1.程序家族有哪些成員?
PLC的控制程序一般由主程序、子程序和中斷程序組成。西門子的S7-300/400將子程序分為功能(Function,或稱為函數(shù))和功能塊(Function Block)。
在每一個掃描循環(huán)周期,CPU都要調(diào)用一次主程序,用戶程序必須有一個并且只能有一個主程序。小型控制系統(tǒng)可以只有主程序。
中斷程序用于快速響應(yīng)中斷事件。在中斷事件發(fā)生時,CPU將停止執(zhí)行當(dāng)時正在處理的程序或任務(wù),去執(zhí)行用戶編寫的中斷程序。執(zhí)行完中斷程序后,繼續(xù)執(zhí)行被暫停執(zhí)行的程序或任務(wù)。
2.哪些情況需要使用子程序?
當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模很大、控制要求復(fù)雜時,如果將全部控制任務(wù)放在主程序中,主程序?qū)浅?fù)雜,既難以調(diào)試,也難以閱讀。使用子程序可以將程序分成容易管理的小塊,使程序結(jié)構(gòu)簡單清晰,易于調(diào)試、查錯和維護(hù)。
子程序也可以用于需要多次反復(fù)執(zhí)行相同任務(wù)的地方,只需要編寫一次子程序,別的程序在需要的時候多次調(diào)用它,而無需重寫該程序。
3.怎樣調(diào)用子程序?
主程序可以調(diào)用子程序,子程序也可以嵌套調(diào)用別的子程序。嵌套調(diào)用的層數(shù)是有限制的,例如S7-200的最大嵌套深度為8級。
執(zhí)行完子程序后,返回調(diào)用它的程序中的調(diào)用指令的下一條指令。
4.每個掃描周期都會執(zhí)行子程序嗎?
子程序的調(diào)用可以是有條件的,在被調(diào)用期間,每個掃描周期都要執(zhí)行一次被調(diào)用的子程序。調(diào)用條件不滿足時不會執(zhí)行子程序中的指令,因此使用子程序可以減少掃描循環(huán)時間。
5.停止調(diào)用子程序后,子程序中的線圈處于什么狀態(tài)?
停止調(diào)用子程序后,不再執(zhí)行子程序中的指令。子程序中線圈對應(yīng)的編程元件如果沒有受到別的程序的控制,將保持子程序最后一次執(zhí)行后的狀態(tài)不變。即使控制這些線圈的觸點的狀態(tài)變化,該線圈對應(yīng)的元件的狀態(tài)也不會變化,因為這時根本就沒有執(zhí)行子程序中的指令。
6.怎樣實現(xiàn)子程序的無條件調(diào)用?
有的PLC的子程序調(diào)用指令不能直接接到左側(cè)的垂直“電源”線上,需要通過觸點電路來控制是否調(diào)用子程序,即子程序的調(diào)用是有條件的??梢杂靡恢睘镺N的特殊位元件(例如S7-200的SM0.0或FX系列的M8000)的常開觸點來實現(xiàn)子程序的無條件調(diào)用。
不同品牌的PLC的子程序大致可以分為兩種,一種子程序沒有輸入、輸出參數(shù)和局部變量,另一種則有。
1.什么是全局變量和局部變量?
以西門子的S7-200為例,輸入I、輸出Q、變量存儲器V、內(nèi)部存儲器位M、定時器T、計數(shù)器C等屬于全局變量,可以在符號表中為全局變量定義符號名。
程序組織單元(Program Organizational Unit)簡稱為POU,包括主程序、子程序和中斷程序。每個POU均有自己的64字節(jié)局部變量,局部變量用L(Local)來表示,局部變量只能在它所在的POU中使用。與此相反,全局變量可以在各POU中使用。
2.局部變量有哪些類型?
