第六章 结构化编程

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：”Instance data block DBx does not exist. Do you want to generate it ?” 单击”Yes” 按钮可自动生成一个新的背景数据块。
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。
故障信号 复位信号 存储器 指示灯
• 2）创建一个新的数据块时，选择其属性为“Data block referencing a function block”。
• 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。
• 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。
配料A
流量传感器 进料阀 进料泵 入口阀 M
流量传感器 进料阀 进料泵 入口阀
混合罐
配料B
排料阀
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。
• 通过案例2说明FC和FB的区别
6.3 FC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。
FB1 电动机
配料A DB1
配料B DB1
搅拌电动机 DB1
FC1 阀门
入口阀 A和B
入口阀 A和B
排料阀
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)。 编程要求起动和停止按钮使运行线圈工作或停止。转速达到给定转 速时，显示转速达到预设值的指示灯亮。故障使故障灯亮。复位故 障后，故障指示灯灭。
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。
局部数据声明类型
变量名 输入 输出 输入/输出 静态变量
• 3.将走马灯封装在FC中，输入为：起动和停止按钮，左转和右转按 钮(Left,Right)，定时间隔(Time)，初值设置(Initial)以及移位间隔 (Interval)；输出为8位（Show）

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。
配料A
流量传感器 进料阀 进料泵 入口阀 M
流量传感器 进料阀 进料泵 入口阀
混合罐
配料B
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。
• 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
用户程序 操作系统
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），
临时变量
类型 IN OUT IN_OUT STAT
TEMP
说
明
为调用逻辑块提供数据，输入给逻辑块。
从逻辑块中输出数据结果
参数值可以输入，也可以输出
静态变量存储于背景数据块中，块调用结束后， 变量被保留
临时变量存储于L堆栈中，块执行结束后，变 量消失。
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
3.维护 搅拌电动机的启动次数超过 50次，进行维护。
配料A
流量传感器 进料阀 进料泵 入口阀 M
流量传感器 进料阀 进料泵 入口阀
混合罐
配料B
排料阀
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。
配料A
流量传感器 进料阀 进料泵 入口阀 M
流量传感器 进料阀 进料泵
混合罐
配料B
入口阀
排料阀
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）。
• （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。
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。
配料A
流量传感器 进料阀 进料泵 入口阀 M
流量传感器 进料阀 进料泵 入口阀
混合罐
配料B
排料阀
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。
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。