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時(shí)間：2023-03-08作者：潯之漫智控技術(shù)(上海)有限公司瀏覽：38

西門子300400PLC的程序與存儲器結(jié)構(gòu)




(1) S7-300/400 PLC的程序功能塊。S7-300/400 PLC的用戶程序結(jié)構(gòu)與S7-200 PLC有明顯的不同，可以使用線性化結(jié)構(gòu)及功能調(diào)用式結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)化編程。

采用調(diào)用式結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)化編程時(shí)，程序以組織塊(OB)、程序塊(FC)、功能塊(FB)、系統(tǒng)程序塊(SFC)、系統(tǒng)功能塊(SFB)、數(shù)據(jù)塊(DB)等形式出現(xiàn)。其中，組織塊(OB)、程序塊(FC)、功能塊(FB)統(tǒng)稱為"邏輯塊"(Logic Blok)；系統(tǒng)程序塊(SFC)、系統(tǒng)功能塊(SFB)統(tǒng)稱為"系統(tǒng)塊"。

1) 組織塊()。組織塊(Organization Blocks，簡稱OB)提供了PLC內(nèi)部 CPU操作系統(tǒng)與用戶程序間的接口，它是由 CPU操作系統(tǒng)直接進(jìn)行調(diào)用的邏輯塊，用來管理PLC程序中各組成部分的調(diào)用和執(zhí)行中斷。OB決定了PLC用戶程序的結(jié)構(gòu)與塊的調(diào)用順序，起到了"管理"用戶程序的作用。

S7-300/400 PLC不同的 CPU類型?？梢赃x擇、支持不同的 OB 塊，但 OBI 是所有 PLC 用戶程序的循環(huán)控制塊，它是運(yùn)行PLC用戶程序的前提條件，因此，任何PLC程序、任何CPU都不可以缺少OBI。

OB塊的調(diào)用條件被稱為"觸發(fā)事件"，根據(jù)"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**級，高**級的OB可以中斷低**級OB的執(zhí)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，F(xiàn)C)是由用戶編寫的、不需要專門數(shù)據(jù)塊的常用邏輯塊。FC塊在程序中一般不可以重復(fù)調(diào)用，在大多數(shù)場合，F(xiàn)C塊應(yīng)直接使用PLC的"**地址"或"符號地址”進(jìn)行編程，但根據(jù)需要可以定義部分程序變量。

與S7-200 PLC一樣，F(xiàn)C塊的“臨時(shí)變量”同樣存儲在局部變量數(shù)據(jù)堆棧(L)中，這一區(qū)域?yàn)槿砍绦驂K所公用，只可以用于FC塊內(nèi)部使用的中間運(yùn)算結(jié)果寄存(這些中間運(yùn)算結(jié)果不可以用于FC塊外部)；程序塊執(zhí)行完成后，局部變量數(shù)據(jù)堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)將被其他塊所需要的內(nèi)容所替代。如果需要保存可以用于其他邏輯塊的狀態(tài)，應(yīng)使用PLC的內(nèi)部標(biāo)志寄存器M或使用"數(shù)據(jù)塊DB"。

在程序塊FC中，有部分為PLC生產(chǎn)廠家所提供的、集成在S7PLC的CPU操作系統(tǒng)中的邏輯塊，稱為系統(tǒng)程序塊(System Function，SFC)。系統(tǒng)程序塊SFC屬于PLC內(nèi)部操作系統(tǒng)的一部分，用戶不需要編寫，也不可以對其進(jìn)行編輯，但可以根據(jù)需要直接調(diào)用。

3) 功能塊(FB)。功能塊(Function Blocks，F(xiàn)B塊)是由用戶編寫的、需要**數(shù)據(jù)塊(Instance Data Blocks，稱為"即時(shí)數(shù)據(jù)塊"或"背景數(shù)據(jù)塊"，簡稱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"**地址"或"符號地址"進(jìn)行編程外，在結(jié)構(gòu)化編程時(shí)必須使用“程序變量”進(jìn)行編程，因此，F(xiàn)B必須配套獨(dú)立的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域——“即時(shí)數(shù)據(jù)塊DI”。DI 一方面可以為調(diào)用FB提供執(zhí)行程序所需要的“程序變量”賦值與其他數(shù)據(jù)，另一方面，功能塊FB也能通過DI給調(diào)用它的邏輯塊返回所需要的數(shù)據(jù)。

