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西门子S7-300系列PLC在编程时是否需要用到SCL

问：西门子S7-300编程必须要用到SCL吗，只用LAD怎么样？

　　答：S7 SCL是符合EN 61131-3（IEC 61131-3）标准的文本语言，也就是说支持该标准的任意厂家的PLC均可以使用与之相似的语言编程，支持强大的数据处理运算功能，一般深受IT人员的喜爱。SCL是STEP 7软件的一个可选附件包，标准版的只有 LAD，STL，FBD三种编程工具。它同STL、LAD、FBD属于同一个作用， SCL需要用单独的程序块来编写，需要编译后才能下载到CPU执行；LAD和STL可以在同一个程序块里编写。在STEP7没有安装SCL时，用其编辑的块都会以STL格式打开并显示。

　　S7 SCL 包含的语言结构与编程语言Pascal和C相类似，所以只要接触过Pascal、Delphi、vb等编程语言者，实现S7-SCL语言的快速入门是非常容易的，不必了解继电器原理，而且，即使是做逻辑控制也只需简单的编程语句就可以完成，所以S7 SCL特别适合于习惯于使用编程语言的人使用。这种语言适合于处理复杂的逻辑和大量的数学运算，由于其具有语言的编程结构，因此和S7的STL语句表编程方式比较起来有着更加方便的控制方式，可以这样说，只要是必须使用语句表的地方，我们均可以考虑使用SCL。

　　也许STL在执行时比SCL更加高效，但事实上也不一定，首先SCL可以编译成STL，同时 SCL设计时可以优化编程，而STL若运用不当，可能还会将低效率。当然在目前的这种系列的PLC上，效率对于我们来说已是次要的，我们更关心的是编程结构。就像在PC机上，舍弃了汇编语言，而主要采用C/C++等语言。总体来说，SCL适合于编写标准功能块，由于在维护中，它和STL一样，不象 Lad一样利于维护，因此这些标准功能块都应该有文档说明，以便用户了解其功能。STL源文件由文本组成，使用关键字在源文件中设定块结构、声明变量表和程序网络段，为将其编译成块，必须按一定规则编写其结构及语句。

　　当使用LAD（梯形图）/FBD（功能图）编程时，系统会自动添加严格的语法结构。而STL并不自动添加完整的语法结构（数据类型匹配，系统堆栈处理等）。应此LAD/FBD格式的程序可以转换为STL格式，而STL格式的程序并不一定可以转换为LAD/FBD。

　　SCL可以编译成STL。如果想再把STL*转换成LAD，难度很大，或者说不可能。把STL程序按功能组拆成逐个网络，然后或许大部分可以转换成LAD，但是无法保持程序的完整性，零零散散无法阅读。

　　做 PCS7项目，如果不学会SCL语言，做项目难度比较大，单纯使用CFC和SFC编程，由于工艺控制的复杂性和多样性，CFC图表会有大量的块，程序可读性不高，技术保密不了；用SCL编程可以把工艺联锁、工艺核心控制程序和工艺数据处理包装成一个FB块，CFC程序就简单多了。 PCS7是DCS系统，模拟量很多，而且程序一般都比较大。这种大型的程序通常都用语言工具来编写，例如SCL，CFC和SFC。他们编译以后生成STL，但是没有注释，阅读难度会非常大，一年都未必看的明白。工业控制软件发展到现在，大型程序通常都是用语言来编写，如SCL，CFC和SFC这样工作量会小很多很多。所以建议大家直接阅读学习SCL语言编写的程序。

　　对于STL、LAD、SCL等语言之间进行转换的问题，的确有些STL变成LAD是转不过来的。反过来行。LAD可以直接转SCL，但反过来不一定行，需要严格的按一定的格式写才能转回来，因为SCL是结构化编程语言，比LAD复杂。

