第六章-结构化编程课件

第六章结构化编程主讲：程子华^^6.1程序设计方法在STEP7中有三种编程方法：线性化编程、模块化编程、结构化编程。线性化编程：线性化编程是将整个程序都放在循环控制组织块OB1中。在整个程序执行的过程中，每一步都被扫描，适用与一些比较简单的程序。如果是编写大型程序，要避免线性化编程。模块化编程：将程序分成根据功能分成不同的逻辑块，没一逻辑块的功能不同，然后在OB1中可以根据条件调用不同的功能块，特点是易于分工合作，调试方便。结构化编程：结构化编程是将过程要求中类似或相似的任务归类，在功能或功能块中编程，形成通用的解决方案。^^一。块的分类操作系统用户程序系统程序组织块（OB），直接有系统调用功能块（FB），由其他逻辑块调用功能（FC），由其他逻辑块调用。数据块（DB），系统功能（SFC）系统功能块（SFB）系统数据块（SDB）^^二。块的含义及调用（一）.功能（FC）功能是用户所编写的无固定存储区的块。它为不带“记忆”的逻辑块。所谓不带“记忆”表示没有背景数据块。当完成操作后，数据不能保持。这些数据为临时变量，对于那些需要保存的数据只能通过共享数据块（SB）来存储。调用功能时，需要用实参来代替形参。^^（二）。功能块（FB）功能块是用户所编写的有固定存储区的块。FB为带“记忆”的逻辑块。它有一个数据结构与功能块参数表完全相同的数据块（DB）。我们称该数据块为背景数据块，当数据块背执行时，数据块背调用；功能块结束，调用随之结束。存放在背景数据块中的数据在FB块结束以后，仍能继续保持，具有“记忆”功能。一个功能块可以有多个背景数据块，使功能块可以被不同的对象使用。数据块包含共享数据块和背景数据块两种类型，共享数据块存储的是全局变量，所有的逻辑块都可以从共享数据块中读取数据，背景数据块则从属于某个功能块，用于传递参数。块的调用即为子程序调用，块可以嵌套调用，嵌套的层数与CPU的型号有关。^^三.块的结构块是有变量声明表和程序组成的。变量声明表。每个逻辑块都有变量声明表，而变量声明表是用来说明块的局部数据，局部数据包含参数和局部变量两大类型，在不同的的逻辑块中可以重复声明和使用同一个局部数据，因为它们在每一个块中有效一次。变量名类型说明输入IN为调用逻辑块提供数据，输入给逻辑块。输出OUT从逻辑块中输出数据结果输入/输出IN_OUT参数值可以输入，也可以输出静态变量STAT静态变量存储于背景数据块中，块调用结束后，变量被保留临时变量TEMP临时变量存储于L堆栈中，块执行结束后，变量消失。局部数据声明类型^^6.2功能和功能块编程及调用举例一。功能和功能块的编程步骤：1.定义局部变量，首先定义形参和临时变量。2.编写执行程序，在编程中使用变量名。3.在OB1中调用这个功能块。案例1.做一个具有控制电动机正反转的功能，输入信号是正转，反转，停止，输出信号是电机正转，电机反转。^^案例2：设计故障I1.3出现时，在操作面板上用一个指示灯（Q4.3）来指示，指示灯以2HZ的频率闪烁，系统复位输入是I1.2，用来检测故障是否存在，如果故障存在，指示灯停止闪烁，转为常亮，故障消除，指示灯熄灭。^^二.功能块编程及举例FB块带有一个存储区，即背景数据块，那么背景数据块是如何生成的，有2中方法。1）在调用FB并为它指定一个背景数据块后，如果该数据块并不存在，则弹出一下提示信息：”InstancedatablockDBxdoesnotexist.Doyouwanttogenerateit?”单击”Yes”按钮可自动生成一个新的背景数据块。2）创建一个新的数据块时，选择其属性为“Datablockreferencingafunctionblock”。功能块FB的优点：当编写FC的程序时，用户必须寻找空的标志区或数据区来存储需要保持的数据，并且要自己编写程序来保存他们；而FB的静态变量可由STEP7的软件自动保存。通过案例2说明FC和FB的区别^^6.3FC和FB程序设计实例任务描述：工业搅拌过程如下：两种配料（A.B）在一个混合罐中由搅拌器混合在一起，之后通过排料阀排出。工业搅拌示意图如下图所示。系统分为4个区：配料A，配料B,搅拌区排料区。电动机和泵有3台：配料A进料泵，配料B进料泵，搅拌电动机。阀门有5个：配料A入口阀，配料A进料阀，配料B入口阀，配料B进料阀，排料阀。^^各个区域的功能如下：配料A和配料B的每个配料管都配有一个入口阀和进料阀，还有一个进料泵。配料管中还有流量传感器，检查是否有配料流过。区域功能为：1.进料泵当罐的液面传感器指示2.混合罐装满后，进料泵必须关闭。进料泵当排料阀打开时，进料泵同样也要关闭。3.阀门在启动进料泵1s后，必须打开入口阀和进料阀。4.阀门在进料泵停止后，阀门必须关闭，防止配料泄漏。^^5.故障检测进料泵启动7s之后，流量传感器会报溢出。6.故障检测进料运行时，若流量传感器没有流量信号，则进料泵关闭。7.维护进料泵启动次数大于50次，必须维护。搅拌区的混合罐中装有3个传感器：灌装满传感器（装满之后，触点断开），罐不空传感器，罐液体最低限位（达到最低限位，触点关闭）。^^搅拌区功能为：1.搅拌电动机当液面指示“液面高度低于最低限位”时，或者排料阀打开时，搅拌电动机必须停止。2.故障检测如果搅拌电动机在启动后10s内没有达到电动机的额定转速，则电动机必须断开。3.维护搅拌电动机的启动次数超过50次，进行维护。^^排料区中成品的排出由螺线管阀门控制。排料区的功能为：1.罐空时，阀门必须关闭。2.当搅拌电动机工作时，或者罐空时排料阀必须关闭，这一要求与搅拌区功能的第一项要求一致。

在进行系统设计之前，首先分析系统功能，可以看出系统有多台电动机和多个阀门，如果直接用线性化或模块编程，会有较多的重复编程，而用结构化编程可以减少工作量。^^结构化编程分析在进行系统设计之前，首先分析系统功能，可以看出系统有多台电动机和多个阀门，如果直接用线性化或模块编程，会有较多的重复编程，而用结构化编程可以减少工作量。将电动机设计封装在FB1中，以不同的数据块分别表示不同的电动机：配料A的进料泵（DB1），配料B的进料泵（DB2），搅拌电动机（DB3）。阀门用FC来封装，分别表示配料A和B的入口阀，进料阀和排料阀。分层结构图如下图所示。

^^习题1.试用FC封装风扇控制。要求为：电动机起动（Engine_On）后，起动延时定时器(Timmer_On)延时(Time)，之后将风扇起动(Fan_On)。2.试用FB封装发动机的控制，发动机有两种类型：汽油机和柴油机，要求为：输入为起动(Switch_On)，停止(Switch_Off)，故障(Failure)，复位故障(Reset)和转速设置(Actual_Speed)；静态变量为：转速预设值(Preset_Speed)；输出为运行(Engine_On)，转速达到设置转速指示灯(Achieve_Speed_L)和故障指示灯(Failure_L)。编程要求起动