子程序可以使用下列局部變量:
1) TEMP (臨時變量)是暫時保存在局部數(shù)據(jù)區(qū)中的變量。只有在執(zhí)行該POU時,定義的臨時變量才被使用,POU執(zhí)行完后,不再保存臨時變量的數(shù)值。主程序和中斷程序的局部變量表中只有TEMP變量。
2) IN(輸入?yún)?shù))由調(diào)用它的POU提供的傳入子程序的輸入?yún)?shù)。
3) OUT(輸出參數(shù))是子程序的執(zhí)行結(jié)果,它被返回給調(diào)用它的POU。
4) IN_OUT(輸入_輸出參數(shù))的初始值由調(diào)用它的POU傳送給子程序,并用同一變量將子程序的執(zhí)行結(jié)果返回給調(diào)用它的POU。
主程序和中斷程序的局部變量表中只有臨時變量TEMP。
3.子程序的輸入、輸出參數(shù)有什么作用?
具有輸入、輸出參數(shù)和局部變量的子程序易于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化編程,對于長期生產(chǎn)同類設(shè)備或生產(chǎn)線的廠家尤為有用。編程人員為設(shè)備的各部件或工藝功能編寫了大量的通用的子程序。即使不知道子程序的內(nèi)部代碼,只要知道子程序的功能和輸入、輸出參數(shù)的意義,就可以用它們快速“組裝”出滿足不同的用戶要求的控制程序。就好像可以用數(shù)字集成電路芯片組成復(fù)雜的數(shù)字電路一樣。
如果子程序沒有輸入、輸出參數(shù),這種子程序沒有明確的軟件接口,使用起來很不方便。
4.局部變量有什么優(yōu)點?
1) 子程序如果沒有局部變量,它和調(diào)用它的程序之間只能通過全局變量來交換數(shù)據(jù),子程序內(nèi)部也只能使用全局變量。將它移植到別的項目時,需要對各POU使用的全局變量作統(tǒng)一安排,以保證不會出現(xiàn)地址沖突。當(dāng)程序很復(fù)雜,子程序很多時,這種地址分配是很花時間的。
如果子程序有局部變量,并且在子程序中只使用局部變量,不使用全局變量,因為與其他POU沒有地址沖突,不作任何改動,就可以將子程序移植到別的項目中去。
為了減少移植子程序的工作量,在子程序中應(yīng)盡量避免使用全局變量和全局符號。
2) 如果使用局部變量表中的臨時變量(TEMP),同一片物理存儲器可以在不同的程序中重復(fù)使用。
下面以S7-200為例,介紹子程序的編程和調(diào)用的過程。
1.創(chuàng)建子程序
生成項目時,自動生成一個子程序。打開程序編輯器,執(zhí)行“編輯”菜單中的命令“插入”→“子程序”,將自動生成和打開新的子程序。
2.生成局部變量
名為“模擬量計算”的子程序如下圖所示,在該子程序的局部變量表中,定義了3個輸入(IN)參數(shù),一個輸出(OUT)參數(shù),和名為“暫存1”的臨時(TEMP)變量。局部變量表最左邊的一列是自動分配的每個變量在局部存儲器(L)中的地址。
3.編寫子程序的梯形圖
局部變量表的下面是程序區(qū)(見上圖),輸入?yún)?shù)“轉(zhuǎn)換值”是來自模擬量輸入模塊的與模擬量成正比的轉(zhuǎn)換值,輸出參數(shù)“模擬值”是計算出的對應(yīng)的模擬量(例如壓力、溫度等)的工程值。子程序中變量名稱前的“#”表示該變量是局部變量,它是編程軟件自動添加的,輸入局部變量時不用輸入“#”號。特殊存儲器位SM0.0的常開觸點總是閉合。
4.子程序的調(diào)用
可以在主程序、其他子程序或中斷程序中調(diào)用子程序,調(diào)用子程序時將執(zhí)行子程序中的指令,直至子程序結(jié)束,然后返回調(diào)用它的程序中該子程序調(diào)用指令的下一條指令之處。
創(chuàng)建子程序后,在上圖左邊指令樹最下面的“調(diào)用子程序”文件夾中自動生成剛創(chuàng)建的子程序“模擬量計算”對應(yīng)的圖標(biāo)。