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故障的分类

    1．外部设备故障

    外部设备就是与实际过程直接的各种开关、传感器、执行机构、负载等。这部分设备发生故障，直接影响系统的控制功能。

    2．系统故障

    这是影响系统运行的全局性故障。系统故障可分为固定性故障和偶然性故障。

    故障发生后，可重新启动使系统恢复正常，则可认为是偶然性故障。

    重新启动不能恢复而需要更换硬件或软件，系统才能恢复正常，则可认为是固定故障。

    3．硬件故障

    这类故障主要指系统中的模板（特别是I/O模板）损坏而造成的故障。这类故障一般比较明显，影响局部。

    4．软件故障

    软件本身所包含的错误，主要是软件设计考虑不周，在执行中一旦条件满足就会引发。在实际工程应用中，由于软件工作复杂、工作量大，因此软件错误几乎难以避免。

    对于可编程控制器组成的控制系统而言，绝大部分故障属于上述四类故障。根据这一故障分类，可以帮助分析故障发生的部位和产生的原因。

    可编程控制器的自诊断测试

    可编程序控制器具有*的自诊断测试功能，在系统发生故障时要充分利用这一功能。在进行自诊断测试时，都要使用诊断调试工具，也就是编程器。

    利用系统功能进行诊断测试

    利用可编程控制器本身所具有的各种功能，自行编制软件、采取一定措施、结合具体分析确定故障原因。

    用户通过程序可以编辑组织块，来告诉CPU当出现故障时应如何处理，

    如果相应的故障组织块OB没有编程，当出现该故障时，CPU转到“STOP"状态。

    系统故障率曲线

    1．早期故障期

    2．随机故障期

    3．耗损故障期

    可编程控制器系统的故障分布

    系统故障：整个控制系统失效的总故障。

    外部故障：系统与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构和负载等部分的故障。

    内部故障：可编程控制器本身的故障。

    只有10%的故障发生在可编程控制器中。90%的故障发生在I/O模板中，

    要提高系统的可靠性，在系统设计中要注意外部设备的选择，在可编程序控制器中我们要提高I/O模板的维修能力，缩短平均维修时间。

关键词： PLC

    线性化编程；分部编程以及结构化编程（工业搅拌系统）。

    被搅拌的对象要求如下：

    1．当成分A（B）泵工作时要求：1）成分A（B）的进料阀已开，出料阀已开；2）搅拌桶未满，搅拌的出料阀关闭；3）泵的驱动电机*，没有紧急停止动作。

    2．拌电机工作时的条件：1）搅拌桶未空，搅拌桶的出料阀关闭；2）搅拌马达*，紧急停止没有动作。

    3．开排放阀的条件：搅拌马达停止，紧急停止没有动作。

    系统中的液位开关让操作者了解搅拌桶内的液位情况，并且提供输送泵和搅拌电机之间的连锁关系。

    一、线性化编程

    线性化编程就是将用户程序连续放置在一个指令块内，即一个简单的程序块内包含系统的所有指令。线性化编程不带分支，通常是OB1程序按顺序执行每一条指令，软件管理的功能相对简单。

    二、分部编程

    分部式编程是把一项控制任务分成若干个独立的块，每个块用于控制一套设备或一系列工作的逻辑指令，而这些块的运行靠组织块OB内指令来调用。

    三、结构化编程

    结构化程序把过程要求的类似或相关的功能进行分类，并试图提供可以用于几个任务的通用解决方案。向指令块提供有关信息（以参数形式），结构化程序能够重复利用这些通用模块。

    控制软件分为五个功能块：

    FC10功能块用于控制成分A的供料泵；

    FC20功能块用于控制成分B的供料泵；

    FC30功能块用于控制搅拌马达；

    FC40功能块用于控制排料电磁阀；

    FC50功能块用于控制操作站上的指示灯。

系统上电后，可编程序控制器首先控制启动输送带，下料传感器SN检测料槽有无物料，若无料，输送带运转一个周期后自动停止等待下料；当料槽有料时，下料传感器输出信号给 PLC，PLC 控制输送带继续运转，同时控制气动阀5进行下料，每次下料时间间隔可以进行调整。物料传感器 SA为电感传感器，当检测出物料为铁质物料时，反馈信号送 PLC，由 PLC 控制气动阀 1 动作选出该物料；物料传感器SB为电容传感器，当检测出物料为铝质物料时，反馈信号送 PLC, PLC控制气动阀 2 动作选出该物料；物料传感器 SC 为颜色传感器，当检测出物料的颜色为待检测颜色时，PLC 控制气动阀 3 动作选出该物料。物料传  感器SD为备用传感器。当系统设定为分拣某种颜色的金属或非金属物料时，由程序记忆各传感器的状态，完成分拣任务。

2、功能要求

      （1）分拣出金属和非金属 

      （2）分拣某一颜色块  

      （3）分拣出金属中某一颜色块 

      （4）分拣出非金属中某一颜色块  

      （5）分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块

   3、控制要求

     （1）系统送电后，光电编码器便可发生所需的脉冲

     （2）电机运行，带动传输带传送物体向前运行

     （3）有物料时，下料汽缸动作，将物料送出 

     （4）当电感传感器检测到铁物料时，推汽缸1 动作 

     （5）当电容传感器检测到铝物料时，推汽缸2 动作  

     （6）当颜色传感器检测到材料为某一颜色时，推汽缸3 动作  

     （7）其他物料被送到SD 位置时，推汽缸4 动作 

     （8）汽缸运行应有动作限位保护  

     （9）下料槽内无下料时，延时后自动停机

 二、控制系统

   1、PLC选型

根据上述要求可知该系统需要18 个输入，6 个输出，通过预算和了解，该设计采用的是奥越信CPU224A+221-1BF22。

   2、I/O分配表