件设计。PLC控制系统的可靠性设计。PLC控制系统的调试步骤STEP7的结构化程序设计方法。PLC数字量控制系统应用设计举例。PLC控制系统模拟量的检测和控制。314C-2DPCPU的高速计数器的编程。本章的重点是：掌握PLC控制系统的设计原则，能够正确、合理地选择机型，初步熟悉控制系统的可靠性设计的内容和方法。通过几个应用设计实例，掌握PLC控制系统的设计步骤和方法，对PLC控制系统的设计过程有一个完整清晰的思路。6.1可编程控制器控制系统总体设计

可编程控制器由于其应用方便、可靠性高，在各个行业、各个领域大量地应用着各种类型的可编程控制器。随着可编程控制器本身的功能不断的拓宽与增强，它已经从完成复杂的顺序逻辑控制的继电器控制柜的替代物，逐渐进入到过程控制和闭环控制等各个领域，它所能控制的系统越来越复杂，控制规模越来越宏大。因此，如何用可编程控制器完成实际控制系统的应用设计，是每个从事电气自动化控制技术人员所面临的实际问题。然而，随着可编程控制器应用场合的不同，控制规模的不同，使用经验的不同等诸多的不同，目前还没有一个固定的设计模式。尽管如此，还是可以根据可编程控制器的工作特点和以往的经验，提出PLC控制系统设计应当遵循的基本原则和一般的设计步骤，以及实际应用时的注意事项。

可编程控制器的一个重要特点就是一旦选择好机型后，就可以同步进行系统设计和现场施工。因此，在了解了PLC的基本工作原理及掌握该机型的指令系统和编程原则后，就可以把PLC应用在实际的工程项目中。当采用PLC构成一个实际的控制系统时，这种系统的设计就是PLC的应用设计。一、可编程控制器控制系统设计的基本原则任何一个电气控制系统所要完成的控制任务，都是为满足被控对象(生产控制设备、自动化生产线、生产工艺过程等)提出的各项性能指标，最大限度的提高劳动生产率，保证产品质量，减轻劳动强度和危害程度，提高自动化水平。设计PLC控制系统时，应遵循的基本原则:

1.最大限度的满足被控对象提出的各项性能指标为明确控制任务和控制系统应有的功能，设计人员在进行设计前，就应深入现场进行调查研究，搜集资料，与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，以便协同解决在设计过程中出现的各种问题。

2.确保控制系统的安全可靠电气控制系统的可靠性就是生命线，不能安全可靠工作的电气控制系统，是不可能长期投入生产运行的。尤其是在以提高产品数量和质量，保证生产安全为目标的应用场合，必须将可靠性放在首位，甚至构成冗余控制系统。3.力求控制系统简单在能够满足控制要求和保证可靠工作的前提下，应力求控制系统构成简单。只有构成简单的控制系统才具有经济性、实用性的特点，才能做到使用方便和维护容易。4.留有适当的裕量考虑到生产规模的扩大，生产工艺的改进，控制任务的增加，以及维护方便的需要，要充分利用可编程控制器易于扩充的特点，在选择PLC的容量(包括存储器的容量、机架插槽数、Ｉ／Ｏ点的数量等)时，应留有适当的裕量。二、可编程控制器控制系统设计的主要内容在进行可编程控制器控制系统设计，尽管有着不同的被控对象和设计任务，设计内容可能涉及诸多方面，又需要和大量的现场输入、输出设备相连接，但是基本内容应包括以下几个方面：

1．明确设计任务和技术条件

设计任务和技术条件一般以设计任务书的方式给出，在设计任务书中，应明确各项设计要求、约束条件及控制方式。因此，设计任务书是整个系统设计的依据。2．确定用户输入设备和输出设备用户的输入、输出设备是构成PLC控制系统中，除了作为控制器的PLC本身以外的硬件设备，是进行机型选择和软件设计的依据。因此，要明确输入设备的类型(如控制按钮、行程开关、操作开关、检测元件、保护器件、传感器等)和数量，输出设备的类型(如信号灯、接触器、继电器等执行元件)和数量，以及由输出设备驱动的负载(如电动机、电磁阀等)。并进行分类、汇总。3．选择可编程控制器的机型可编程控制器是整个控制系统的核心部件，正确、合理的选择机型对于保证整个系统的技术经济性能指标起着重要的作用。

PLC的选型应包括机型的选择、存储器容量的选择、Ｉ／Ｏ模板的选择等。4．分配Ｉ／Ｏ地址，绘制Ｉ／Ｏ接线图

通过对用户输入、输出设备的分析、分类和整理，进行相应的Ｉ／Ｏ地址分配，并据此绘制Ｉ／Ｏ接线图。

至此，基本完成了PLC控制系统的硬件设计。5．设计控制程序

根据控制任务和所选择的机型以及Ｉ／Ｏ接线图，一般采用梯形图语言设计系统的控制程序。设计控制程序就是设计应用软件，这对于保证整个系统安全可靠的运行至关重要，必须经过反复调试，使之满足控制要求。6．必要时设计非标准设备在进行设备选型时，应尽量选用标准设备。如无标准设备可选，还可能需要设计操作台、控制柜、模拟显示屏等非标准设备。7．编制控制系统的技术文件在设计任务完成后，要编制系统的技术文件。技术文件一般应包括设计说明书、使用说明书、Ｉ／Ｏ接线图和控制程序(如梯形图等)。三、可编程控制器控制系统设计的一般步骤(一)评估控制任务随着PLC功能的不断完善，几乎可以用PLC完成所有的工业控制任务。但是，是否选择PLC控制系统，应根据该系统所需完成的控制任务，对被控对象的生产工艺及特点进行详细分析。所以在设计前，应该首先把PLC控制与其它控制方式，主要是与继电器控制和微机控制加以比较，特别是从以下几方面给以考虑：1．

控制规模

一个控制系统的控制规模可用该系统的输入、输出设备总数来衡量，当控制规模较大时，特别是开关量控制的输入、输出设备较多且联锁控制较多时，最适合采用PLC控制。2．

工艺复杂程度当工艺要求较复杂时，用继电器系统控制极不方便，而且造价也相应增加，甚至会超过采用PLC控制的成本。因此，采用PLC控制将有更大的优越性。特别是如果工艺流程要求经常变动或控制系统有扩充功能的要求时，则只能采用PLC控制。3．

可靠性要求虽然有些系统不太复杂，但其对可靠性、抗干扰能力要求较高时，也需采用PLC控制。在20世纪70年代，一般认为Ｉ／Ｏ总数在70点左右时，可考虑PLC控制，到了80年代，一般认为Ｉ／Ｏ总数在40点左右就可以采用PLC控制；目前，由于PLC性能价格比的提高，当Ｉ／Ｏ总数在20点左右时，就趋向于选择PLC控制。4．