在梯形圖程序中插入子程序調(diào)用指令時,首先打開主程序,顯示出需要調(diào)用子程序的網(wǎng)絡(luò)。打開指令樹最下面的“調(diào)用子程序”文件夾,用鼠標(biāo)左鍵按住需要調(diào)用的子程序圖標(biāo),將它“拖”到程序編輯器中需要的位置。放開左鍵,子程序塊便被放置在該位置。
子程序方框中左邊的“轉(zhuǎn)換值”等是在子程序“模擬量計算”的變量聲明表中定義的輸入?yún)?shù),右邊的“模擬值”是輸出參數(shù)。它們被稱為子程序的形式參數(shù),簡稱為形參,形參在子程序內(nèi)部的程序中使用。調(diào)用子程序時,需要為每個形參指定實際的參數(shù)(簡稱為實參),例如為形參“轉(zhuǎn)換值”指定的實參為模擬量輸入字AIW2(見上圖)。
子程序調(diào)用指令中的實參的有效操作數(shù)為存儲器地址、常量、全局符號和調(diào)用指令所在的POU中的局部變量,不能指定被調(diào)用子程序中的局部變量。
CPU調(diào)用子程序時,輸入?yún)?shù)被復(fù)制到子程序的局部存儲器,子程序執(zhí)行完后,從局部存儲器復(fù)制輸出參數(shù)到指定的輸出參數(shù)地址。
故障安全 SIMATIC S7-1200 控制器基于 S7-1200 標(biāo)準(zhǔn) CPU 并提供了其它安全相關(guān)功能。
它們可用于符合 IEC 61508 的 SIL 3 以及 ISO 13849-1 的 PL e 的安全任務(wù)。
安全相關(guān)程序是在 TIA 博途中創(chuàng)建的。STEP 7 Safety 組態(tài)工具為用 LAD 和 FBD 語言編寫的安全相關(guān)程序提供了命令、操作和塊。為此,我們提供了一個經(jīng) TüV 認(rèn)同的預(yù)組態(tài)塊庫以提供安全功能。
特性 |
CPU 1214 FC |
CPU 1215 FC |
---|---|---|
類型 |
DC/DC/DC、DC/DC/繼電器 |
DC/DC/DC、DC/DC/繼電器 |
主存儲器,集成式 |
125 KB |
150 KB |
裝載存儲器,集成式 |
4 MB |
4 MB |
存儲卡 |
SIMATIC 存儲卡(可選) |
SIMATIC 存儲卡(可選) |
標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字量輸入/輸出,集成式 |
14/10 |
14/10 |
標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸入,集成式 |
2 |
2 |
標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸出,集成式 |
- |
2 |
過程映像 |
1024 字節(jié)用于輸入/1024 字節(jié)用于輸出 |
1024 字節(jié)用于輸入/1024 字節(jié)用于輸出 |
通過信號板進(jìn)行擴(kuò)展 |
最多 1 個 |
最多 1 個 |
通過信號模塊進(jìn)行擴(kuò)展 |
最多 8 個 |
最多 8 個 |
通過通信模塊進(jìn)行擴(kuò)展 |
最多 3 個 |
最多 3 個 |
SIMATIC S7-1200 是用于本地和分布式自動化解決方案的理想控制器,可滿足中央系統(tǒng)中的安全要求。
通過工程組態(tài),故障安全 SIMATIC S7-1200 可提供預(yù)組裝、經(jīng)過測試和 TüV 認(rèn)證的塊,可用于實現(xiàn)所有常見安全功能,如急?;驇Щ虿粠Щユi功能的保護(hù)門監(jiān)控。
機(jī)械特性
S7-200PLC中斷指令介紹
中斷指令有4條,包括開、關(guān)中斷指令,中斷連接、分離指令。指令格式如表1所示。
開中斷(ENI)指令全局性允許所有中斷事件。關(guān)中斷(DISI)指令全局性禁止所有中斷事件,中斷事件的每次出現(xiàn)均被排隊等候,直至使用全局開中斷指令重新啟用中斷。
PLC轉(zhuǎn)換到RUN(運行)模式時,中斷開始時被禁用,可以通過執(zhí)行開中斷指令,允許所有中斷事件。執(zhí)行關(guān)中斷指令會禁止處理中斷,但是現(xiàn)用中斷事件將繼續(xù)排隊等候。
