可編程序控制器原理及應(yīng)用第06章課件

1、6.1 西門子PLC的程序結(jié)構(gòu)6.2 程序控制指令與結(jié)構(gòu)化編程6.3 S7-200的中斷系統(tǒng)6.4 S7-300/400的中斷與組織塊6.5 S7-300/400的系統(tǒng)功能與系統(tǒng)功能塊本章的主要內(nèi)容 1 2022/7/216.1.1 西門子PLC的程序結(jié)構(gòu)概述 本章主要介紹PLC的程序結(jié)構(gòu)。這里的程序指的是用戶程序，即用戶根據(jù)控制要求編寫的控制程序。用戶程序是在系統(tǒng)程序之上運行的。西門子PLC的用戶程序都是編寫在一定的程序塊中的。在西門子PLC中，程序塊是存放程序的基本單元，所有的程序必定屬于特定的程序塊，所有指令編寫的所有程序均可以根據(jù)需要放在任意的程序塊中。 西門子PLC的程序總體結(jié)構(gòu)由主

2、程序（組織塊）和子程序（功能塊）等組成。西門子S7-200和S7-300/400 PLC程序結(jié)構(gòu)相似，只是各部分的名稱不一樣。 2 2022/7/216.1.1 西門子PLC的程序結(jié)構(gòu)概述（續(xù)） 西門子PLC中程序塊的執(zhí)行和調(diào)用是按一定規(guī)則進行的。根據(jù)程序執(zhí)行的調(diào)用機制不同，可以將程序塊分為兩類。一類是系統(tǒng)調(diào)用程序塊，這一類程序塊在系統(tǒng)事件或中斷事件發(fā)生后由系統(tǒng)程序激發(fā)，從而得以執(zhí)行。如主程序塊OB1，由于PLC的“循環(huán)掃描”的原理，每個周期的開始是一個最重要的事件，系統(tǒng)會在該事件發(fā)生后，調(diào)用主程序塊OB1；又如中斷響應(yīng)子程序（程序塊），當相應(yīng)的中斷事件發(fā)生后，系統(tǒng)會調(diào)用對應(yīng)的中斷響應(yīng)子程序（

3、程序塊）。另一類程序塊是程序調(diào)用程序塊，這一類程序塊由其他程序調(diào)用后得以執(zhí)行，如S7-200中的子程序、S7-300/400中的功能（FC）和功能塊（FB）等。3 2022/7/216.1.1 西門子PLC的程序結(jié)構(gòu)概述（續(xù)） 在控制任務(wù)簡單時，經(jīng)常將一個工程的全部控制任務(wù)都按照工程控制的順序?qū)懺谝粋€程序中，如寫在OB1中。程序執(zhí)行過程中，CPU不斷地掃描OB1，按照事先準備好的順序去執(zhí)行工作。一般情況下，只要任務(wù)稍微復(fù)雜一些，就要把一個復(fù)雜的過程分解成多個簡單的過程，從而寫在不同的程序塊中。分為多個不同程序塊后，程序容易編寫，容易調(diào)試，從總體上看，分塊程序的優(yōu)勢是十分明顯的。4 2022/7

4、/216.1.2西門子S7-200 PLC的程序結(jié)構(gòu) 1. 程序結(jié)構(gòu)西門子S7-200 PLC的程序在結(jié)構(gòu)上是由主程序、子程序和中斷子程序組成的，如圖6-1所示。主程序只有一個，每個循環(huán)掃描周期，主程序會被執(zhí)行一遍。主程序執(zhí)行過程中可以調(diào)用子程序。子程序在S7-200中最多可以有64個，名稱為SBR0SBR63。子程序可以由主程序、其它子程序或中斷子程序調(diào)用。子程序調(diào)用后，才能執(zhí)行。中斷子程序是一類特殊的子程序，在系統(tǒng)規(guī)定的中斷請求到來時，調(diào)用對應(yīng)的中斷子程序。中斷子程序最多有128個，名稱為INT0INT127。中斷的內(nèi)容在本章6.3節(jié)中講解。圖6-1西門子S7-200的PLC的程序結(jié)構(gòu) 5

