西門(mén)子PLC代理商中央處理器

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(1) S7-300/400 PLC的程序功能塊。S7-300/400 PLC的用戶(hù)程序結構與S7-200 PLC有明顯的不同，可以使用線(xiàn)性化結構及功能調用式結構與結構化編程。

??采用調用式結構與結構化編程時(shí)，程序以組織塊(OB)、程序塊(FC)、功能塊(FB)、系統程序塊(SFC)、系統功能塊(SFB)、數據塊(DB)等形式出現。其中，組織塊(OB)、程序塊(FC)、功能塊(FB)統稱(chēng)為"邏輯塊"(Logic Blok)；系統程序塊(SFC)、系統功能塊(SFB)統稱(chēng)為"系統塊"。

??1) 組織塊(QB)。組織塊(Organization Blocks，簡(jiǎn)稱(chēng)OB)提供了PLC內部 CPU操作系統與用戶(hù)程序間的接口，它是由 CPU操作系統直接進(jìn)行調用的邏輯塊，用來(lái)管理PLC程序中各組成部分的調用和執行中斷。OB決定了PLC用戶(hù)程序的結構與塊的調用順序，起到了"管理"用戶(hù)程序的作用。

??S7-300/400 PLC不同的 CPU類(lèi)型。可以選擇、支持不同的 OB 塊，但 OBI 是所有 PLC 用戶(hù)程序的循環(huán)控制塊，它是運行PLC用戶(hù)程序的前提條件，任何PLC程序、任何CPU都不可以缺少OBI。

??OB塊的調用條件被稱(chēng)為"觸發(fā)事件"，根據"觸發(fā)事件"的不同，OB塊可以分為若干級別，各個(gè)級別有不同的優(yōu)先級，高優(yōu)先級的OB可以中斷低優(yōu)先級OB的執行。如果需要，S7系列PLC除OB1外，還可以使用多個(gè)OB塊。

??2) 程序塊(FC)*。程序塊(Function，FC)是由用戶(hù)編寫(xiě)的、不需要專(zhuān)門(mén)數據塊的常用邏輯塊。FC塊在程序中一般不可以重復調用，在大多數場(chǎng)合，FC塊應直接使用PLC的"juedui地址"或"符號地址”進(jìn)行編程，但根據需要可以定義部分程序變量。

??與S7-200 PLC一樣，FC塊的“臨時(shí)變量”同樣存儲在局部變量數據堆棧(L)中，這一區域為全部程序塊所公用，只可以用于FC塊內部使用的中間運算結果寄存(這些中間運算結果不可以用于FC塊外部)；程序塊執行完成后，局部變量數據堆棧內的數據將被其他塊所需要的內容所替代。如果需要保存可以用于其他邏輯塊的狀態(tài)，應使用PLC的內部標志寄存器M或使用"數據塊DB"。

??在程序塊FC中，有部分為PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家所提供的、集成在S7PLC的CPU操作系統中的邏輯塊，稱(chēng)為系統程序塊(System Function，SFC)。系統程序塊SFC屬于PLC內部操作系統的一部分，用戶(hù)不需要編寫(xiě)，也不可以對其進(jìn)行編輯，但可以根據需要直接調用。

??3) 功能塊(FB)。功能塊(Function Blocks，FB塊)是由用戶(hù)編寫(xiě)的、需要專(zhuān)用數據塊(Instance Data Blocks，稱(chēng)為"即時(shí)數據塊"或"背景數據塊"，簡(jiǎn)稱(chēng)DI)支持的常用邏輯塊。

??FB與FC的作用基本相同，但FB中除可以使用"juedui地址"或"符號地址"進(jìn)行編程外，在結構化編程時(shí)必須使用“程序變量”進(jìn)行編程，FB必須配套獨立的數據存儲區域——“即時(shí)數據塊DI”。DI 一方面可以為調用FB提供執行程序所需要的“程序變量”賦值與其他數據，另一方面，功能塊FB也能通過(guò)DI給調用它的邏輯塊返回所需要的數據。

??與功能調用塊FC一樣，功能塊FB中也有部分為PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家所提供的、集成在S7CPU操作系統中的功能塊，稱(chēng)為系統功能塊(System Function Blocks，SFB)。系統功能塊SFB同樣屬于PLC內部操作系統的一部分，用戶(hù)不需要編寫(xiě)，也不可以對其進(jìn)行編輯，但可以根據需要直接調用。

??4) 數據塊(DB)。數據塊(Dma Blocks，DB)是用來(lái)存放執行用戶(hù)程序時(shí)所需的數據與存儲程序執行結果的數據存儲區，其作用與標志寄存器類(lèi)似，但數量更多。數據塊DB按不同的用途可以分為即時(shí)數據塊(Instance Data Blocks，又稱(chēng)背景數據塊，簡(jiǎn)稱(chēng)DI)和通用數據塊(Data Blocks，又稱(chēng)共享數據塊，簡(jiǎn)稱(chēng)DB)兩類(lèi)。

??即時(shí)數據塊(DI)用于傳遞功能塊的參數，只能被指定的功能塊FB訪(fǎng)問(wèn)。調用功能塊FB時(shí)，必須指定用于該功能塊的即時(shí)數據塊DI，即時(shí)數據塊內的數據可以自動(dòng)生成，它們可以是FB變量聲明表中的數據(不含臨時(shí)變量)。

