西门子PLC中使用数组与结构体实现配方功能的详细指南

发布时间：2025-09-24

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在西门子PLC（如S7-1200、S7-1500系列）编程中，配方（Recipe）功能常用于存储和管理生产过程中的参数集，例如不同产品类型（如A、B、C产品）的温度、压力、时间等设定值。这些参数可以视为一组相关数据的集合，使用结构体（STRUCT）来定义单个配方的结构（包含不同类型的数据），然后使用数组（ARRAY）来存储多个配方，实现批量管理和切换。

1. 定义结构体（STRUCT） - 单个配方的模板结构体用于定义配方参数的结构。在TIA Portal中，通过用户定义类型（UDT）或直接在数据块（DB）中声明。

步骤：

打开TIA Portal项目，右键“类型”文件夹 → “添加新类型” → 选择“用户定义类型（UDT）”。
输入名称，如Recipe_Struct。
在UDT编辑器中添加成员变量（不同类型）：

示例UDT定义（SCL语法）：

TYPE Recipe_Struct :
STRUCT
    Temp_Set : REAL;  // 温度设定值 (单位：℃)
    Press_Set : INT;  // 压力设定值 (单位：bar)
    Time_Set : TIME;  // 时间设定值 (单位：s)
END_STRUCT
END_TYPE

说明：
- STRUCT块内可嵌套基本类型（REAL、INT、TIME等）或其它STRUCT/ARRAY。
- 结构体大小固定，由成员类型决定（例如：REAL占4字节，INT占2字节，TIME占4字节，总计10字节）。
- 可添加更多成员，如字符串（STRING）用于配方名称：Recipe_Name : STRING[20];。

2. 定义数组（ARRAY） - 存储多个配方

数组用于容纳多个结构体实例，实现配方库。

步骤：

创建一个全局数据块（DB），如DB1（配方库DB）。
在DB的静态变量区声明数组：

示例DB声明（SCL语法）：

DATA_BLOCK "Recipe_DB"
TITLE = "配方库数据块"
VERSION : 0.1
BEGIN
    Recipes : ARRAY[1..10] OF Recipe_Struct;  // 10个配方，每个为Recipe_Struct类型
    Current_Recipe_Index : INT := 1;  // 当前选中的配方索引 (默认1)
END_DATA_BLOCK

说明：
- ARRAY[1..10]：一维数组，索引从1到10（S7系列默认从1开始，可自定义下限为0）。
- 数组元素类型为刚才定义的Recipe_Struct，总大小=10 × 10字节=100字节。
- 支持多维数组，如ARRAY[1..5,1..2]用于分组配方。
- 数组访问示例：Recipes[1].Temp_Set（访问第1个配方的温度）。

3. 初始化配方数据

在PLC启动（OB100）或专用功能块（FB）中初始化数组数据。使用赋值语句填充默认值。

示例SCL代码（在FB中）：

FUNCTION_BLOCK "Init_Recipes"
VAR
    i : INT;
END_VAR

BEGIN
    FOR i := 1 TO 10 DO
        CASE i OF
            1:  // 配方1：产品A
                Recipes[i].Temp_Set := 150.5;
                Recipes[i].Press_Set := 50;
                Recipes[i].Time_Set := T#5S;
            2:  // 配方2：产品B
                Recipes[i].Temp_Set := 200.0;
                Recipes[i].Press_Set := 80;
                Recipes[i].Time_Set := T#10S;
            // ... 继续添加其他配方
            ELSE
                Recipes[i].Temp_Set := 0.0;  // 默认值
                Recipes[i].Press_Set := 0;
                Recipes[i].Time_Set := T#0S;
        END_CASE;
    END_FOR;
END_FUNCTION_BLOCK

说明：
- 使用FOR循环遍历数组，CASE语句根据索引填充数据。
- 调用此FB：在主程序OB1中Init_Recipes();。
- 数据可从HMI或CSV文件导入（使用SFC14/15块读写）。

4. 实现配方切换和应用

在主程序中，根据输入（如HMI按钮）切换当前配方索引，并将参数应用到过程变量。

示例SCL代码（在OB1中）：

ORGANIZATION_BLOCK "Main"
VAR
    // 过程变量
    Actual_Temp : REAL;  // 实际温度
    Actual_Press : INT;  // 实际压力
    Timer : TON;  // 定时器
END_VAR

BEGIN
    // 假设从HMI输入新配方索引到 Current_Recipe_Index
    IF "New_Recipe_Select" THEN  // 触发切换
        Current_Recipe_Index := "HMI_Index_Input";  // 从输入获取索引 (1-10)
        "New_Recipe_Select" := FALSE;
    END_IF;

    // 加载当前配方到过程变量
    Actual_Temp := Recipes[Current_Recipe_Index].Temp_Set;
    Actual_Press := Recipes[Current_Recipe_Index].Press_Set;
    Timer(IN := TRUE, PT := Recipes[Current_Recipe_Index].Time_Set);

    // 过程控制逻辑
    IF Timer.Q THEN
        // 配方执行完成
        "Recipe_Done" := TRUE;
        Timer(IN := FALSE);
    END_IF;
END_ORGANIZATION_BLOCK

说明：
- Current_Recipe_Index控制数组访问，实现动态切换。
- 使用TON定时器示例应用时间参数；类似地，可连接PID块处理温度/压力。
- 边界检查：添加IF Current_Recipe_Index < 1 OR Current_Recipe_Index > 10 THEN Current_Recipe_Index := 1; END_IF;防止越界。