5、 2022/7/216.1.2西門子S7-200 PLC的程序結(jié)構(gòu)（續(xù)） 2.子程序子程序調(diào)用有時不帶參數(shù)，這時調(diào)用比較簡單，如圖6-2所示。在圖示程序中，SM0.0是一直接通的，這是無條件調(diào)用。若換成其它接點，則稱為有條件調(diào)用。不帶參數(shù)子程序的調(diào)用中，子程序和主程序也是可以通過全局變量交換數(shù)據(jù)的。 圖6-2不帶參數(shù)的子程序的調(diào)用 6 2022/7/216.1.2西門子S7-200 PLC的程序結(jié)構(gòu)（續(xù)） 子程序調(diào)用也可以帶參數(shù)。每個子程序調(diào)用的輸入輸出參數(shù)最多限制為16個。在帶參數(shù)的“調(diào)用子程序”指令中，參數(shù)必須與子程序局部變量表中定義的變量完全匹配。參數(shù)順序必須以輸入?yún)?shù)開始，其次是輸入輸

6、出參數(shù)，然后是輸出參數(shù)。子程序帶參數(shù)調(diào)用可以充分利用局部變量的優(yōu)勢，使程序更具模塊化。圖6-3是一子程序符號表，圖6-4為帶參數(shù)子程序調(diào)用的舉例。 圖6-3子程序符號表 7 2022/7/216.1.2西門子S7-200 PLC的程序結(jié)構(gòu)（續(xù)） 圖6-4 為帶參數(shù)子程序調(diào)用的舉例 8 2022/7/216.1.2西門子S7-200 PLC的程序結(jié)構(gòu)（續(xù)） 3.數(shù)據(jù)塊、符號表與狀態(tài)圖 S7-200 PLC可以定義數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊定義在V區(qū)，因此S7-200 PLC中定義數(shù)據(jù)塊并沒有新建變量，而是對已有的變量區(qū)域進行再定義，如圖6-5所示。圖6-5 S7-200 PLC數(shù)據(jù)塊的定義9 2022/7/

7、216.1.2西門子S7-200 PLC的程序結(jié)構(gòu)（續(xù)） S7-200 PLC的數(shù)據(jù)塊定義完成后，這些數(shù)據(jù)有了初始值，訪問這些數(shù)據(jù)的時候，還使用V區(qū)的訪問辦法進行訪問?？梢詫λ凶兞康拿Q和子程序塊的名稱定義符號名稱，在符號表中完成。符號表是給已有的變量等另外取個更容易閱讀和理解的名稱，主要是注釋的功能，不會下載到PLC中。 S7-200 PLC中還有一個概念叫狀態(tài)圖，也是一個表格，用于在線監(jiān)控時，把需要監(jiān)控的變量以各種格式集中在一起，方便變量的監(jiān)控和程序的調(diào)試。狀態(tài)圖既不會創(chuàng)建新的變量，也不會下載到PLC中。10 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu) 1.

8、程序結(jié)構(gòu) 西門子S7-300/400的PLC的程序在結(jié)構(gòu)上是由若干塊組成的。根據(jù)塊的特點不同，分為組織塊(OB)、功能塊（FB）、功能（FC）、系統(tǒng)功能塊（SFB）、系統(tǒng)功能（SFC）和數(shù)據(jù)塊（DB），如圖6-6所示。 圖6-6西門子S7-300/400的塊 11 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 組織塊(OB)是系統(tǒng)自動調(diào)用的程序塊。根據(jù)組織塊的不同作用，系統(tǒng)會在相應(yīng)的時候和條件下進行調(diào)用。例如，組織塊OB1，系統(tǒng)會在每個循環(huán)掃描周期調(diào)用一次，我們稱為主程序。當程序不是很復(fù)雜時，我們可以將程序全部寫在OB1中。組織塊OB100是初始化組織塊，系統(tǒng)

9、會在上電后自動調(diào)用一次OB100，我們可以把初始化程序?qū)懺贠B100中。如圖6-6所示，除初始化和循環(huán)掃描可以調(diào)用相應(yīng)組織塊外，定時和故障會激發(fā)相應(yīng)的中斷，從而調(diào)用相應(yīng)的組織塊，中斷組織塊的內(nèi)容在6.4中講解。對PLC來說，不同的組織塊是有特定功能的。用戶不能定義組織塊的調(diào)用規(guī)則，從而不能創(chuàng)建新名稱的組織塊，而只能將系統(tǒng)的組織塊插入程序中，然后編寫組織塊的程序。12 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 在STEP中，可以在工程的程序中插入塊。如圖6-7所示，在工程test的S7 Program(1)的Blocks中，可以插入OB塊、FB塊、FC塊和D