数据处理程度当数据的统计、计算等规模较大，需很大的存储器容量，且要求很高的运算速度时，可考虑采用微机控制；

如果数据处理程度较低，而主要以工业过程控制为主时，采用PLC控制将非常适宜。一般说来:在控制对象的工业环境较差，而安全性、可靠性的要求又很高的场合；在系统工艺复杂，输入、输出以开关量为主，而用常规继电器控制难以实现的场合；特别对于那些工艺流程经常变化的场合，可以采用低档次的可编程控制器。

对于那些既有开关量Ｉ／Ｏ，又有模拟量Ｉ／Ｏ的控制对象，就要选择中档次的具有模拟量输入输出的可编程控制器，采用集中控制方案。

对于那些除了上述控制要求外，还要完成闭环控制，且有网络功能要求的场合，就需要选用高档次的、具有通讯功能和其它特殊控制功能要求的可编程控制器，构成集散监控系统，用上位机对系统进行统一管理，用PLC进行分散控制。(二)、PLC的选型选择适当型号的PLC机是设计中至关重要的一步。目前，国内外PLC生产厂家生产的PLC品种已达数百个，其性能各有特点，价格也不尽相同。所以，在设计时，首先要根据机型统一的原则来考虑，尽可能考虑采用与本企业正在使用的同系列的PLC机，以便于学习、掌握、维护的方便性，备品配件的通用性，且可减少编程器的投资。在此基础上还要充分考虑下面因素，以便选择最佳型号的PLC机：

1．

I／Ｏ设备的数量和性质在选择PLC时，首先应对系统要求的输入、输出有详细的了解，即输入量有多少，输出量有多少，哪些是开关(或数字)量，哪些是模拟量，对于数字型输出量还应了解负载的性质，以选择合适的输出形式(继电器型、晶体管型、双向可控硅型)。在确定了PLC机的控制规模后，还要考虑一定的余量，以适应工艺流程的变动及系统功能的扩充，一般可按10～15％的余量来考虑。另外，还要考虑PLC的结构，从Ｉ／Ｏ点数的搭配上加以分析，决定选择整体式还是模块式的PLC。在确定了PLC的输入量和输出量的点数及性质后，就可以进一步确定各种Ｉ／Ｏ模板的型号和数量。开关量Ｉ／Ｏ模板的规格标准有4、8、16、32、64点，点数多的模板，每点平均价格相对较低。对开关量Ｉ／Ｏ模板的外部接线方式可分为隔离式和汇点式，隔离式的每点平均价格较高。如果信号之间不需要隔离，应选用汇点式的Ｉ／Ｏ模板。在整体式PLC机中，各个Ｉ／Ｏ端子也有隔离式和汇点式之分，以满足不同电压等级的输入／输出器件的需要。

2．

PLC的功能要根据该系统的控制过程和控制规律，确定PLC机应具有的功能。各个系列不同规格的PLC机所具有的功能并不完全相同。如有些小型PLC只有开关量的逻辑控制功能，而不具备数据处理和模拟量处理功能。当某个系统还要求进行位置控制、温度控制、PID控制等闭环控制时，应考虑采用模板式PLC，并选择相应的特殊功能的Ｉ／Ｏ模块，否则这些算法都用PLC的梯形图设计，一方面编程困难，另一方面也占用了大量的程序空间。

另外，还应考虑PLC的运算速度，特别是当使用模拟量控制和高速计数器等功能时，应弄清PLC机的最高工作频率是否满足要求。3．

用户程序存储器的容量合理确定PLC的用户程序存储器的容量，是PLC应用设计及选型中不可缺少的环节。一般说来，用户程序存储器的内存容量与内存利用率、开关量Ｉ／Ｏ总数、模拟量Ｉ／Ｏ点数及设计者的编程水平有关。简单的估算公式：内存字数＝(开关量Ｉ／Ｏ总点数＋模拟量Ｉ／Ｏ点数X16)X10

式中：每个模拟量通道(或Ｉ／Ｏ点)相当16个开关量Ｉ／Ｏ点。在此基础上，可考虑留有20～25％的裕量。对于工艺比较复杂的系统，应适当增加存储器的容量，否则，当控制较复杂、数据处理量大时，可能出现存储器容量不够的问题。四、PLC控制系统的系统设计可编程控制器的系统设计包括硬件设计和软件设计。

1.

硬件设计

可编程控制器的硬件设计是指PLC外部设备的设计。在硬件设计中要进行输入设备的选择(如操作按钮、开关及计量保护的输入信号等)，执行元件(如接触器的线圈、电磁阀线圈、指示灯等)的选择，以及控制台、柜的设计。要对PLC输入/输出通道进行分配，在进行Ｉ／Ｏ通道分配时，应做出Ｉ／Ｏ通道分配表，表中应包含Ｉ／Ｏ编号、设备代号、名称及功能，应尽量将相同类型的信号、相同电压等级的信号排在一起，以便于施工。对于较大的控制系统，为便于软件设计，可根据工艺流程，将所需的计数器、定时器及辅助继电器也进行相应的分配。

PLC硬件设计的最后一个步骤是：根据Ｉ／Ｏ通道表，绘制完整、详尽的Ｉ／Ｏ接线图。

2.

软件设计

可编程控制器的软件设计就是编写用户的控制程序。这是PLC控制系统设计中工作量最大的工作。软件设计的主要内容一般包括：

存储器空间的分配；专用寄存器的确定；

系统初始化程序的设计；各个功能块子程序的编制；

主程序的编制及调试；

故障应急措施；

其它辅助程序的设计。对于电气技术人员来说，编写用户的控制程序就是设计梯形图程序，可以采用逻辑设计法或经验设计法。对于控制规模比较大的系统，可根据工艺流程图，将整个流程分解为若干步，确定每步的转换条件，配合分支、循环、跳转及某些特殊功能便可很容易地转为梯形图设计。

对于传统的继电器控制线路的改造，则可根据原系统的继电器控制线路图，将某些桥式电路进行改造后，就可以很容易的依照梯形图的编程规则，直接转化为梯形图。这种方法设计周期短，修改调试程序简易方便。软件设计可以与现场施工同步进行，即在硬件设计完成以后，同时进行软件设计和现场施工、以缩短施工周期。

五、PLC控制系统的可靠性设计

PLC控制系统的可靠性设计主要包括供电系统设计、接地设计和冗余设计。1．

PLC供电系统设计通常所说的PLC供电系统设计是指CPU工作电源，I/O模板工作电源的设计。①

CPU工作电源的设计可编程控制器一般都使用市电（220VAC，50Hz），电网的冲击，频率的波动将对控制系统产生一定的干扰，直接影响到控制系统的精度和可靠性。在CPU工作电源的设计中，一般可采取隔离变压器、交流稳压器、UPS电源、晶体管开关电源等措施。

