2、控制系統軟件設計
2.1控制程序結構
S7-300系列PLC的編程語言是STEP7。STEP7用文件塊的形式管理用戶編寫的程序及程序運行所需的數據。如果這些文件塊是子程序，則可以提供調用語句，將它們組成結構化的用戶程序。這樣，PLC的程序組織明確，結構清晰，易于修改。
在系統中，復卷機的控制程序主要由組織塊OB、系統功能SFC、功能FC和數據塊DB等4中程序快組成。
組織塊OB是系統操作程序與用戶應用程序在各種條件下的接口界面，用于控制程序運行。不同的OB有不同的功能。設計中組織塊有OB1、OB82、OB4、OB5、OB86、OB100、OB122。OB1是用作主表程序循環的，它用來設計主循環程序的結構。OB82是診斷中斷程序，診斷接收來自有診斷能力的模塊（如：模擬輸入模塊）。OB84是CPU硬件故障中斷，OB85是優先級錯誤中斷，OB86是機架錯誤中斷，OB87是通信錯誤中斷。OB100屬于啟動組織塊，是暖啟動用的。OB122是訪問錯誤組織塊，屬于故障處理組織塊。
系統還用到SFC14、SFC15這兩個系統功能塊。SFC14、SFC15是作為Profibus-DP通信用的系統功能塊，SFC14是用來讀取從站的信息數據，SFC15是PLC用來對從站發送數據的。它的應用是通過編制程序快FC時調用的。
FC是自定義程序塊，其中包括過程控制、數據處理、輔助設備控制、變頻器控制和通信控制等模塊。其程序結構如圖2所示。
數據塊DB用來存放用戶程序運行所需的大量數據或變量，它也是實現各程序塊之間交換、傳遞和共享數據的重要途徑。該設計有5個數據塊，用來存放復卷機運行過程中的設備狀態或工藝參數，例如：電機的運行、停止或故障指示數據（數字量），電機的速度、電流、紙幅的張力數據（模擬量）等。在編程階段，要先用STEP7軟件定義數據塊，定義內容包括數據塊號及塊中的變量。
2.2各程序塊功能
本著結構化的程序設計思想，PLC程序分成圖2所示的幾個功能模塊，這些模塊分別對應系統的某些控制功能，它們在功能的編程邏輯組合上既有一定的相對獨立性，又可以供其他模塊使用。輔助設備和工藝聯鎖控制模塊FC1是簡單的開關量控制，主要對復卷機的輔助設備（如：吹邊風機、卸紙架電機、抱閘、退紙架電機和電磁閥等）的操作控制及指示燈邏輯控制，這個程序塊采用梯形圖編程。
模擬量采集與處理模塊FC2主要是對工藝過程中的模擬量參數進行采集、顯示與存儲。模擬量包括參數設置（如張力、速度給定等）和各種反饋信號（如電機的速度、電流和轉矩）等，同時對采集量進行線性化處理，并轉換成十進制數，對輸入進行限幅、報警，對一些重要的域值進行標記。
卷紙控制FC3主要實現紙長、卷徑的控制功能，以便復卷機根據檢驗到的這兩個值按紙長或卷徑停車。變頻器FC4主要對3臺變頻器進行控制，該模塊接受外部輸入指令（如速度給定），并把該指令輸入到變頻器中，以使變頻器根據工藝要求控制電動機的運行。
變頻器通信程序塊FC5主要用來調用系統功能塊SFC14和SFC15，以便讀出和寫入變頻器中的數據。
過程控制模塊FC6、FC7和FC8主要實現張力、負荷分配和壓力控制。其中張力和負荷分配控制是由變頻器完成的，PLC在這里只對相關的值進行采集、計算和簡單的處理。如當進行張力控制時，該模塊計算卷徑和動態補償轉矩，然后把這些量提供給放卷輥電機的變頻器，控制變頻器按照設定的張力、自動輸入的車速轉換為電機的轉速輸入到變頻器，或將轉矩微調的給定送到變頻器，使變頻器控制前后兩個底輥電機的出力情況。壓紙輥壓力控制包括壓紙輥壓力計算、紙卷半徑計算等。
2.3各功能模塊之間接口設計
如上所述，復卷機控制程序是由幾個功能模塊組成的，由于控制系統數據交換。有些功能模塊之間又有許多聯系，需要進行數據交換。因此，數據在程序中已經不僅僅是位的信息。而是以字節或字為單位的信息。數據量的擴大使原來的標志位不敷使用，所以使用數據塊DB代表標志位的功能。在編程序時首先定義一個共享數據塊，提高程序的代碼效率，縮短代碼長度。但是，現場必須對數據塊進行很好的管理，防止對數據塊的非法引用或修改。具體就是：明確數據塊每個單元的作用；盡可能減少對數據塊各個單元的修改入口，保持數據的清潔；對數據進行校驗和保護，防止意外錯誤。
該設計使用的數據塊DB有：DB1模擬量數據使用；DB2計數器模板內部使用；DB3臨時數據存儲；DB10共享數據塊（任何FB、FC、OB均可讀寫存放在共享數據塊中的數據；DB11變頻器相關數據。
2.4、PLC與OP270之間的接口設計
PLC與OP270之間除了通過Profibus-DP總線進行的電氣連接外，更重要的是和數據上的聯系。OP270是一個被動的顯示器，它顯示的一切數據和具有的控制功能都要通過PLC為其提供。在OP270中不用編寫通信程序而只要簡單組態連接參數就可以連接到PLC上。所以PLC只需對它們之間傳送的數據進行優化即可。其內容為：數據的準備、顯示格式的調整、控制邏輯的準備。對于OP而言，PLC內部所有的數據（包括所有數據塊、輸入、輸出點、機器狀態信息等）是透明的，也就是可以通過對OP的合理組態來獲得PLC中的所有有用信息。但是考慮到這種方式所花費的代價和系統性能的損失，在PLC中將數據合理地組織，以便于檢索，提高OP的效率，降低網絡的通信負擔，同時可以降低程序的調試時間，并可以減輕維護的負擔。具體說數據的組織就是將通信的數據放入DB數據塊中。