10、B塊。而SFC和SFB塊，則通過程序調(diào)用，由系統(tǒng)自動插入。例如，在圖6-8中調(diào)用了SFC14(DPRD_DAT)，則系統(tǒng)會把SFC14自動加入程序中，如圖6-7所示。 圖6-7 插入塊的操作 13 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 2. 功能（FC）和功能塊（FB） 功能塊（FB）和功能（FC）是用戶定義的子程序。我們可以在程序中任何地方通過程序調(diào)用功能塊（FB）和功能（FC）。FB和FC是有區(qū)別的，F(xiàn)B是帶有專用的背景數(shù)據(jù)塊的，F(xiàn)B可以訪問自己的背景數(shù)據(jù)塊，也可以訪問共享數(shù)據(jù)塊；FC不帶有專用的背景數(shù)據(jù)塊，可以訪問共享數(shù)據(jù)塊。 除此之外，F(xiàn)B和F

11、C的使用是一致的。塊的調(diào)用程序如圖6-8所示，第一行程序為條件調(diào)用，第二行程序為無條件調(diào)用。14 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 圖6-8 塊的調(diào)用15 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 與S7-200 PLC相似，在S7-300/400 PLC的塊中，可以使用局部變量L，從而支持帶參數(shù)的調(diào)用。局部變量L存儲區(qū)的大小與PLC型號有關(guān)，一般大于256B。局部變量L在塊被調(diào)用時才分配存儲空間，當調(diào)用結(jié)束后，釋放存儲空間。 圖6-9為一帶參數(shù)程序塊的程序。需要首先定義該程序塊的輸入和輸出參數(shù)，當然這些參數(shù)是

12、局部變量，在調(diào)用時，用實際參數(shù)代替局部變量。該圖中，定義了輸入?yún)?shù)x1和x2，輸出參數(shù)y，臨時的中間變量Temp1。程序中，計算x1和x2的平均值，保存在y中。16 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 圖6-9 帶參數(shù)程序塊的編寫17 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 帶參數(shù)程序塊的調(diào)用如圖6-10所示。FC1為已經(jīng)定義好的帶參數(shù)的功能（子程序）在主程序或其他程序中，可以多次調(diào)用FC1，調(diào)用時需要賦值給x1和x2，計算結(jié)果也要指定實際的存儲空間。用計算機的術(shù)語來講，x1、x2和y是形式參數(shù)，而MW0和MW

13、2等是實際參數(shù)。圖6-10 帶參數(shù)程序塊的調(diào)用18 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 系統(tǒng)功能塊（SFB）和系統(tǒng)功能（SFC）是系統(tǒng)定義的子程序，是PLC生產(chǎn)廠家將具有特定功能的子程序編好后，提供給用戶使用，用戶可以直接調(diào)用。比如SFC14/15是PROFIBUS數(shù)據(jù)發(fā)送/接收功能。SFB帶有背景數(shù)據(jù)塊，而SFC不帶。SFB和SFC調(diào)用方法與FC的調(diào)用一樣。了解和掌握系統(tǒng)功能對程序的編寫會帶來很大的便利 數(shù)據(jù)塊（DB）分為共享數(shù)據(jù)塊和背景數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)塊創(chuàng)建后，就是給PLC定義了新的變量，程序可以訪問這些變量。19 2022/7/216.1.3西門子

14、S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 3. 數(shù)據(jù)塊 數(shù)據(jù)塊（DB）分為共享數(shù)據(jù)塊和背景數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)塊的創(chuàng)建，就是給PLC定義了新的變量，程序可以訪問這些變量。數(shù)據(jù)塊的名稱是按數(shù)字進行編號的，如DB1、DB2等。 在如圖6-7所示的界面中，插入數(shù)據(jù)塊。然后對數(shù)據(jù)塊進行定義，如圖6-11所示。數(shù)據(jù)塊的創(chuàng)建就是填一張表格，一行一行去填寫?！暗刂贰笔菙?shù)據(jù)塊中的物理地址，由系統(tǒng)自動依次生成；“名稱”是數(shù)據(jù)塊中變量的符號名；“類型”是變量的數(shù)據(jù)類型；在數(shù)據(jù)塊中還可以設(shè)定數(shù)據(jù)的初始值和注釋。20 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 圖6-11 數(shù)據(jù)塊DB1

