2000 m3級高爐UDT與功能塊的開發及應用*

周旭朋

(安陽鋼鐵股份有限公司)

2000 m3級高爐UDT與功能塊的開發及應用*

周旭朋

(安陽鋼鐵股份有限公司)

介紹了安鋼2000 m3級高爐PLC控制系統中用戶定義數據類型(UDT)與功能塊的開發與應用，對常規設備提供了一種標準的控制方法及手段，大大簡化了控制程序的開發設計過程，提高了程序的可讀性及可移植性，方便維護，值得在工程設計中推廣應用。

用戶定義數據類型 功能塊 開發與應用

0 前言

隨著PLC控制系統的應用越來越廣泛，PLC控制程序的設計與開發也顯得優為重要。常規的PLC控制程序設計方法，例如梯形圖順序控制設計法，設計出來的程序不但繁瑣冗長，而且不具有可讀性及可移植性。安鋼2000 m3級高爐中，用戶定義數據類型(UDT)與功能塊的開發與應用，使控制程序條理清楚，通用性強，可方便移植與維護。

1 概況

PLC控制程序的設計一般包括:變量表、組織塊、功能塊、數據塊等邏輯塊的設計。變量表用來定義程序編寫過程中所用到的變量，這里可以定義變量的名稱、數據類型、地址和注釋等。各種邏輯塊用來編寫控制程序，實現設備的邏輯控制，主要由各種不同的指令代碼組成，這些指令代碼可以用梯形圖(LAD)、功能塊圖(FBD)或語句表(STL)等來表示。變量表常規的設計方法是把所有用到的變量都羅列在變量表中，整個變量表顯得非常龐雜，不利于分析應用。邏輯功能塊常規的設計方法是順序設計法，是把所有的功能一個接一個用指令代碼寫出來，當控制設備的數量較少且較簡單時，這樣的方法還可行。如果是一個較為復雜且控制設備數量較多的系統，這樣的控制程序會顯得非常冗長，不方便維護和查找故障。通過大量探索與實踐，用戶定義數據類型(UDT)與功能塊的應用，能方便控制程序的編寫，簡化設計過程，輕松完成現場各設備間的邏輯控制，可廣泛應用于各種工業控制現場。

2 用戶定義數據類型(UDT)與自定義功能塊

2.1 UDT的概念與設計

用戶定義數據類型(User－Defined Data Types)簡稱為UDT，是一種特殊的數據結構，由基本數據類型和復雜數據類型組成。用戶只需要對它定義一次，定義好以后可以在用戶程序中作為數據類型使用。可以用它來產生大量的具有相同數據結構的數據塊，用這些數據塊來輸入用于不同目的的實際數據。例如生成用于顏料混合配方的UDT后，可以用它生成用于不同顏色配方的數據組合。用戶定義數據類型定義好以后，可以在符號表中為它指定一個符號名。使用用戶定義數據類型(UDT)，在設計變量表時可以大量節約錄入數據的時間［1］。

UDT可以在邏輯塊(FC、FB、和OB)的變量聲明表中作為基本數據類型或復雜數據類型來使用，或者在數據塊(DB)中作為變量的數據類型來使用。同時可以用UDT定義的變量作為參數來傳遞。

設計UDT時，用鼠標右鍵點擊SIMATIC管理器右邊顯示塊的窗口，在彈出的菜單中執行“插入新對象”—“數據類型”命令，生成新的UDT。在生成UDT的元素時，可以設置它的初始值和加上注釋。2000 m3級高爐變頻泵的用戶定義數據類型見表1。

表1 泵的用戶定義數據類型

2.2 UDT的編程應用

在設計編程變量表時，把UDT用戶定義數據類型作為基本的數據類型在數據塊中使用，定義每個設備的變量時，輸入設備的代碼即可，方便快捷，可以節約大量的時間。UDT在安鋼2000 m3級高爐工程實例中的應用情況見表2。

表2 UDT在數據塊中的應用

要訪問數據塊motor中數據類型為UDT1的結構M101中的元素 auto，其符號地址為“motor”.M101.auto。

2.3 自定義功能塊的概念與設計

自定義功能塊是邏輯控制塊的一種，由局部變量、邏輯控制程序組成。局部變量由輸入變量(IN)、輸出變量(OUT)、輸入_輸出變量(IN_OUT)、臨時變量(TEMP)等組成［2］。

