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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，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)，實現(xiàn)操作員面板的可視化，同時可以實現(xiàn)合理地分配OS與面板之間的操作權(quán)限，防止多點操作而造成不*。

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)建測試項目
打開PCS 7 ，創(chuàng)建多項目，并插入AS、OP、OS三個單項目，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)，終項目結(jié)構(gòu)如下所示：

圖2.1 基本項目框架

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)計思想是把計算機功能完善、靈活、通用等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實際應(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)行邏輯運算，順序控制、定時、計算和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是微機技術(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)中機械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用微處理器的優(yōu)點。

可編程控制器對用戶來說，是一種無觸點設(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，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，在個人計算機上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖?，即可用個人計算機對PLC編程。利用微機作為編程器，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。