15、的創(chuàng)建21 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 用戶可以在程序中訪問數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)，變量的表達有規(guī)定的形式。訪問某一位，用DB1.DBXx.y表示，如DB1.DBX0.0和DB1.DBX0.1表示DB1的第1個字節(jié)的第1位和第2位，當然也可以用DB1.b0和DB1.b1來表示。訪問某一字節(jié)，用DB1.DBBx表示，如DB1.DBB1表示DB1的第2個字節(jié)，也可以用DB1.x0表示。訪問某一個字，用DB1.DBWx表示，如DB1.DBW2表示以DB1的第3個字節(jié)開始的一個字，也可以用DB1.x1表示。訪問某個雙字，用DB1.DBDx表示。以上“x”表示

16、數(shù)據(jù)塊中的字節(jié)單元地址。22 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊時，可以創(chuàng)建一些位、字節(jié)和字等，而使用時可以把數(shù)據(jù)塊看成一定字節(jié)長度的空間，用任意格式訪問數(shù)據(jù)塊，不受定義的限制。圖6-12中，程序段3的后半段，DBW0表示DB1的前兩個字節(jié)。因此，有時直接定義成“ARRAY0.9 BYTE”，表示10個字節(jié)的數(shù)組。23 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 圖6-12 數(shù)據(jù)塊的訪問24 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 4. 變量表與符號表 在如圖6-

17、7所示的界面中，可以插入變量表，用于在線監(jiān)控。變量表把需要監(jiān)控的變量以各種格式集中在一起，方便變量的監(jiān)控和程序的調(diào)試，如圖6-13所示。變量表既不創(chuàng)建新的變量，也不必下載到PLC中。 S7-300 PLC中，可以對所有變量的名稱和程序塊的名稱定義符號名稱，在符號表中完成。符號表是為了方便程序的閱讀和理解，主要是注釋的功能，不下載到PLC中。25 2022/7/216.1.3西門子S7-300/400的PLC的程序結(jié)構(gòu)(續(xù)) 圖6-13 S7-300/400 PLC的變量表26 2022/7/216.1 西門子PLC的程序結(jié)構(gòu)6.2 程序控制指令與結(jié)構(gòu)化編程6.3 S7-200的中斷系統(tǒng)6.4

18、S7-300/400的中斷與組織塊6.5 S7-300/400的系統(tǒng)功能與系統(tǒng)功能塊本章的主要內(nèi)容 27 2022/7/216.2.1 程序控制概述 在具體的程序塊內(nèi)，編寫PLC控制程序也要對程序的流程進行控制。用計算機編程的觀點看待PLC程序的編寫，PLC的程序?qū)儆诮Y(jié)構(gòu)化編程的模型。PLC的程序控制是通過程序控制指令完成的。 PLC最基本的結(jié)構(gòu)是順序結(jié)構(gòu)，即執(zhí)行完上一行程序再執(zhí)行下一行。除此之外，分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和子程序結(jié)構(gòu)也是常見的程序結(jié)構(gòu)。需要注意的是，這里所講的結(jié)構(gòu)是相對于一個PLC掃描周期而言的。28 2022/7/216.2.2程序控制指令 29 2022/7/216.2.2程序

19、控制指令（續(xù)） 跳轉(zhuǎn)指令是程序控制常用指令。當邏輯條件滿足時，使用該指令可以有選擇地執(zhí)行程序中的某些部分，完成某些特定的功能，這樣可以使程序結(jié)構(gòu)更加靈活，減少掃描時間，加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 跳轉(zhuǎn)指令由兩條指令組成：JMP和LBL，這兩條指令必須配合使用，且必須使用在同一個程序塊中，例如可以在主程序中使用，也可以在子程序中使用，或者在中斷程序中使用，但不允許從主程序跳轉(zhuǎn)到子程序或中斷程序中，當然也不允許從一個子程序跳到另一個子程序中或者中斷程序、主程序里。 程序控制指令如表6-1所示。 30 2022/7/216.2.3 分支結(jié)構(gòu) 分支結(jié)構(gòu)又稱為選擇分支結(jié)構(gòu)。如果在不同條件下，需要執(zhí)行不同的程序

20、段時，就需要用分支結(jié)構(gòu)。例如，機電設(shè)備控制中，經(jīng)常存在手動和自動兩種模式，在兩種模式下的控制程序是不同的，這時就可以用分支結(jié)構(gòu)實現(xiàn)有選擇的控制。 分支結(jié)構(gòu)中是由判定條件來控制程序運行方向的，如圖6-14所示。當條件成立時，執(zhí)行程序段2；當條件不成立時，執(zhí)行程序段1。分支結(jié)構(gòu)一般通過跳轉(zhuǎn)指令實現(xiàn)，在圖6-15中，根據(jù)I0.0的狀態(tài)決定執(zhí)行程序段1還是程序段2。當I0.0有輸入，則執(zhí)行程序段2，否則執(zhí)行程序段1。 31 2022/7/216.2.3 分支結(jié)構(gòu) （續(xù)） 圖6-14 分支結(jié)構(gòu) 圖6-15用JMP指令實現(xiàn)分支結(jié)構(gòu) 32 2022/7/216.2.4 循環(huán)結(jié)構(gòu) 循環(huán)是計算機程序的基本結(jié)構(gòu)。