PLC的电源模板可能包括多种输入电压，有220VAC、110VAC和24VDC，而CPU电源模板所需要的工作电源一般是5V直流电源，在实际应用中要注意电源模板输入电压的选择。在选择电源模板的输出功率时，要保证其输出功率大于CPU模板、所有I/O模板及各种智能模板总的消耗功率，并且要考虑30%左右的余量。当一个电源模板同时为主机和扩展机供电时，要保证从主机地最远一个扩展机的线路压降小于0.25V。②

I/O模板工作电源的设计

I/O模板工作电源是为系统中的传感器、执行机构、各种负载与I/O模板之间的供电电源。在实际应用中，基本上都是采用24V直流供电电源或者220V交流供电电源。

由于在各个I/O模板上一般不安装电源开关，为了安装、调试和维护的方便，对各个模板的供电线路上要设立单独的开关。2．

接地设计接地设计有两个目的，消除各个支路电流流经公共地线阻抗时所产生的噪声电压和避免磁场与电位差的影响。在电气控制系统中，接地是抑制干扰，使系统可靠工作的主要方法对于接地的一般要求是：l

接地电阻在要求范围内。对于PLC控制系统，接地电阻要小于4欧姆。l

要保证足够的机械强度。l

要具有耐腐蚀的能力并做防腐处理。l

在整个工厂中，PLC的控制系统要单独设计接地。3．

冗余设计冗余设计是指在系统中人为地设计某些“多余”的部分。冗余配置代表PLC适应特殊需要的能力，是高性能PLC的体现。冗余设计的目的是在PLC已经可靠工作的基础上，在进一步提高其可靠性，减少出故障的机率，减少出故障后修复的时间。冗余设计主要有以下几种形式：①

冷备份冗余设计。对于容易出故障的模板，多购一套或若干套放在库房中备份。②

热备份冗余设计。对于比较重要的场合，冗余的模板在线工作，只是不参与控制。一旦正在参与控制的模板出现故障，它可自动接替工作，系统可不受停机损失。③

表决系统冗余配置。在特别或者非常重要的场合，为了做到万无一失，可配置成表决系统。多套模板同时工作，其输出依照少数服从多数的原则裁决。六、系统调试

当PLC的软件设计完成之后，应首先在实验室进行模拟调试，看是否符合工艺要求。当控制规模较小时，模拟调试可以根据所选机型，外接适当数量的输入开关作为模拟输入信号，通过输出端子的发光二极管，可观察PLC的输出是否满足要求。

对于一个较大的可编程控制器控制系统，程序调试一般需要经过单元测试、总体实验室联调和现场联机统调等几个步骤。对于PLC软件而言，前两步的调试具有十分重要的意义。

(一)、实验室模拟调试

和一般的过程调试不同，PLC控制系统的程序调试需要大量的过程Ｉ／Ｏ信号方能进行。但是在程序的前两步调试阶段，大量的现场信号不能接入到PLC的输入模板。因此要靠现场的实际信号去检查程序的正确性通常是不可能的。只能采用模拟调试法，这是在实践中最常用、也是最有效的调试方法。模拟方法主要有两种：1．

硬件模拟法这种方法通常用于PLC的Ｉ／Ｏ点数裕量不大，内存较为紧张的场合。此时还需要一些设备，如用另一台PLC来模拟现场发生的信号，并将这些信号以硬连线的方式接到用于控制的PLC的输入模板中去。2．

软件模拟法这种方法适用于PLC的点数和内存均有一定裕量的场合。这时不需要另外附加设备，只需要另外编写一套模拟软件，简便、实用、易行。(二)、现场联机统调

当现场施工和软件设计都完成以后，就可以进行现场联机统调了。在统调时，一般应首先屏蔽外部输出，再利用编程器的监控功能，采用分段分级调试方法，通过运行检查外部输入量是否无误，然后再利用PLC的强迫置位/复位功能逐个运行输出部件。具体调试过程简述如下：1．

做好调试准备拔出全部模板，主机及所有各通道站的电源开关处于“OFF”位置，检查～220/110V切换开关或跨接线是否正确。

MCC盘、继电器柜等直接有关设备已经通电检查完毕，全部电源开关处于切断状态。2．

主机系统通电检查各个状态指示灯及风扇运行情况。3．

编程器联机调试

编程器与主机正确连接后通电，检查显示、风扇，以及装载磁带、磁盘的功能。进行初始化操作，清内存，装入磁带或磁盘。用编程器对主机进行起动、停止操作，然后进行编程操作试验。4．

PLC系统组态配置调整与投入①PLC各低压电源通电，MCC盘操作电源通电。检查各模板端子上是否有高压存在，这时不能插入模板，如有问题立即解决。②各PLC柜接通本身电源，检查电压与极性。电源模板通电检查。③将通道站通讯模板插入机架并进行检查。④对各站模板逐一组态配置投入并检查。5．

Ｉ／Ｏ模板调试①数字量模板测试数字量输入模板，只要利用模板端子上的电源接线端，逐一短接各个输入端子，检查输入点LED指示及从编程器上看该点状态即可。测试数字量输出模板时，利用编程器强置各个输出点为ON，或编一段简单程序给各个输出点置位，检查各个输出点LED指示和输出电压。②模拟量模板测试模拟量输入模板时，用一个电压源或电流源作为信号，用电位器分压或分流，提供模拟量输入信号，用电压表或电流表测出输入端信号，然后与PLC内数字信号进行换算比较、检查精度。测试模拟量输出模板时，用编程器给出0点、中点、满数字，实际测量输出电流和电压。6．

PLC系统与操作台、模拟屏、MCC盘的联调

①逐个操作操作台上的按钮、开关，检查输入信号。②逐个给MCC盘、继电器盘上的继电器、接触器通电，检查连到PLC的输入信号。③通过PLC的输出信号来驱动模拟屏的信号灯，进行逐点检查。

此时应尽量按设备分组进行调试，注意，必须切断主电路。7．

PLC与现场输入设备和传动设备的联调某些现场信号，如行程开关、接近开关的信号，需人工在现场给出模拟信号，在PLC侧检查。给PLC提供信号的专用仪表，如：料位计，数码开关，模拟量仪表等，也要从信号端给出模拟信号，在PLC侧检查。

用模拟量输出信号驱动电气传动装置的，要专门进行联调，以检查PLC模板的负载能力和控制精度。8．

用调试程序进行系统静调

系统静调是在MCC系统和现场设备未投入或未完全投入的情况下，模拟整个生产过程的控制，主要是为了调试完善应用软件。

为了模拟生产过程，需要对应用软件作必要的临时改动，以变成可连续进行的调试程序。调试程序应尽量保持应用程序原貌，否则就失去了调试意义，但是必须要变动一部分，主要是：

