SIEMENS PLC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 030009）

0 引言

PLC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。SIEMENS PLC S7－300／400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（FC、FB）。这些块的输入输出使用形式参数，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FB块中，如西门子的PID 调节块FB41，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48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FC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288个温度点都有独立体现，并且可按30℃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STL编程如下：

表1 提取最大值块的变量声明表

（3）调用该功能块，赋予如下实际参数：

CALL FC 202

IN1：＝DB11.DBD0

IN2：＝DB11.DBD4

IN3：＝DB11.DBD8

IN4：＝DB11.DBD12

IN5：＝DB11.DBD16

IN6：＝DB11.DBD20

IN7：＝DB11.DBD24

IN8：＝DB11.DBD28

OUT：＝DB18.DBD44

模拟量处理使用语句表编程会使程序短小精干、易于梳理，而如果是开关量抽取，则使用梯形图编程会更为直观，且便于调试。例如遇到5个相同的机械设备，其中随机有4个出现故障时全线停车，如果采用梯形图LAD 则可以作成如图1所示梯形图；或者采用故障累加计数，越限输出的方式进行编程，但是调试不太直观。

图1 梯形图

2.2 欠速打滑判定

冶金行业原料输送及配比中，大量用到皮带输送机、刮板及振动筛等装置，此类装置一般都要求有欠速保护，通常我们建议采用PNP 或NPN 式接近开关，该接线简单、便宜、便于维护。除振动筛的欠速开关可能由于频率太快，其信号需先经过计数转换器转换为低频脉冲再引入模板外，其他脉冲信号如果设备转速不高则可以全部直接引入数字输入模板。为方便生产调试及今后维护人员进行参数整定，程序设计了专用的FC打滑判定标准功能块，即某设备在设定的刷新时间内，如果其转速小于设定的计数值，则输出一个故障信号，停止该设备运行。通过调用此功能块，维护人员可以很直接地看出该设备当前的故障整定值，并可以很方便地按工艺设备的要求进行适当的参数修改。实践证明，在设备调试期，该方法非常实用。其功能块的具体建立过程如下：

（1）首先定义临时变量。欠速打滑判定块的变量声明见表2。

（2）用梯形图LAD 或语句表STL编程如下：

（3）调用该功能块，赋予如下实际参数：

CALL FC 113

IN1：＝I26.5

PULSE＿No：＝3

UNIT＿RUN：＝I49.1

SELECT＿AN：＝DB5.DBX60.6

TIMER1：＝T1300

TIMER2：＝T1301

LOAD＿T2：＝S5T＃5S

TIMER3：＝T1302

TIMER4：＝T1303

Cn：＝C6

IL＿STOP：＝DB33.DBX0.4

TMPD0：＝DB33.DBW100

TEMP1：＝DB33.DBX0.0

TEMP2：＝DB33.DBX0.1

TEMP3：＝DB33.DBX0.2

TEMP4：＝DB33.DBX0.3

表2 欠速打滑判定块的变量声明表

这段程序的定义即为设备稳定运行30s后，如果接线开关在5s内所产生的脉冲数小于3个，则视设备为打滑欠速，保持10s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＃PULSE＿No和＃LOAD＿T2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FC 块中。综上所述，建立在FC／FB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。