??通用數據塊(DB)用于存儲PLC的全局數據，所有的FB、FC或OB都可以對通用數據塊進(jìn)行讀寫(xiě)操作，它又被稱(chēng)為共享數據塊。通用數據塊內的數據不會(huì )因用戶(hù)程序的結束而刪除。

??有關(guān)功能塊、數據塊的調用、編程以及程序變量、局部變量等概念，將在下面的實(shí)例中予以詳細介紹。

??(2) S7-300/400 PLC的程序結構。S7-300/400 PLC的程序結構隨著(zhù)編程人員所采用的程序設計方法的不同而不同。一般而言，程序設計可以采用線(xiàn)性化編程、調用式編程、結構化編程的方法(見(jiàn)圖5-32)。

??采用線(xiàn)性化編程時(shí)，所有程序指令都編寫(xiě)在一個(gè)連續的程序塊-組織塊OB1中，無(wú)須編制程序塊、功能塊、數據塊等。

??采用調用式編程的程序由組織塊OB、程序塊(FC)、功能塊(FB)、系統程序塊(SFC)、系統功能塊(SFB)、數據塊(DB)等組成，由組織塊OB1對各邏輯塊與數據塊進(jìn)行組織與管理。

??采用結構化編程的程序結構形式與調用式編程相同，程序同樣由組織塊OB、程序(FC)、功能塊(FB)、系統程序塊(SFC)、系統功能塊(SFB)、數據塊(DB)等組成，并通過(guò)組織塊OB1對其進(jìn)行組織與管理。功能塊(FB)可以用于結構化編程，為了滿(mǎn)足參數化編程的需要，功能塊(FB)需要配套的即時(shí)數據塊DI，組織塊OBI在調用FB時(shí)，需要根據不同的控制要求，通過(guò)即時(shí)數據塊DI對參數進(jìn)行賦值。

??*在Siemens早期的SS系列PLC中，只有組織塊OB、功能塊FB、數據塊DB與程序塊PB四類(lèi)邏輯塊。在S7系列PLC中，取消了程序塊PB的名字，而是用英文的"Function"代替了原程序塊PB。"Function"可以直譯為功能，在許多書(shū)中稱(chēng)為"功能"；在這里考慮到SS的繼承性，便于讀者與“功能塊”區別，仍然將“Function”稱(chēng)為“程序塊”。

??圖5-32為采用三種不同編程方式的程序結構示意圖，在實(shí)際調用式編程、結構化編程時(shí)，被組織塊OB1調用的邏輯塊還可以調用其他邏輯塊(程序嵌套)。

??(3) S7-300/400 PLC的存儲器結構。S7-300/400 PLC的存儲器結構可以分為基本存儲區域與程序處理區兩大部分。

??1) 基本存儲區域。S7-300/400PLC的基本存儲區域又可以分為裝載存儲區、系統存儲區、工作存儲區3部分，具體如下。

??● 裝載存儲區(Laad Memory)：相當于S7-200 PLC的程序存儲區，用于PLC用戶(hù)程序邏輯塊、數據塊的存儲。

??● 系統存儲區(System Memory)：相當于S7-200 PLC的數據存儲區，用于存儲PLC運算、處理的中間結果。如輸入/輸出映像，標志、變量的狀態(tài)存儲、計數器、定時(shí)器的中間值，模擬量輸入/輸出狀態(tài)等，使用PLC內部RAW。

??圖5-32 S7-300/400PLC的程序結構與執行過(guò)程

??(a)線(xiàn)性編程;(b)調用式編程;(c)結構化編程

??圖5-33 S7-300/400PLC存儲器區域的作用及相互關(guān)系

??● 工作存儲區(Work Memory)：用于存儲當前處理的可執行程序塊、程序塊所生成的局部變量L等。3個(gè)存儲器區域的作用以及相互間的關(guān)系如圖5-33所示。

??2) 程序處理區域。S7-300/400 PLC的程序處理區域又可以分為累加器、地址寄存器、數據塊地址寄存器、狀態(tài)寄存器4部分，具體如下。

??●累加器：S7-300/400PLC共有2個(gè)32位累加器ACCU1、ACCU2，用來(lái)進(jìn)行讀人、傳送、運算、移位等操作。

??●地址寄存器：S7-300/400PLC共有2個(gè)32位地址寄存器AR1、AR2，用于存放寄存器間接尋址時(shí)的地址指針。

??●數據塊地址寄存器：S7-300/400PLC共有2個(gè)32位數據塊地址寄存器DB、DI，用于存放程序中被打開(kāi)的數據塊地址。程序執行過(guò)程中允許被打開(kāi)的數據塊最大為2個(gè)，其中一個(gè)為共享數據塊(DB)，在程序中可以任意使用；另一個(gè)為瞬時(shí)數據塊(DD)，它是與功能塊FB配套使用的數據塊，在調用FB時(shí)打開(kāi)。

??●狀態(tài)寄存器：S7-300/400PLC共有1個(gè)16位狀態(tài)寄存器STW，狀態(tài)寄存器用于存放程序的處理結果，如邏輯運算結果RLO、溢出標志OV、溢出記憶0S、條件碼CC0與CC1、二進(jìn)制值BR等，以顯示指令的執行結果。