21、但在PLC中，需要注意PLC程序本身也是循環(huán)的。所謂循環(huán)結(jié)構(gòu)是指PLC大循環(huán)中間的一段循環(huán)程序，在應(yīng)用時特別需要注意。 循環(huán)結(jié)構(gòu)如圖6-16所示，循環(huán)變量是循環(huán)的控制變量，每次循環(huán)中循環(huán)變量的值都會改變。循環(huán)結(jié)構(gòu)中有一個分支結(jié)構(gòu)，用于判斷是否結(jié)束循環(huán)。圖6-17是用FOR指令實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的例子，當I2.0=1時，外循環(huán)執(zhí)行100次；當I2.1=1時，外循環(huán)每執(zhí)行1次，內(nèi)循環(huán)執(zhí)行2次。 西門子S7-300/400的基本指令中沒有FOR指令，這時也可以用JMP等指令實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)。在實際應(yīng)用中，循環(huán)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是比較少的。 33 2022/7/216.2.4 循環(huán)結(jié)構(gòu) （續(xù)） 圖6-16循環(huán)結(jié)構(gòu) 圖6

22、-17 用FOR指令實現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu) 34 2022/7/216.2.5 子程序結(jié)構(gòu) 子程序的使用有兩種情況。一是程序比較長，為了使其結(jié)構(gòu)清楚，將其分成若干段，每一段寫出一個子程序；第二種情況是某些程序段需要反復(fù)執(zhí)行，這時將其寫成子程序形式，可以減少代碼長度，降低系統(tǒng)內(nèi)存資源的占用，提高程序的效率和結(jié)構(gòu)化程度。 子程序結(jié)構(gòu)如圖6-18所示。子程序分為一般子程序和中斷子程序，兩者從程序的角度看是一致的，只是調(diào)用的方法不同。一般子程序用程序調(diào)用，而中斷子程序是由中斷調(diào)用的，所以又稱為中斷服務(wù)子程序。 35 2022/7/215.2.5 子程序結(jié)構(gòu)（續(xù)） 圖6-18 子程序結(jié)構(gòu) 36 2022/7/21

23、6.1 西門子PLC的程序結(jié)構(gòu)6.2 程序控制指令與結(jié)構(gòu)化編程6.3 S7-200的中斷系統(tǒng)6.4 S7-300/400的中斷與組織塊6.5 S7-300/400的系統(tǒng)功能與系統(tǒng)功能塊本章的主要內(nèi)容 37 2022/7/216.3.1中斷程序類型與優(yōu)先級S7-200支持以下中斷程序類型：（1）通信端口中斷：S7-200生成允許程序控制通信端口的事件。（2）I/O中斷：S7-200生成用于各種I/O狀態(tài)不同變化的事件。這些事件允許程序?qū)Ω咚儆嫈?shù)器、脈沖輸出或輸入的升高或降低狀態(tài)作出應(yīng)答。（3）時基中斷：S7-200生成允許程序按照具體間隔作出應(yīng)答的事件。38 2022/7/216.3.1西門子S

24、7-200的中斷 (續(xù)) 39 2022/7/215.3.1西門子S7-200的中斷 (續(xù)) 40 2022/7/216.3.1西門子S7-200的中斷 (續(xù)) 41 2022/7/216.3.2 中斷指令與中斷設(shè)置 中斷指令如表6-3所示。要使用中斷，首先必須啟動中斷，并且將中斷事件和中斷服務(wù)子程序相關(guān)聯(lián)?？梢詫⒍鄠€中斷和一個中斷服務(wù)子程序相關(guān)聯(lián)。 42 2022/7/216.3.2西門子S7-200的中斷 (續(xù)) 中斷的應(yīng)用是很方便的。如圖5-19所示，在完成啟動中斷（ENI指令）后，將中斷事件（0號中斷，I0.0上升沿）和中斷響應(yīng)子程序建立關(guān)聯(lián)。當I0.0有上升沿，0號中斷事件出現(xiàn)，系統(tǒng)