①用时间来模拟现场设备实际动作行程，如开命令发出后，延时得到开到位信号。②对随时间变化量，如：秤斗装料放料过程可用定时器发出空或满信号的方法来模拟。③由于程序中有大量的信号联锁，如：开甲门要求乙门关到位、丙门开到位等，要求调试程序中的模拟信号具有自保持性质，即定时驱动一个自保持线圈或定时后使一个寄存器置位等，一直等到相反驱动命令来时才复位。④许多操作台输入命令的开关信号还带有一系列硬件联锁，这时要适当短接一些联锁，以保证输入命令有效。⑤用内部时钟或定时器产生料流模拟。9．

系统空操作调试

MCC盘上主电路不送电，而操作回路给电，在操作台上(包括就地操作台)进行就地手动、自动各种操作，检查继电器、接触器动作情况，这种调试称为空操作试验，此时应用程序全部投入。由于这时机电设备没有运转，一部分硬件联锁条件不能满足，需要临时短接处理。10．

空载单机调试逐台给单机主回路送电，进行就地手动试车，主要是配合机械调试，同时调整转向、行程开关、接近开关、编码设备、定位等。要仔细调整应用程序，以实现各项控制指标，如定位精度、动作时间、速度响应等。11．

空载联动试车尽可能把全系统所有设备都纳入空载联调，这时应使用实际的应用程序，但某些在空载时无法得到的信号仍然需要模拟，如料斗装放料信号，料流信号等，可用时间程序产生。

空载联调时，局部或系统的手动/自动/就地切换功能、控制功能、各种工作制的执行、电气传动设备的综合控制特性、系统的抗干扰性、对电源电压的动和瞬时断电的适应性等主要性能，都应得到检查。空载联调应保证有足够的时间，很多接口中的问题往往这时才能暴露。12．

实际热负载试车热负载试车尽量采取间断方式，即试车－处理－再试车。这时PLC系统硬件软件的考验完善阶段。要随时拷贝程序，随时修改图样，一直到正式投产。七、程序存储及归档系统调试完成以后，为防止因干扰、锂电池变化等原因使RAM中的用户程序遭到破坏和丢失，可用磁带或磁盘将程序保存起来；或通过EPROM写入器将程序固化到EPROM或EEPROM中；也可以用打印机将梯形图程序或指令语句表等用户程序打印下来。把它们作为原始的基础资料，连同其它技术文件一道存档。6.2STEP7的结构化程序设计

在采用结构化程序设计时，STEP7的应用程序通常由组织块（OBs）、功能块（FBs）、功能（FCs）和数据块（DBs）组成。各个程序块的调用关系

一、功能块及其组成功能块FB或功能FC实质上是用户编写的子程序，功能块（FB）有一个数据结构与该功能块的参数完全相同的数据块（DB），称为背景数据块，背景数据块依附于功能块，它随着功能块的调用而打开，随着功能块的结束而关闭。存放在背景数据块中的数据在功能块结束时继续保持。而功能FC则不需要背景数据块，功能调用结束后数据不能保持。

功能块主要有两部分组成：局部变量声明表和控制程序。

局部变量声明表对当前逻辑块所使用的局部变量进行声明。当调用功能块时，通过参数传递的方式将外部数据传递给功能块（为功能块的形式参数赋以实际值），使功能块具有通用性。二、功能块局部变量声明表用STEP7进行程序设计时，在打开的每一个逻辑块（OBs、FBs、FCs、DBs）的前部，都有一个变量声明表，用于定义在当前逻辑块中使用的参数和局部变量

在局部变量声明表中，可以对局部变量的名称、类型、数据类型进行定义，还可以对局部变量设置初始值和加注释。

某个实际功能块的变量声明表

变量声明表的参数是指在调用块和被调用块之间传递的数据，可分为输入参数、输出参数或I／O参数。局部变量又可分为静态变量或临时变量。

类型参数／变量说明In输入参数由调用块向被调用块提供数据Out输出参数将被调用块的执行结果数据，返回到调用块In_OutI／O参数由调用块向被调用块提供数据，经被调用块处理后，返回到调用块Stat静态变量静态变量存储在背景数据块中，块调用结束后，其内容被保留Temp临时变量临时变量存储在L堆栈中，块执行结束后，其内容不保留对于在被调用块中不需要使用的参数和变量，可不必在变量声明表中进行定义。

对于功能块FB，操作系统为参数和静态变量分配的存储空间是背景数据块，当调用功能块结束后，其运行结果在背景数据块中留有备份。如果在调用FB时没有提供实际参数，则功能块使用背景数据块中的数值。

对于功能FC，因为没有背景数据块，不能使用静态变量，操作系统在L堆栈中为FC的临时变量分配存储空间。输入参数、输出参数、I／O参数以指向实际参数的指针形式存储在操作系统为这些参数传递而保留的额外空间中。对于组织块OB，其调用是由操作系统管理的，用户不能参与，因此组织块OB只有定义在L堆栈中的临时变量。三、形式参数与实际参数为保证功能块对同类设备控制的通用性，用户在对功能块编程时不使用具体设备对应的存储区地址参数（如I0.0、Q4.3等），而是使用这些设备的抽象地址参数，即形式参数，简称形参。

当调用功能块时，将具体设备对应的存储区地址参数，即实际参数，简称实参，传递给功能块，以实参代替形参，从而实现对某个具体设备的控制。

形参是在功能块的变量声明表中进行定义，实参则是在调用功能块时给出的。在功能块的不同调用处，只要实参与形参的数据类型相同，就可以为形参提供不同的实参。通过参数传递，可将调用块的信息传递给被调用块，也可以将被调用块的运行结果返回给调用块。四、局部变量的数据类型为了使操作系统为局部变量分配确定的存储空间，在变量声明表中要对局部变量的数据类型进行说明。数据类型可以是基本数据类型，或者是复式数据类型，也可以是专门用于参数传递的所谓“参数类型”。参数类型包括定时器、计数器、块的地址或指针等。局部变量的参数类型说明

参数类型大小说明定时器（Timer）2Bybe在功能块中定义一个定时器形参，调用时赋以定时器实参计数器（Counter）2Byte在功能块中定义一个计数器形参，调用时赋以计数器实参块：Block_FBBlock_FCBlock_DBBlock_SDB2Byte在功能块中定义一个功能块或数据块形参变量，调用时给功能块类或数据块类形参赋予实际的功能块或数据块编号，如FC20、DB33指针（Pointer）6Byte在功能块中定义一个形参，该形参说明的是内存的地址指针。例如：调用时可以给形参赋予实参，P#M10.0，以访问内存M10.0ANY10Byte当实参的数据类型未知时，可以使用该类型１．

定时器或计数器参数类型

当在功能块中定义一个定时器或计数器的形参后，在功能块中就能使用定时器或计数器编程，而不需要指定定时器号或计数器号，等到调用该功能块时，再为形参分配实参，如T20或C26，从而确定具体的定时器号或计数器的号。2．

块参数类型在定义一个块时，可通过参数类型确定块的类型（FB、FC、DB等）。在为块参数形参分配实参时，可使用物理地址，如FB20，也可使用符号地址，如：Motor_On。3．

