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SIMATIC PCS 7工業(yè)庫（SIMATIC PCS 7 Industry Library,，以下簡稱IL）為PCS 7 V8.0以上版本提供了全新的控制功能庫，是對PCS 7高級過程庫（APL）的擴(kuò)展,，集成了非標(biāo)準(zhǔn)PCS 7 系統(tǒng)的工廠組件,，包括S7-300控制器或者WinCC Flexible操作員面板。此外,，IL中還集成了多個行業(yè)庫,，例如，水,、廢水處理行業(yè)庫和樓宇自動化行業(yè)庫,。PCS 7 IL與PCS 7 APL一起使用，可對不同領(lǐng)域內(nèi)的控制任務(wù)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)*的總體解決方案,。
工業(yè)生產(chǎn)過程通常在中央控制室對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制和,，除此之外,，用戶也要求在就地可以對設(shè)備進(jìn)行簡單控制，由于現(xiàn)場環(huán)境相對惡劣,、監(jiān)控要求不高等特點(diǎn),，系統(tǒng)配置中多采用操作員面板作為現(xiàn)場終端操作設(shè)備。
之前的PCS 7系統(tǒng)中,，操作員面板不能提供與PCS 7 OS相同風(fēng)格面板,，增加了誤操作的風(fēng)險，開發(fā)面板則需要花費(fèi)更多的時間,。PCS 7 IL為操作員面板與PCS 7系統(tǒng)集成提供了解決方案,，通過與PCS 7 APL (高級過程庫) 進(jìn)行交互的功能塊，為操作員面板提供必要的數(shù)據(jù),，WinCC Flexible中集成了IL Flexible功能庫,，提供標(biāo)準(zhǔn)的塊圖標(biāo)，實(shí)現(xiàn)操作員面板的可視化,，同時可以實(shí)現(xiàn)合理地分配OS與面板之間的操作權(quán)限,，防止多點(diǎn)操作而造成不*。

圖1.1 PCS 7工業(yè)庫

本文以PCS 7 APL MotL為例,，配置電機(jī)Motor1,、Motor2、Motor3,，詳細(xì)介紹如何定義MotL功能塊，如何為工業(yè)庫中的接口功能塊提供基本數(shù)據(jù)信息,，以及在操作面板中進(jìn)行組態(tài)的所需步驟,。

2、基本組態(tài)設(shè)置

2.1 創(chuàng)建測試項(xiàng)目
打開PCS 7 ,，創(chuàng)建多項(xiàng)目,，并插入AS、OP,、OS三個單項(xiàng)目,，分別添加SIMATIC 400 Station、SIMATIC HMI-Station和SIMATIC PC Station,，進(jìn)行相應(yīng)硬件及網(wǎng)絡(luò)組態(tài),，終項(xiàng)目結(jié)構(gòu)如下所示：

圖2.1 基本項(xiàng)目框架

2.2 CFC組態(tài)
安裝PCS 7 Industry Library后系統(tǒng)會自動在CFC中添加功能庫“Industry Lib PCS 7 V80”，如圖2.2所示,。更多關(guān)于IL的安裝信息,，可以參考如下文檔：

通過“Panel”功能塊與PCS 7 APL (高級過程庫) 進(jìn)行交互，為操作員面板提供必要數(shù)據(jù),。

圖2.2 Industry Lib PCS 7 V80

2.2.1 定義“MotL”功能塊
創(chuàng)建3個CFC程序塊,，分別命名為Motor1,、Motor2、Motor3,。將PCS 7 APL功能塊“MotL”插入至CFC圖表,，命名為“Motor1”，打開功能塊屬性設(shè)置MsgLock,、 OpSt_In及Feature引腳可見,，并設(shè)置Feature.Bit25=1（激活消息抑制功能）。