1)輸入變量(IN)。由調用它的塊提供的輸入參數。

2)輸出變量(OUT)。返回給調用它的塊的輸出參數。

3)輸入_輸出變量(IN_OUT)。初值由調用它的塊提供，塊執行后返回給調用它的塊。

4)臨時變量(TEMP)。暫時保存在局部數據區中的變量。只是在執行塊時使用臨時變量，執行完后，不再保存其數值，它可能被別的數據覆蓋。

塊的局部變量名必須以字母開始，只能由英語字母、數字和下劃線組成的，不能用漢字，但是在符號表中定義的共享數據的符號名可以使用其他字符(包括漢字)。

設計自定義功能塊時，選中SIMATIC管理器左邊窗口中的“塊”圖標，用右鍵點擊右邊窗口，執行出現的快捷菜單中的“插入新對象”—“功能塊”，生成一個新的功能塊。在局部變量表中輸入對應的輸入、輸出變量，在邏輯控制塊中，按常規控制邏輯輸入控制程序，實現設備的基本控制功能。例如泵的啟動、停止等。

2.4 自定義功能塊編程應用

在工程實際應用中，把控制設備的常規通用功能設計為功能塊，例如泵的手動、自動聯鎖啟動，閥的手動、自動聯鎖開關等設計為自定義功能塊。在主程序中進行調用，并賦于外部輸入參數，實現工程中各種通用設備的控制。安鋼2000 m3級高爐程序設計中，應用功能塊進行編程使程序主體結構清晰，條理分明，易于理解與維護。在程序調試時，只需要調整功能塊與功能塊的外部參數，不需要對每個設備的控制程序進行重復性的修改工作。圖1為工程實際應用中主程序調用的一個變頻泵的控制功能塊。

圖1 變頻泵控制功能塊

圖中motor是一個輸入_輸出參數，是UDT用戶定義數據類型。在輸入參數設計時，由HMI設定的設備的參數利用UDT用戶定義數據類型來實現，外部只預留自動聯鎖啟動，開關閥的條件以及現場的一部分到位聯鎖信號，從而簡化了編程工作量，縮短了程序開發周期。

3 應用效果

用戶定義數據類型(UDT)與功能塊在安鋼2000 m3級高爐工程中的應用，取得了良好效果，不但簡化了控制程序的開發設計工作，而且也為新工藝的控制程序設計提供了一種很好的平臺。設計開發人員在不熟悉工藝的情況下，利用UDT與功能塊把程序的主體架構搭建起來，實現設備的單體調試與運行。在設備的聯動調試時，根據工藝人員的要求，可以把相應的聯鎖條件加入功能塊的輸入參數中，從而實現各種設備之間的聯鎖關系。經過大量工程實例證明，用戶定義數據類型(UDT)與功能塊的應用，可以在工程中起到事半功倍的效果，值得推廣與應用。

4 結語

隨著PLC廣泛地應用在各種機械設備和生產過程的自動控制系統中，PLC的可靠性和靈活性顯得優為重要，而PLC編程的思路與方法是決定控制程序的可靠性與靈活性的關鍵。用戶定義數據類型(UDT)與功能塊的設計與應用，為用戶提供了一種良好的編程思路與方法，可以運用到各種PLC控制系統中，發揮PLC控制系統的良好優勢。

［1］廖常初.S7－300/400 PLC應用技術.北京:機械工業出版社，2008:259－260.

［2］王紅，王艷玲.可編程控制器使用教程.北京:電子工業出版社，2002:20－22.

DEVELOPMENT AND APPLICATION ON UDT AND FUNCTION BLOCK IN 2000 m3BF

Zhou Xupeng
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

The development and application on user－defined data types(UDT)and function block in PLC control system for 2000 m3BF in Anyang Steel are introduced which provide standard control method for common equipments，greatly simplify development and design process of control program and enhance readability of program and shiftability.It is worth of spreading in project deign.

user－defined data types function block development and application

2011—8—16