指针参数类型

一个指针给出的是变量的地址，而不是变量的数值。通过定义指针类型的形参，就能在功能块中先使用一个虚设的指针，等调用功能块时，再为指针类型的形参分配实参，赋予确定的地址。如P#M10.0。4．

ANY参数类型如果不能确定实参的数据类型，或者在调用功能块时需要改变数据类型，可以把形参定义为ANY参数类型，这样就可以用任何数据类型的实参为形参赋值，而不必像其它参数类型那样要保证形参和实参的数据类型一致。当定义了ANY参数类型后，CPU自动为ANY参数分配80Bit的内存单元用于存储实参的起始地址，数据类型和长度编码。例如：功能FC10有三个定义为ANY类型的输入参数In_data1，In_data2，In_data3，当功能块FB1调用FC10时，FB1可以向FC10的3个形参传递的数据类型是整数（静态变量Speed）、字（MW100）和数据块DB2中的双字（DB2.DBD0）。而当功能块FB2调用FC10时，FB2向FC10的3个形参传递的数据类型可以是实数数组（Matrix），布尔值（M3.3）和定时器（T4）。在这两次调用FC10时，传送的实参类型却完全不同。五、功能块的调用过程及内存分配当发生块调用或者有来自更高优先级的中断时，CPU在块堆栈（B堆栈）存储或处理相关的块信息，并对部分内存和寄存器产生影响。

块调用过程中B堆栈与L堆栈的变化情况１．

B堆栈与L堆栈

B堆栈是CPU内存的一部分，它存储被中断块（被调用块）的数据：l

块的编号、块的类型、优先级、返回地址。l

块寄存器DB、DI被中断（调用）前的内容。l

临时变量的指针（被中断块的L堆栈地址）。

STEP7中可使用的B堆栈大小是有限制的，对于S7-300系列CPU，B堆栈最多可存储8个块的信息，即最多可同时激活8个块。因此，块调用的嵌套深度为8层。

L堆栈也是CPU内存的一部分，它在块调用时被重新分配。L堆栈用于存储逻辑块中定义的临时变量，也分配给临时本地数据使用。梯形图指令也可以使用L堆栈，存储运算中的中间结果。2．

调用功能块FB

当调用功能块FB时，会发生以下事件：将调用块的地址和返回位置存储在B堆栈中，将调用块的局部变量压入L堆栈。交换数据块DB寄存器内容与DI寄存器内容。新的数据块地址装入DI寄存器。被调用块的实参装入DB和L堆栈上部。当调用功能块结束时，先前块的现场信息从B堆栈中弹出，临时变量从L堆栈弹出。交换DB和DI寄存器内容。

3．

调用功能FC当调用功能FC时，会发生以下事件：l

将功能FC实参的指针存到调用块L堆栈。l

将调用块的地址和返回位置存储在B堆栈中，将调用块的局部变量压入L堆栈。l

功能FC中存储临时变量的L堆栈区被推入L堆栈上部。l

当对功能FC的调用结束时，先前块的现场信息从B堆栈中弹出，临时变量从L堆栈弹出。

因为功能FC不用背景数据块，不能为FC的局部变量赋予初始值，必须为功能FC提供实参。块调用过程对CPU内存的影响

六、功能块（或功能）的编程及调用举例功能块的编程分两步进行，首先定义变量声明表，然后用梯形图或语句表编写要执行的程序，并在编程过程中使用已定义的局部变量。例：设计一个单按钮启停的控制功能FC0。

当控制功能比较单一，且输入点数比较紧张时，可以考虑采用单按钮启停控制程序，即用一个按钮既可以作为启动按钮，也可以作为停止按钮，具体操作是：按单数次时为启动按钮，按双数次时为停止按钮。

在此例中，按钮SB1控制1号风机的启停，按钮SB2控制2号风机的启停，1号风机和2号风机不同时工作，通过选择开关SA进行控制。

１．

编程元件的地址分配地址符号作用I0.0SA选择开关I0.1SB11号风机的控制按钮I0.2SB22号风机的控制按钮Q4.1KM1控制1号风机的接触器Q4.2KM2控制2号风机的接触器2．

FC0的变量声明表AddressDecl.SymbolDataTypeInitialValueComment0.0InSBBOOLFALSE（1号或2号）风机的控制按钮1.0OutKMBOOLFALSE（1号或2号）风机的接触器2.0In_OutM1BOOLFALSE单数次正跳沿检测2.1In_OutM2BOOLFALSE双数次正跳沿检测3．

FC0的LAD控制程序4．

OB1的控制程序在FC0中定义了4个形式参数，当OB1调用FC0时为这4个形参赋予的实参，其STL控制程序为：OB1：AI0.0CALLFC0SB：=I0.1KM：=Q4.1M1：=M0.0M2：=M0.1ANI0.0CALLFC0SB：=I0.2KM：=Q4.2M1：=M0.0M2：=M0.1七、STEP7的数据块编程在STEP7中，数据块的结构形式是非常丰富的，通过数据块，可使用户程序运行所需要的各种数据在各个逻辑块之间进行传递和交换、实现数据共享。

在用户程序中，可以在S7CPU的存储器中建立一个或多个数据块，不同型号的CPU，允许定义的数据块最大数量及所有数据块所占的存储器的最大空间也不尽相同，例如CPU314，数据块的最大数量是127个，用作数据块的存储器空间最大为8KB（8196B）。１．

定义数据块为避免出现系统错误，在使用数据块之前，必须先对数据块进行定义。定义数据块的过程与定义变量声明表的过程相同。在定义了数据块的编号后，要对该块中的变量进行定义，包括符号名、数据类型、初始值等。数据块的数据结构是根据定义的变量顺序和数据类型来确定，而数据块的大小是由数据块中的变量数来确定。

大多数数据块是在编程阶段用STEP7来定义，但也允许在程序运行中动态定义一个数据块，此时的数据块编号是自动产生的，数据块在存储器中的位置是动态分配的，这样就可能产生超出用作数据块的存储空间的现象，造成定义失败。2．

访问数据块在用户程序中可能定义了多个数据块，而每个数据块中的数据结构都不相同，因此在访问数据块时，要指明数据块的编号，数据类型与位置。①

直接访问数据块

直接访问数据块就是在指令中明确写明数据块号。如：LDB5.DBW10TDB10.DBW20LMotor_1.Speed//符号地址②

先打开后访问数据块在访问某个数据块的数据前，先用打开指令“OPN”打开该数据块，将数据块号（即数据块的起始地址）装入数据块寄存器，这样存放在数据块中的数据就可以利用数据块起始地址加偏移量的方法来访问。如：

OPNDB5LDBW10OPNDB10TDBW20 LMotor_1.Speed//符号地址3．

背景数据块和共享数据块背景数据块和共享数据块有不同的用途。存储在共享数据块中的数据随时向任何逻辑块（OBs、FBs）或功能（FCs）开放。而背景数据块中的数据是某个FB的部分运行变量，调用功能块时，必须指定一个相关的背景数据块。