25、會自動調(diào)用中斷子程序INT_0。中斷子程序在中斷啟動的條件下，在中斷事件發(fā)生時被調(diào)用。注意，用戶不能在程序中通過子程序調(diào)用指令調(diào)用中斷子程序。 圖6-19 啟動中斷和附加中斷程序 43 2022/7/216.3.2西門子S7-200的中斷 (續(xù)) 中斷的應(yīng)用很多。例如，我們經(jīng)常通過定時中斷來讀取模擬轉(zhuǎn)換的數(shù)值，程序如圖6-20所示。 圖6-20 通過定時中斷讀取模擬轉(zhuǎn)換的數(shù)值 44 2022/7/216.3.3 共享數(shù)據(jù) 用戶可以在主程序和一個或多個中斷程序之間共享數(shù)據(jù)。因為無法預(yù)測S7-200何時可能生成中斷，最好限制中斷程序和程序中其他位置使用的變量數(shù)目。由于主程序中指令執(zhí)行被中斷事件中斷

26、時中斷程序采取的措施，會導(dǎo)致共享數(shù)據(jù)一致性故障。使用中斷例行程序局部變量表，以確保中斷例行程序僅使用臨時內(nèi)存，并且不改寫程序其他位置使用的數(shù)據(jù)。 45 2022/7/216.1 西門子PLC的程序結(jié)構(gòu)6.2 程序控制指令與結(jié)構(gòu)化編程6.3 S7-200的中斷系統(tǒng)6.4 S7-300/400的中斷與組織塊6.5 S7-300/400的系統(tǒng)功能與系統(tǒng)功能塊本章的主要內(nèi)容 46 2022/7/216.4.1 S7-300/400的中斷與組織塊概述 在S7-300/400中，將所有的中斷服務(wù)子程序稱為組織塊，用OB表示。組織塊是系統(tǒng)程序和用戶程序之間的接口。 組織塊是系統(tǒng)調(diào)用程序塊，在系統(tǒng)事件或中斷事

27、件發(fā)生后由系統(tǒng)程序調(diào)用，從而得以執(zhí)行。常見的事件或時刻有：在CPU啟動時、在一個循環(huán)或時鐘執(zhí)行時、當發(fā)生故障時以及當發(fā)生硬件中斷時。 不同組織塊具有不同的優(yōu)先級，組織塊根據(jù)其優(yōu)先級執(zhí)行。 47 2022/7/216.4.2西門子S7-300/400的組織塊 S7-300/400中的組織塊全部都是中斷服務(wù)子程序，如表6-4所示。OB1是主程序循環(huán)中斷、OB100（OB101、OB102）是啟動中斷，也是啟動中斷服務(wù)程序。除此之外，還有時間中斷、延時中斷、定時中斷、硬件中斷和錯誤中斷等。 48 2022/7/216.4.2西門子S7-300/400的組織塊49 2022/7/216.4.2西門子S

28、7-300/400的組織塊 1. 主程序循環(huán)組織塊（OB1） PLC的系統(tǒng)程序周期性地執(zhí)行組織塊OB1程序。CPU啟動后，OB1循環(huán)執(zhí)行，每個掃描周期執(zhí)行一次。用戶可以在OB1中調(diào)用其他功能塊（FB，SFB）或功能（FC，SFC）。 OB1執(zhí)行完后，系統(tǒng)程序發(fā)送全局數(shù)據(jù)。再次啟動OB1之前，系統(tǒng)程序會將輸出映像區(qū)數(shù)據(jù)寫入輸出接口，然后進行輸入采樣，刷新輸入映像區(qū)并接收全局數(shù)據(jù)。PLC的系統(tǒng)程序會監(jiān)視最長的循環(huán)周期時間，保證最長的響應(yīng)時間。最長循環(huán)時間默認設(shè)置為150ms。 除OB90以外，OB1的優(yōu)先級最低，其他所有OB均可中斷OB1的執(zhí)行。 由于OB1在每個掃描周期中均會被執(zhí)行一次，因此稱為

29、主程序。 50 2022/7/216.4.2西門子S7-300/400的中斷 (續(xù)) 2. 日期時間中斷組織塊（OB10OB17） 在硬件組態(tài)CPU屬性設(shè)置中，可以在 Time of Day Interrupts卡片中設(shè)置日期時間中斷。當設(shè)置了OB10后，OB10必須在PLC中存在，否則CPU調(diào)用不到OB10將轉(zhuǎn)為STOP狀態(tài)。OB10到OB17都是日期時間中斷，S7-300只支持OB10，S7-400支持的日期時間中斷會多一些。3. 延時中斷組織塊（OB20OB23） 通過調(diào)用SFC32，可以使CPU在某外部條件發(fā)生后，延時指定的時間后，調(diào)用延時中斷OB20。其中的外部條件調(diào)用SFC32，而