中斷連接指令(ATCH)指令將中斷事件(EVNT)與中斷程序號碼(INT)相連接,并啟用中斷事件。
分離中斷(DTCH)指令取消某中斷事件(EVNT)與所有中斷程序之間的連接,并禁用該中斷事件。
注意:一個中斷事件只能連接一個中斷程序,但多個中斷事件可以調(diào)用一個中斷程序。
表1 中斷指令格式
LAD
STL
ENI
DISI
ATCH INT,EVNT
DTCH EVNT
操作數(shù)及數(shù)據(jù)類型
無
無
INT:常量 0-127
EVNT:常量,CPU 224: 0-23; 27-33
INT/EVNT數(shù)據(jù)類型:字節(jié)
EVNT:常量, CPU 224: 0-23; 27-33
數(shù)據(jù)類型:字節(jié)
1. 開、關(guān)中斷指令
2. 中斷連接、分離指令
S7-200 CPU22X 系列PLC I/O 點數(shù)擴(kuò)展和編址
S7-200 CPU22X 系列的每種主機(jī)所提供的本機(jī)I/O點的I/O地址是固定的,進(jìn)行擴(kuò)展時,可以在CPU右邊連接多個擴(kuò)展模塊。如圖所示,每個擴(kuò)展模塊的組態(tài)地址編號取決于各模塊的類型和該模塊在I/O鏈中所處的位置。輸入與輸出模塊的地址不會沖突,模擬量控制模塊地址也不會影響數(shù)字量。
編址方法是同樣類型輸入或輸出點的模塊在鏈中按所處的位置而遞增,這種遞增是按字節(jié)進(jìn)行的,如果CPU或模塊在為物理I/0點分配地址時未用完一個字節(jié),那些未用的位也不能分配給I/O鏈中的后續(xù)模塊。
例如,某一控制系統(tǒng)選用CPU224,系統(tǒng)所需的輸入/輸出點數(shù)為:數(shù)字量輸入24點、數(shù)字量輸出20點、模擬量輸入6點和模擬量輸出2點。
本系統(tǒng)可有多種不同模塊的選取組合,并且各模塊在I/O鏈中的位置排列方式也可能有多種,圖2所示為其中的一種模塊連接形式。表1所示為其對應(yīng)的各模塊的編址情況。
圖2 模塊連接形式 |
表1 各模塊的編址
主機(jī) |
模塊 1 |
模塊 2 I/O |
模塊 3 |
模塊 4 |
模塊 5 |
I0.0 Q0.0 |
I2.0
|
Q2.0
|
AIW0 AQW0
|
I3.0 Q3.0
|
AIW8 AQW4
AIW10
|
● 同類型輸入或輸出的模塊按順序進(jìn)行編制。
● 數(shù)字量模塊總是保留以8位(1個字節(jié))遞增的過程映象寄存器空間。如果模塊沒有給保留字節(jié)中每一位提供相應(yīng)的物理點,那些未用位不能分配給I/O鏈中的后續(xù)模塊。對于輸入模塊,這些保留字節(jié)中未使用的位會在每個輸入刷新周期中被清零。
● 模擬量I/O點總是以兩點遞增的方式來分配空間。如果模塊沒有給每個點分配相應(yīng)的物理點,則這些I/O點會消失并且不能夠分配給I/O鏈中的后續(xù)模塊。
可編程控制器梯形圖設(shè)計規(guī)則
1.觸點的安排
梯形圖的觸點應(yīng)畫在水平線上,不能畫在垂直分支上。
2.串、并聯(lián)的處理
在有幾個串聯(lián)回路相并聯(lián)時,應(yīng)將觸點最多的那個串聯(lián)回路放在梯形圖最上面。在有幾個并聯(lián)回路相串聯(lián)時,應(yīng)將觸點最多的并聯(lián)回路放在梯形圖的最左面。
3.線圈的安排
不能將觸點畫在線圈右邊,只能在觸點的右邊接線圈。
4.不準(zhǔn)雙線圈輸出
如果在同一程序中同一元件的線圈使用兩次或多次,則稱為雙線圈輸出。這時前面的輸出無效,只有最后一次才有效,所以不應(yīng)出現(xiàn)雙線圈輸出。
5.重新編排電路
如果電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,可重復(fù)使用一些觸點畫出它的等效電路,然后再進(jìn)行編程就比較容易。
6.編程順序
對復(fù)雜的程序可先將程序分成幾個簡單的程序段,每一段從最左邊觸點開始,由上之下向右進(jìn)行編程,再把程序逐段連接起來。