一般情况下，每个FB都有一个对应的背景数据块，有时一个FB也可以使用不同的背景数据块。如果几个FB所需要的背景数据块完全相同，为节省存储器，则可以定义成一个背景数据块，供这些FB分别使用。为优化数据管理，可以采用多重背景数据将几个FB需要的不同的背景数据定义在一个背景数据块中。

背景数据块与共享数据块除了打开的方式不同外，在CPU存储器中是没有区别的。原则上，任何一个数据块都可以当作背景数据块或者当作共享数据块使用，实际上，一个数据块由FB当作背景数据块使用时，必须与FB的数据格式要求一致。

八、数据块的数据结构

STEP7中数据块的类型可以是基本数据类型，也可以是复式数据类型。对于复式数据类型，有4种类型：日期—时间型（Data_and_Time）、字符串型（String）、数组型（Array）、结构型（Struct）。

还有一种复式数据类型，称为“用户数据类型（UDT）”，它是利用STEP7编辑器产生的，可命名结构。将大量的数据组织到UDT中，在生成数据块或者在变量声明表中进行定义变量时非常方便。

对于日期—时间型数据类型（Data_and_Time）的名称、位数及数据格式是由操作系统定义的，用户不可改变。并且该类型在S7-300中必须用系统功能SFC才能访问。其它类型的复式数据则由用户在逻辑块变量声明表或数据块中进行定义。１．

数组（Array）同种数据类型的组合称为数组。一个二维的2×3整数数组如图所示。2．

结构（Struct）将不同的数据类型组合成一个整体，形成结构。结构的存储结构如图所示。3．

用户数据类型（UDT）

STEP7允许将基本数据类型或复式数据类型组合成用户自己定义的数据类型，这种数据类型即为用户数据类型或UDT。用户数据类型必须首先单独建立，并存放在称为UDT的特殊数据库中。6.3

程序设计应用举例一、十字路口交通信号灯的控制1．交通信号灯设置某十字路口的东西方向和南北方向分别安装红、绿、黄交通信号灯。2．控制要求交通信号灯在白天和夜晚的工作状态不同，由选择开关SA进行控制。

交通信号灯在白天工作时的具体控制要求：当选择开关SA选在白天位置时，信号灯按照预先规定的时序循环往复地工作。

交通信号灯在夜晚工作时的具体控制要求：当选择开关SA选在夜晚位置时，红灯和绿灯停止工作，只有黄灯一直闪烁，闪烁的频率为1s／次。交通信号灯的具体控制要求东西方向信号灯绿灯亮绿灯闪烁黄灯亮红灯亮信号时间25s3s（1次／s）2s30s南北方向信号灯红灯亮绿灯亮绿灯闪烁黄灯亮信号时间30s25s3s（1次／s）2s交通信号灯白天工作时的控制时序图

3．控制系统硬件设计PLC控制系统的模板配置如表插槽号模板名称模板型号数量1电源模板PS3075A6ES7307-1EA00-0AA012CPU模板CPU3146ES7314-1AE04-0AB014DI模板SM3216ES7321-1BH01-0AA015DO模板SM3226ES7322-1BH01-0AA014．控制系统软件设计（1）采用线性编程因为本控制比较简单，可考虑线性编程。①编程元件地址分配表编程元件I／O端子电路器件作用输入继电器I0.0SB1启动按钮I0.1SB2停止按钮I0.2SA_1选择白天工作I0.3SA_2选择夜晚工作输出继电器Q4.0K1东西向绿灯Q4.1K2东西向黄灯Q4.2K3东西向红灯Q4.3K4南北向绿灯Q4.4K5南北向黄灯Q4.5K6南北向红灯其他编程元件地址分配表

编程元件地址PV值作用辅助继电器M0.0

白天工作M0.1

夜晚工作M100.5（在STEP7软件中设定）1Hz时钟存储器定时器T030s南北向红灯亮T125s东西向绿灯常亮T23s东西向绿灯闪烁T32s东西向黄灯亮T430s东西向红灯亮T525s南北向绿灯常亮T63s南北向绿灯闪烁T72s南北向黄灯亮②梯形图控制程序

⑵采用结构化编程在本例中，由于在十字路口的东西方向和南北方向的交通信号灯具有相同的变化规律，因此可以采用结构化编程。通过对功能FC1的编程，实现某个方向的交通信号灯的顺序控制，然后通过在组织块OB1中调用功能FC1，完成结构化编程。①

编程元件的符号地址分配编程元件I／O端子符号电路器件作用输入继电器I0.0StartSB1启动按钮I0.1StopSB2停止按钮I0.2Switch_DaySA_1选择白天工作I0.3Switch_NightSA_2选择夜晚工作输出继电器Q4.0EW_GreenK1东西向绿灯Q4.1EW_YellowK2东西向黄灯Q4.2EW_RedK3东西向红灯Q4.3SN_GreenK4南北向绿灯Q4.4SN_YellowK5南北向黄Q4.5SN_RedK6南北向红灯编程元件I／O端子符号器件作用定时器T0T­_SN_Red

南北向红灯亮持续时间T1T_EW_Green

东西向绿灯亮持续时间T2T_EW_Green_F

东西向绿灯闪烁持续时间T3T_EW_Yellow

东西向黄灯亮持续时间T4T_EW_Red

东西向红灯亮持续时间T5T_SN_Green

南北向绿灯亮持续时间T6T_SN_Green­­_F

南北向绿灯闪烁持续时间T7T_SN_Yellow

南北向黄灯亮持续时间辅助继电器M0.0Day_Light

白天工作M0.1Night_Light

夜晚工作M100.5M100.5

时钟存储器②

功能FC1的变量声明表AddressDecl.SymbolDataTypeInitialValueComment0.0InRed_OnBOOLFALSE红灯开始亮2.0InT_RedTIMER0红灯亮持续时间4.0InT_GreenTIMER0绿红亮持续时间6.0InT_Green_FTIMER0绿灯闪烁持续时间8.0InT_YellowTIMER0黄灯亮持续时间10.0OutRedBOOLFALSE红灯亮10.1OutGreenBOOLFALSE绿灯亮10.2OutYellowBOOLFALSE黄灯亮③

功能FC1的梯形图控制程序④

组织块OB1的控制程序二、机械手的步进控制

机械手结构示意图，其任务是将传送带A上的物品搬送至传送带B。1.机械手工作过程机械手通常位于原点位置，每次循环动作均从原位开始。当机械手在原位时，按下启动按钮，系统起动，传送带A运转。当光电开关检测到物品后，传送带A停止运行。

