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一个复杂的生产过程或大规模的分散被控对象,总是可以把它分解为若干个较小的分过程。自动化过程的这种分解处理,得到了STEP7 “开发软件包”在各个技术层次上的支持。它将控制任务分为项目,项目可以由一个或多个CPU 程序组成,而每个CPU 程序又是由它的各种逻辑块和数据块构成,逻辑块中的功能块总是对应一个控制分过程。S7系列PLC 中的通信联网功能和“全局数据”概念,可协调整个控制系统的正常运行。
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第六章 STEP7 结构化程序设计
一个复杂的生产过程或大规模的分散被控对象,总是可以
把它分解为若干个较小的分过程。自动化过程的这种分解处理,得到
了 STEP7 “ 开发软件包”在各个技术层次上的支持。它将控制任务分为
项目,项目可以由一个或多个 CPU 程序组成,而每个 CPU 程序又是
由它的各种逻辑块和数据块构成,逻辑块中的功能块总是对应一个控
制分过程。 S7 系列 PLC 中的通信联网功能和“全局数据”概念,可协
调整个控制系统的正常运行。
这是一种模块化的思想,在程序设计阶段,有助于编写出结构化
程序,这不仅使应用程序简洁明了,而且易于程序的测试与维护。
第一节 结构化编程与中断
一、结构化编程
在为一个复杂的自动控制任务做设计时,我们会发现部分控制逻辑
常常被重复使用。这种情况便可采用结构化编程方法来设计用户程序。
编一些通用的指令块来控制那些相同或相似的功能,这些块就是功能
块( FB )或功能( FC )。在功能块中编程用的是“形参”,在调用
它时要给“形参”赋给“实参”,依靠赋给不同的“实参”,便可完成对多种
不同设备的控制,这是一个功能块能多处使用的道理。
在 STEP7 软件中,结构化编程的用户程序都是以“块”的形式出现
的。“块”是一些独立的程序或数据单元,所以,结构化编程的用户程
序由组织块( OB )、功能块( FB 、 FC )和数据块( DB )构成。
组织块( OB )是操作系统和用户应用程序在各种条件下的接口界
面, OB1 是主程序循环块,即可以循环执行的主程序块,是用户程
序的主干,在任何情况下它都是需要的。其他组织块 OB 除了启动程
序和背景程序等非中断类的 OB 之外,大多数组织块 OB 则对应不同
的中断处理程序。
二、 PLC 中断
用户根据生产控制的复杂程度,将程序放在不同的逻辑块(包括
OB 、 FC 和 FB )中。程序运行时所需的大量数据或变量存储在数
据块中, 调用功能块 FB 时也必须为其指定一个相应的背景数据块
DI ,它随功能块 FB 的调用而打开,随功能块 FB 的结束而关闭。
在块调用时,调用块可以是任何逻辑块 ( OB 、 FB 、 FC 、 SFB 、
SFC ) ,被调用的块只能是功能块(除 OB 外的逻辑块)。
块调用时, OB 的临时变量数据压入 L 堆栈,所有 OB 要求至少
20 字节的 L 堆栈中的内存空间。所以 OB1 即使没有声明使用其他
额外的临时变量,也要使用 20 字节的 L 堆栈中的内存空间。
S7 系列 PLC 采用循环程序处理与中断程序处理结合的工作方式。
中断处理方式在计算机和 PLC 中均得到广泛应用。这种工作方式是
当有中断申请时, CPU 将暂时中断现有程序的执行,转而执行相关
的中断程序,中断程序执行完毕后,再返回原程序执行。但不同 PLC
对中断的处理可能各有不同,下面介绍 S7-300 /400 系列 PLC 的
中断。
(一)中断源
所谓中断源,即发出中断请求的来源。 PLC 的中断源可能来自
PLC 模块的硬件中断或是 CPU 内部的软件中断。 S7 型 PLC 因型
号不同,中断源的个数与类型也有所不同。它以组织块( OB ) 的形
式出现, S7 提供了各种不同的组织块,每个组织块 OB 给与一个编
号,用于实现不同的中断申请及相应的中断处理。
S7 型 PLC 的中断源,或者说中断组织块 OB 的类型,归纳起
来有以下两大类:
( 1 )定期的时间中断组织块
定期的执行某中断程序,有两种方式:
① 日时钟中断组织块( OB10 ~ OB17 ) 。它可以是某特定时
间执行 1 次,或从某特定时间开始并按指定的间隔时间(如每分钟、
每小时、每天)重复地执行中断。如重复在每天 17 : 00 保存数据。
② 循环中断组织块( OB30 ~ OB38 ) 。它是 CPU 从 RUN
开始计算,每隔一段预定时间(如 100ms )执行一次中断。例如,在
这些组织块中调用循环采样控制程序。
( 2 )事件驱动的中断组织块
这是一类在发生特定事件时申请的中断,有以下 3 种方式:
① 硬件中断组织块 ( OB4O ~ 0B47 ) 。它具有硬件中断能力。
信号模板出现的过程事件中断信号可立即打断循环程序,转而执行中
断程序。
② 延时中断组织块( OB20 ~ OB23 )。可以在一个过程事
件出现后延时一段时间响应。
③ 错误中断组织块。错误中断是在 CPU 检测到 PLC 内部出现
了错误和故障时而产生的中断。它也将中断循环程序的执行并决定系
统如何处理。它分为:同步错误组织块( OB121 、 OB122 )和异
步错误组织块( OB80 ~ OB87 )。同步错误出现在用户程序执行
过程中。异步错误有 PLC 故障、优先级错误或循环时间超过等。
各组织块 OB 都规定了优先级,同时申请中断时,高优先级的中断
总是优先执行的,而且高优先级中断组织块还可中断低优先级的中断
组织块的程序执行(在指令边界处),这被称为中断嵌套。具有同等
优先级的 OB 不能相互中断 , 而是按照中断发生的先后顺序执行。
(二)中断优先级
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