30、延時時間是在調(diào)用的SFC32中定義的。S7-300只支持OB20，S7-400支持OB20OB23共4個。51 2022/7/216.4.2西門子S7-300/400的中斷 (續(xù)) 4. 循環(huán)中斷組織塊（OB30OB38） 在硬件組態(tài)CPU屬性設(shè)置中，可以在Cyclic Interrupt卡片中設(shè)置定時中斷。缺省的OB35調(diào)用時間間隔為100ms，用戶可以設(shè)置的范圍為160000ms。需要注意的是OB35的執(zhí)行時間必須小于設(shè)置的時間間隔，否則會激發(fā)OB80（定時中斷錯誤）。 5. 硬件中斷組織塊（OB40OB47） 通過組態(tài)，可以使CPU響應(yīng)外部模塊的硬件中斷請求，調(diào)用硬件中斷OB40。S7-

31、300只支持OB40，S7-400支持OB40OB47共8個。 52 2022/7/216.4.2西門子S7-300/400的中斷 (續(xù)) 6. 狀態(tài)中斷組織塊（OB55） 一個狀態(tài)中斷組織塊OB（OB55）只在有DPV1能力的CPU中存在。如果狀態(tài)中斷通過DPV1從站槽觸發(fā)，CPU系統(tǒng)程序調(diào)用OB55。這可能是一個DPV1從站組件更改其操作模式的情況。例如從運行到停止。事件觸發(fā)一個狀態(tài)中斷的詳細信息，參見DPV1從站手冊。 7. 刷新中斷組織塊（OB56） 一個刷新中斷組織塊OB（OB56）只在有DPV1能力的CPU中存在。如果刷新中斷通過DPV1從站槽觸發(fā)，CPU運行系統(tǒng)調(diào)用OB56。這可

32、能是如果用戶變換了DPV1從站槽的參數(shù)（通過本地或遠程訪問）。詳細的刷新中斷觸發(fā)事件信息，參見DPV1從站手冊。 8. 制造商用中斷組織塊（OB57） 制造商指定的中斷組織塊OB（OB57）只在有DPV1能力的CPU中存在。如果制造商用中斷通過DPV1從站槽觸發(fā)，CPU運行系統(tǒng)調(diào)用OB57。 53 2022/7/216.4.2西門子S7-300/400的中斷 (續(xù)) 9. 多處理器中斷組織塊（OB60） 使用多處理器中斷，可以確定在多處理器運行期間CPU的反應(yīng)是否與一個事件同步。同硬件中斷由信號模板觸發(fā)相反，多處理器中斷僅由CPU輸出。10. 同步循環(huán)中斷OB（OB61OB64） 同步循環(huán)中斷

33、給用戶提供與DP周期同步啟動程序的選擇。OB61作為接口OB提供周期同步中斷TSAL1?？梢栽?（不選擇OB）和226之間為OB61設(shè)定優(yōu)先級。11. 冗余故障OB（OB70、OB72和OB73） 當PROFIBUS-DP上的冗余丟失（例如，主動的DP主站總線故障或DP從站的接口模板出現(xiàn)故障時）或當主動的DP主站的DP從站連接的I/O改變時，H CPU的系統(tǒng)程序調(diào)用OB70。I/O冗余故障OB（OB70）僅可用在H CPU。如果啟動事件出現(xiàn)且OB70未編程，則CPU不變?yōu)镾TOP方式。如果OB70已下裝且如果該H系統(tǒng)處于冗余方式，則兩個CPU都執(zhí)行OB70。54 2022/7/216.4.2西

34、門子S7-300/400的中斷 (續(xù)) 12. 異步故障中斷（OB80OB88）所謂異步錯誤是指一些與PLC硬件或者系統(tǒng)程序有關(guān)系的錯誤，這種錯誤與程序執(zhí)行無關(guān)，不能跟蹤到程序中的某個具體位置。在發(fā)生異步錯誤時，調(diào)用相應(yīng)的中斷組織塊。異步錯誤中斷組織塊如表6-5所示。55 2022/7/216.4.2西門子S7-300/400的中斷 (續(xù)) 13. 背景組織塊（OB90）STEP7可以監(jiān)視最大掃描周期時間，并可以保證最小掃描周期時間。如果OB1包括所有的嵌套中斷和系統(tǒng)功能的執(zhí)行時間小于指定的最小掃描周期時間，則系統(tǒng)程序反應(yīng)如下：它調(diào)用背景OB（如果CPU中OB90已存在）；它延時下一次OB1啟