机械手有3种运行方式：自动运行，单周期运行和手动运行。（1）在自动运行方式下，机械手依次完成9个工作步骤：①机械手下降②夹紧工件③

机械手上升④

机械手右移⑤机械手下降⑥

放松工件放松动作为时间控制（设为2秒）⑦机械手上升⑧

机械手左移⑨回到原位机械手的工作流程（2）机械手的单周期运行单周期运行是指按下启动按钮后，机械手从原位开始下降，完成上述的9个工作步骤后，停止运行，若要求机械手继续工作，要再次按启动机械手，需重新按启动按钮。（3）机械手的手动运行手动运行是指机械手的上升、下降、左移、右移及夹紧操作通过对应的手动操作按钮来控制，与操作顺序无关。

机械手的单周期运行和手动运行均是用于设备检修和调整。2.控制要求①

在传输带A的端部，安装了光电开关PS，用以检测物品的到来。当光电开关检测到物品时为ON状态。②

机械手在原位时，按下启动按钮，系统启动，传送带A运转。当光电开关检测到物品后，传送带A停。③

传输带A停止后，机械手进行一次循环动作，把物品从传送带A上搬到传送带B(连续运转)上。④

机械手返回原位后，自动再启动传送带A运转，进行下一个循环。⑤

按下停止按钮后，应等到整个循环完成后，才能使机械手返回原位，停止工作。⑥

机械手的上升／下降和左移／右移的执行结构均采用双线圈的二位电磁阀驱动液压装置实现，每个线圈完成一个动作。⑦

夹紧／放松由单线圈二位电磁阀驱动液压装置完成，线圈通电时执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。3.控制系统硬件设计PLC控制系统的模板配置

插槽号模板名称模板型号数量1电源模板PS3075A6ES7307-1EA00-0AA012CPU模板CPU3146ES7314-1AE04-0AB014DI模板SM3216ES7321-1BH01-0AA015DO模板SM3226ES7322-1BH01-0AA014.控制系统软件设计（1）采用线性编程机械手的工作过程是典型的步进操作，在涉及到步进控制或顺序控制时，常常采用移位指令进行编程，尤其是这种编程方法具有清晰的编程思路和最小变化的核心监控画面，在进行程序调试时非常方便。

编程元件的地址分配

编程元件I／O端子电路元件作用输入继电器I0.0SB1自动启动按钮I0.1SB2单周期启动按钮I0.2SA手动启动开关I0.3SB3停止按钮I0.4SQ1上升极限开关I0.5SQ2下降极限开关I0.6SQ3左移极限开关I0.7SQ4右移极限开关I1.0KA压力继电器接点I1.1PS光电开关I1.2SB5手动上升按钮I1.3SB6手动下降按钮I1.4SB7手动左移按钮I1.5SB8手动右移按钮I1.6SB9手动抓紧按钮I1.7SB10紧急停止按钮输出继电器Q4.0KM1传送带A接触器Q4.1KM2左移电磁阀Q4.2KM3右移电磁阀Q4.3KM4夹紧／放松电磁阀Q4.4KM5上升电磁阀Q4.5KM6下降电磁阀编程元件I／O端子电路元件作用采用移位指令编程的梯形图控制程序（2）采用

分部式编程

分部式编程是结构化编程的一种特例，它将不同的控制功能分别编写在不同的程序块中，与结构化编程的主要不同在于没有参数的调用和替换过程。在机械手控制中，可将其程序结构分为主程序（组织块OB1），自动运行（包括单周期）子程序（功能FC1），手动控制子程序（功能FC2）。自动运行（包括单周期）子程序（功能FC1）的梯形图程序

手动控制子程序（功能FC2）的梯形图程序

主程序（组织块OB1）的梯形图程序

6.4模拟量的检测和控制

在工程实践中，除了要对开关量进行检测和控制外，还要经常对模拟量进行检测和控制。当系统的被控量是连续变化的物理量（例如温度、压力、流量、液位、转速、位移、角度、电流、电压等）时，就必须对这些模拟量进行检测和控制。

一、模拟量的检测1．变送器的选择

为了将传感器检测到的电量或者非电量信号转换为标准的直流电流或者直流电压信号，需要用到变送器。根据变送器输出的是恒流源或者恒压源信号，变送器分为电流输出型（例如4～20mA）和电压输出型（例如0～10V）。电流输出型变送器具有较低的输入阻抗（约250欧），线路上的干扰信号在模拟量输入模板的输入阻抗上产生的干扰信号较低，适宜远程传送（最远达200米）。

2．量程调节块的选择在使用通用的模拟量输入模板时，为了区分不同的模拟量类型和量程，必须首先确定变送器或者传感器的信号类型，正确设置模拟量输入模块的量程，可以通过改变安装在模板侧面量程调节块的位置来设定。在6ES7-331-7KF02-0AB0上有8个模拟量输入通道，每两个通道为一组，共用一个量程调节块。在量程调节块上有A、B、C、D4个位置，出厂时预设在B位置。在B位置包括4种不同的电压量程；C位置包括5种不同的电流量程；D位置只有4～20mA的电流量程；A位置包括温度传感器、电阻测量或电压测量的21种量程。3．模板的组态可以利用STEP7软件对模拟量输入模板的进行组态。①设置模板的诊断和中断

在进行硬件组态时，可以双击已经组态的模拟量输入模板，进入到属性（Properties）画面，选择“Inputs”，可以设置是否允许诊断中断和模拟量超过限制值的硬件中断。如果选择了超过限制值的中断，窗口下部的“HighLimit（上限）”和“LowLimit（下限）”由灰变白，每两个通道为一组，进行诊断。

模拟量输入模板的组态画面

②选择输入信号的类型和量程对于电流变送器可分为两线制和四线制。两线制电流和四线制电流都只有两根信号线，它们之间的主要区别在于：两线制电流的两根信号线既要给传感器或者变送器供电，又要提供电流信号；而四线制电流的两根信号线只提供电流信号。因此，通常提供两线制电流信号的传感器或者变送器是无源的；而提供四线制电流信号的传感器或者变送器是有源的，因此，当将模板输入通道设定为连接四线制传感器时，PLC只从模板通道的端子上采集模拟信号，如果将模板输入通道设定为连接二线制传感器时，PLC的模拟输入模板的通道上还要向外输出一个直流24V的电源，以驱动两线制传感器工作。③设置模板的测量精度和转换时间模拟量输入模板SM331采用积分式A/D转换器，积分时间（integrationtime）直接影响到A/D转换时间、转换精度和干扰抑制频率。积分时间长，精度高，但快速性差。积分时间与干扰抑制频率互为倒数，对于50Hz的干扰，通常选择积分时间为20 ms。

SM331的每个通道的转换时间由积分时间、电阻测量的附加时间（1ms）和断线监视的附加时间（10ms）组成。一个模板N个通道总的转换时间（循环时间）为各个通道的转换时间之和。④设置模拟值的平滑等级有些模拟量输入模板可以用STEP7设置模拟值的平滑等级：无、低、平均、高，设定的平滑等级越高，平滑后的模拟值越稳定（但是快速性越差），对于变化缓慢的模拟值的精确测量很有意义。4．比例变换块FC105的调用