圖2.3 MotL功能塊定義

2.2.2 連接“PMotL”
由Industry Lib PCS 7 V80中將功能塊“PMotL”插入CFC,，命名為“PMotL1”,，如下圖所示連接PMotL和MotL功能塊。
? SwitchPerm_Out連接OpSt_In,，設(shè)定用戶操作權(quán)限,，詳細(xì)介紹參見第4章分層操作；
? BlockConnector連接MotL任意輸出引腳,，MotL的重要數(shù)據(jù)會自動地顯示在操作員面板中,；
? MsgLock_Out連接MsgLock，PCS 7 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)通過調(diào)用“Alarm_8P”在OS畫面中生成報警消息,，而操作員面板并不支持Alarm_8P,，為了OS及操作員面板上均顯示消息并可確認(rèn)，PMotL中使用“Alarm_DQ”生成消息,。由于PMotL和MotL都會發(fā)送消息到OS畫面,，為避免同一報警信息生成兩條消息，需要將MsgLock_Out連接MsgLock,，并設(shè)置Feature.Bit25=1,，抑制來自APL功能塊的消息。

圖2.4 PMotL與MotL連接

2.2.3 創(chuàng)建DB塊
在S7程序Blocks文件夾中創(chuàng)建自定義DB塊“OP_DB”,，并創(chuàng)建數(shù)據(jù)類型為INT的參數(shù)“DB_Motor1”,，用于連接PMotL接口功能塊。若存在多個MotL塊分別為每一個功能塊創(chuàng)建一個INT類型的參數(shù),。

圖2.5 創(chuàng)建DB塊

將功能塊PMotL的輸出“IDBNo”連接至自定義數(shù)據(jù)塊“OP_DB”的參數(shù)“DB_Motor1”,。

圖2.6 PMotL與DB塊連接

2.3 操作員面板組態(tài)
成功安裝PCS 7工業(yè)庫后就包含了WinCC Flexible庫“IL_PCS_7_Flex_V80”，存儲路徑為STEP7安裝目錄中（Program files SIEMENSSTEP7S7LIBS）,。該庫集成了標(biāo)準(zhǔn)的面板和塊圖標(biāo),，在畫面中添加面板和塊圖標(biāo)時會自動創(chuàng)建變量、連接,、文本列表等,，用戶只需要根據(jù)項(xiàng)目情況做適當(dāng)調(diào)整即可。
2.3.1 插入IL Flexible面板庫
*打開WinCC Flexible需要加載IL Flexible面板庫，在Tools中選擇Library,，右鍵選擇Library ? Open,，加載IL_PCS_7_Flex_V80。

圖2.7插入IL Flexible面板庫

2.3.2 面板組態(tài)
PCS 7系統(tǒng)中,，典型應(yīng)用為多個同類型的塊圖標(biāo)對應(yīng)同一個面板,，同一時刻僅有一個塊圖標(biāo)能夠打開面板。若希望不同的塊圖標(biāo)同時都能打開面板,，必須為每個塊圖標(biāo)創(chuàng)建獨(dú)立的面板,，這種應(yīng)用將增加更多的變量。下面將詳細(xì)介紹兩種不同應(yīng)用情況的組態(tài)方法,。

可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Coer）簡要介紹

可編程控制器是60年代末在美國首先出現(xiàn),，當(dāng)時叫可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Coer），目的是用來取代繼電器,，以執(zhí)行邏輯判斷,、計時、計數(shù)等順序控制功能,。PLC的基本設(shè)計思想是把計算機(jī)功能完善,、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂,、操作方便,、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的,、通用的,。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲器內(nèi),?？刂破骱捅豢貙ο筮B接方便。

隨著半導(dǎo)體技術(shù),，尤其是微處理器和微型計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,，到70年代中期以后,，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器,，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路,，這時的PLC已不再是邏輯判斷功能,，還同時具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能,。

可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算,，順序控制,、定時、計算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出,，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜,、可靠性低、功耗高,、通用性和靈活性差的缺點(diǎn),，充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)。

可編程控制器對用戶來說,，是一種無觸點(diǎn)設(shè)備,，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設(shè)計階段選用可編程控制器,，在實(shí)施階段再確定工藝過程,。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看,，在制造階段不需要根據(jù)用戶的訂貨要求專門設(shè)計控制器,，適合批量生產(chǎn)。由于這些特點(diǎn),，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎,，并得到迅速的發(fā)展。目前,，可編程控制器已成為工廠自動化的強(qiáng)有力工具,，得到了廣泛的應(yīng)用。