35、動（如果在CPU中OB90不存在）。OB90在所有OB中優(yōu)先級最低。它可以被任何系統(tǒng)功能和任務(wù)所中斷（OB1在小周期時間超出時）并僅在所選的最小掃描周期時間還沒有達到時執(zhí)行。一個例外是在OB90中調(diào)用SFC和SFB，它們用OB1優(yōu)先級的執(zhí)行并且不會被OB1中斷，沒有OB90的時間監(jiān)視。當組態(tài)中最小掃描周期時間和周期監(jiān)視時間之間差距不大時，在背景OB中的SFC和SFB調(diào)用可能會導(dǎo)致循環(huán)時間超出。56 2022/7/216.4.2西門子S7-300/400的中斷 (續(xù)) 14. 啟動中斷（OB100OB102）啟動中斷包括熱啟動中斷OB101、暖啟動中斷OB100和冷啟動中斷OB102。根據(jù)啟動事

36、件，特定的CPU和它的參數(shù)，啟動相應(yīng)的OB（OB100、OB101或OB102）。15. 同步錯誤響應(yīng)中斷（OB121和OB122）所謂同步錯誤是指在程序的執(zhí)行過程中，在程序的某個特定位置上發(fā)生的錯誤。同步錯誤響應(yīng)中斷與當前OB具有相同的優(yōu)先級。同步錯誤響應(yīng)中斷包括編程錯誤OB121和訪問錯誤OB122。當程序中發(fā)生如BCD轉(zhuǎn)換錯誤、調(diào)用一個不存在的塊、訪問數(shù)據(jù)塊中沒有經(jīng)過編輯的地址等錯誤時，系統(tǒng)調(diào)用OB121；當程序中發(fā)生如訪問一個不存在的外設(shè)地址、訪問的模塊有故障等錯誤時，系統(tǒng)調(diào)用OB122。發(fā)生同步/異步錯誤時，系統(tǒng)會調(diào)用相應(yīng)的錯誤響應(yīng)中斷組織塊。若其存在（即便是空的），則PLC的狀態(tài)為

37、RUN，SF亮；若調(diào)用不到，則轉(zhuǎn)為STOP，并將診斷信息記錄在診斷緩存區(qū)。 57 2022/7/216.1 西門子PLC的程序結(jié)構(gòu)6.2 程序控制指令與結(jié)構(gòu)化編程6.3 S7-200的中斷系統(tǒng)6.4 S7-300/400的中斷與組織塊6.5 S7-300/400的系統(tǒng)功能與系統(tǒng)功能塊本章的主要內(nèi)容 58 2022/7/216.5.1 S7-300/400的系統(tǒng)功能與系統(tǒng)功能塊概述 用戶為了實現(xiàn)特定的控制與運算功能，經(jīng)常需要編寫一些子程序，在S7-300/400 PLC中稱為功能（FC）與功能塊（FB），它們的區(qū)別在于FB有自己專用的背景數(shù)據(jù)塊。然而西門子作為其自動化系統(tǒng)的研制開發(fā)者和設(shè)備供應(yīng)商

38、，了解用戶的這種需求，除了提供了基本的編程指令之外，還提供了實現(xiàn)一些常見功能的程序塊，稱為庫，如圖6-21所示。SFB和SFC就是標準庫中的系統(tǒng)功能塊。59 2022/7/216.5.1 S7-300/400的系統(tǒng)功能與系統(tǒng)功能塊概述 圖6-21 S7-300/400 PLC的庫60 2022/7/216.5.1 S7-300/400的系統(tǒng)功能與系統(tǒng)功能塊概述 SFB和SFC是由西門子公司開發(fā)人員開發(fā)的，用戶并不能對程序塊進行讀取和編輯，用戶可以調(diào)用不同功能的SFC和SFB。根據(jù)西門子公司的相關(guān)手冊或STEP7中的幫助文件，用戶可以知道系統(tǒng)提供的SFC和SFB的功能和相關(guān)的參數(shù)。 用戶在使用中可以把某一個SFC和SFB看成一個模塊或一個