在STEP7的编程中，有大量可直接调用的功能和功能块，对于检测模拟量的输入，可直接调用比例变换块FC105（“SCALECONVERT”），将变送器输出的标准电流（或电压）信号，变换为与实际测量值对应的数据。例：采用SM331（6ES7-331-7KF02-0AB0）的0通道测量流量信号，检测的流量范围：0～800M3/H，采用两线制4～20mA电流变送器，量程为0～1000M3/H，模板的量程调节块设定在D位置。该模板安装在中央机架（Rack0）的6号槽位，地址为288。比例变换后的输入数据存储在MD100中。

用STEP7组态后，编程时，在“Libraries”中选择“Standardlibrary”，再选择“TI-S7ConvertingBlocks”，再选择“FC105SCALECONVERT”，编写的STL程序

参数说明如下：IN：模拟量输入通道的地址；HI_LIM：变送器量程的上限；LO_LIM：变送器量程的下限；BIPOLAR：测量信号的极性，单极性为0（FALSE），双极性为1（TRUE）；RET_VAL：返回变量的存储地址，通过返回变量可以知道比例变换过程是否正常；OUT:比例变换后的输入数据的存储地址。

二、模拟量的控制-连续PID控制器SFB41

PID控制器是目前应用最广泛的闭环控制器，大约90%的闭环控制采用PID控制器。在PLC和DCS中，都有PID控制模板或者PID控制功能。在S7-300的PLC中，有功能模板FM355，可实现闭环控制。也可以在不配置FM355的情况下，通过调用系统功能模块SFB41，实现连续PID控制。１．

SFB41的框图和参数SFB41的输入参数参数名称数据类型地址说明默认值COM_RSTBOOL0.0COMPLETERESTART，完全重启动，为1时执行初始化程序FALSEMAN_ONBOOL0.1MANNULVALUEON，为1时控制循环将被中断，手动值被设置为操作值TRUEPVPER_ONBOOL0.2PROCESSVARIABLEPERIPHERYON，使用外部设备输入时的过程变量FALSEP_SELBOOL0.3PROPERSINALSELECTION，为1时打开比例操作TRUEI_SELBOOL0.4INTEGRALSELECTION，为1时打开积分操作TRUEINT_HOLDBOOL0.5INTEGRALHOLD，为1时积分操作保持FALSEI_ITL_ONBOOL0.6INITIALIZATIONOFINTEGNALON，为1时将I_ITLVAL作为积分器的初始FALSED_SELBOOL0.7DERIVATIVESELECT，为1时打开微分操作FALSECYCLETIME2SAMPLETIME，采样周期，取值范围：>=20msT#1sSP_INTREAL6INTERNALSETPOINT,内部设定值输入，取值范围：±100.0%或物理值0.0PV_INREAL10PROCESSVARIABLEIN，过程变量输入0.0PV_PERWORD14PROCESSVARIABLEPERIPHERY，外部设备输入的过程变量值16#0000MANREAL16MANUALVALUE，操作员接口输入的手动值，取值范围：±100.0%或物理值0.0GAINREAL20PROPORTIANALGAIN，比例增益2.0TITIME24INTEGRALTIME，积分时间常数T#20sTDTIME28DERIVATIVETIME，微分时间常数T#10sTM_LAGTIME32TIMELAGOFTHEDERIVATIVEACTION，微分操作的延迟时间T#2sDEADB_WREAL36DEADBANDWIDTH，死区宽度：>=0.00.0参数名称数据类型地址说明默认值参数名称数据类型地址说明默认值LMN_HLMREAL40MANIPULATEDVALUEHIGHLIMIT，控制器输出上限值，取值范围：LMN_LLM～100.0%或物理值100.0LMN_LLMREAL44MANIPULATEDVALUELOWLIMIT，控制器输出下限值，取值范围：－100.0%～LMN_HLM或物理值0.0PV_FACREAL48PROCESSVARIALEFACTOR，输入的过程变量的系数1.0PV_OFFREAL52PROCESSVARIALEOFFSET，输入的过程变量偏移量0.0LMN_FACREAL56MANIPULATEDVALUEFACTOR，控制器输出量的系数1.0LMN_OFFREAL60MANIPULATEDVALUEOFFSET，控制器输出量的偏移量0.0I_ITLVALREAL64INITIALIZATIONVALUEOFINTEGERALACTIONG，积分操作的初始值0.0DISVREAL68DISTURBANCEVARIABLE，扰动输入变量0.0SFB41的输出参数

参数名称数据类型地址说明默认值LMNREAL72MANIPULATEDVALUE，浮点数格式的控制器输出值0.0LMN_PERWORD76MANIPULATEDVALUEPERIPHERYI/O，I/O格式的浮点数格式的控制器输出值16#0000QLMN_HLMBOOL78.0HIGHLIMITOFMANIPULATEDVALUEREACHED，控制器输出超过上限FALSEQLMN_LLMBOOL78.1LOWLIMITOFMANIPULATEDVALUEREACHED，控制器输出低于下限FALSELMN_PREAL80PROPERTOANALITYCOMPONENTOFMANIPULATEDVALUE，控制器输出值中的比例分量0.0LMN_IREAL84INTEGRALCOMPONENTOFMANIPULATEDVALUE，控制器输出值中的积分分量0.0LMN_DREAL88DERIVATIVECOMPONENTOFMANIPULATEDVALUE，控制器输出值中的微分分量0.0PVREAL92PROCESSVARIABLE，格式化后的过程变量0.0ERREAL96ERRORSIGNAL，死区处理后的误差输出0.02．

设定值与过程变量的处理①设定值的输入浮点数格式的设定值用变量SP_INT(内部设定值)输入。②

过程变量的输入

可以用两种方法输入过程变量（反馈值）：用PV_IN输入浮点格式的过程变量，此时PVPER_ON应为0状态。用PV_PER输入外围设备格式的过程变量，即用模拟量输入模板的数字值作为PID控制的过程变量，此时PVPER_ON应为1状态。③

过程变量转变为实数外部设备的过程变量的的正常范围是0～27648，27648（C600H）对应着最大值。在SFB41框图中的CPR_IN的功能是将外部设备的输入值转换为-100%～+100%之间的实数格式的数值，CPR_IN的输出（以%为单位）为：

PV_R=PV_PER×100/27648④

过程变量的标准化在SFB41框图中的PV_NORM的功能是将CPR_IN的输出PV_R格式化：PV_NORM的输出=PV_R×PV_FAC＋PV_OFF3．PID控制算法①

误差的计算与处理用实数格式的设定值SP_INT减去过程变量PV，得到负反馈的误差。为了抑制由于控制器输出量的量化造成的连续的较小的振荡，用死区（DEADBAND）非