可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣,，但其組成的一般原理基本相同,，都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)。通常由中央處理單元（CPU）,、存儲器（RAM,、ROM）、輸入輸出單元（I/O）,、電源和編程器等幾個部分組成,。

1．中央處理單元（CPU） 

CPU作為整個PLC的核心，起著總指揮的作用,。CPU一般由控制電路,、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個集成電路的芯片上。CPU通過地址總線,、數(shù)據(jù)總線,、控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路連接,。CPU的功能有以下一些：從存儲器中讀取指令,，執(zhí)行指令，取下一條指令,，處理中斷,。 

2．存儲器（RAM、ROM）

 存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序,、用戶程序及工作數(shù)據(jù),。存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器;存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器；存放工作數(shù)據(jù)的存儲器稱為數(shù)據(jù)存儲器,。常用的存儲器有RAM,、EPROM和EEPROM。RAM是一種可進(jìn)行讀寫操作的隨機(jī)存儲器存放用戶程序,，生成用戶數(shù)據(jù)區(qū),，存放在RAM中的用戶程序可方便地修改。RAM存儲器是一種高密度,、低功耗,、價格便宜的半導(dǎo)體存儲器，可用鋰電池做備用電源,。掉電時,，可有效地保持存儲的信息。EPROM,、EEPROM都是只讀存儲器,。用這些類型存儲器固化系統(tǒng)管理程序和應(yīng)用程序。

 3．輸入輸出單元（I/O單元） 

I/O單元實(shí)際上是PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信號的接口部件,。I/O單元有良好的電隔離和濾波作用,。接到PLC輸入接口的輸入器件是各種開關(guān)、按鈕,、傳感器等,。PLC的各輸出控制器件往往是電磁閥、接觸器,、繼電器,，而繼電器有交流和直流型,，高電壓型和低電壓型,，電壓型和電流型。  

4．電源  

PLC電源單元包括系統(tǒng)的電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓,。PLC內(nèi)有一個穩(wěn)壓電源用于對PLC的CPU單元和I/O單元供電,。 

5．編程器  

編程器是PLC的重要外圍設(shè)備。利用編程器將用戶程序送入PLC的存儲器,，還可以用編程器檢查程序,，修改程序，監(jiān)視PLC的工作狀態(tài),。除此以外,，在個人計算機(jī)上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖纯捎脗€人計算機(jī)對PLC編程,。利用微機(jī)作為編程器,，可以直接編制并顯示梯形圖。

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PLC的工作的三個基本過程內(nèi)容

  PLC采用循環(huán)掃描的工作方式,，在PLC中用戶程序按先后順序存放,，CPU從一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回條,，如此周而復(fù)始不斷循環(huán),。PLC的掃描過程分為內(nèi)部處理、通信操作,、程序輸入處理,、程序執(zhí)行、程序輸出幾個階段,。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期,。當(dāng)PLC處于停狀態(tài)時，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容,。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時,，從內(nèi)部處理、通信操作,、程序輸入,、程序執(zhí)行、程序輸出,，一直循環(huán)掃描工作,。

      1．輸入處理

      輸入處理也叫輸入采樣。在此階段,，順序讀入所有輸入端子的通端狀態(tài),，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新,。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段,。在程序執(zhí)行時,，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信號發(fā)生變化,，其映象寄存器的內(nèi)容也不會發(fā)生變化,，只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。

        2．程序執(zhí)行

        根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則,，按先左后右先上后下的步序,，逐句掃描，執(zhí)行程序,。遇到程序跳轉(zhuǎn)指令,，根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時,，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài),，從輸出映象寄存器讀出對應(yīng)映象寄存器，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算,，存入有關(guān)器件寄存器中,。對每個器件來說，器件映象寄存器中所寄存的內(nèi)容,，會隨著程序執(zhí)行過程而變化,。 

       3．輸出處理 

      程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器,，即器件映象寄存器中的Y寄存器的狀態(tài),，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路,，驅(qū)動功率放大電路,，使輸出端子向外界輸出控制信號，驅(qū)動外部負(fù)載,。