與功能調(diào)用塊FC一樣，功能塊FB中也有部分為PLC生產(chǎn)廠家所提供的、集成在S7CPU操作系統(tǒng)中的功能塊，稱為系統(tǒng)功能塊(System Function Blocks，SFB)。系統(tǒng)功能塊SFB同樣屬于PLC內(nèi)部操作系統(tǒng)的一部分，用戶不需要編寫，也不可以對其進(jìn)行編輯，但可以根據(jù)需要直接調(diào)用。

4) 數(shù)據(jù)塊(DB)。數(shù)據(jù)塊(Dma Blocks，DB)是用來存放執(zhí)行用戶程序時(shí)所需的數(shù)據(jù)與存儲程序執(zhí)行結(jié)果的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，其作用與標(biāo)志寄存器類似，但數(shù)量多。數(shù)據(jù)塊DB按不同的用途可以分為即時(shí)數(shù)據(jù)塊(Instance Data Blocks，又稱背景數(shù)據(jù)塊，簡稱DI)和通用數(shù)據(jù)塊(Data Blocks，又稱共享數(shù)據(jù)塊，簡稱DB)兩類。

即時(shí)數(shù)據(jù)塊(DI)用于傳遞功能塊的參數(shù)，只能被*的功能塊FB訪問。調(diào)用功能塊FB時(shí)，必須同時(shí)*用于該功能塊的即時(shí)數(shù)據(jù)塊DI，即時(shí)數(shù)據(jù)塊內(nèi)的數(shù)據(jù)可以自動生成，它們可以是FB變量聲明表中的數(shù)據(jù)(不含臨時(shí)變量)。

通用數(shù)據(jù)塊(DB)用于存儲PLC的全局?jǐn)?shù)據(jù)，所有的FB、FC或OB都可以對通用數(shù)據(jù)塊進(jìn)行讀寫操作，因此，它又被稱為共享數(shù)據(jù)塊。通用數(shù)據(jù)塊內(nèi)的數(shù)據(jù)不會因用戶程序的結(jié)束而刪除。

有關(guān)功能塊、數(shù)據(jù)塊的調(diào)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(xì)介紹。

(2) S7-300/400 PLC的程序結(jié)構(gòu)。S7-300/400 PLC的程序結(jié)構(gòu)隨著編程人員所采用的程序設(shè)計(jì)方法的不同而不同。一般而言，程序設(shè)計(jì)可以采用線性化編程、調(diào)用式編程、結(jié)構(gòu)化編程的方法(見圖5-32)。

采用線性化編程時(shí)，所有程序指令都編寫在一個(gè)連續(xù)的程序塊-組織塊OB1中，無須編制程序塊、功能塊、數(shù)據(jù)塊等。

采用調(diào)用式編程的程序由組織塊OB、程序塊(FC)、功能塊(FB)、系統(tǒng)程序塊(SFC)、系統(tǒng)功能塊(SFB)、數(shù)據(jù)塊(DB)等組成，由組織塊OB1對各邏輯塊與數(shù)據(jù)塊進(jìn)行組織與管理。

采用結(jié)構(gòu)化編程的程序結(jié)構(gòu)形式與調(diào)用式編程相同，程序同樣由組織塊OB、程序(FC)、功能塊(FB)、系統(tǒng)程序塊(SFC)、系統(tǒng)功能塊(SFB)、數(shù)據(jù)塊(DB)等組成，并通過組織塊OB1對其進(jìn)行組織與管理。功能塊(FB)可以用于結(jié)構(gòu)化編程，為了滿足參數(shù)化編程的需要，功能塊(FB)需要配套的即時(shí)數(shù)據(jù)塊DI，組織塊OBI在調(diào)用FB時(shí)，需要根據(jù)不同的控制要求，通過即時(shí)數(shù)據(jù)塊DI對參數(shù)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(shù)據(jù)塊DB與程序塊PB四類邏輯塊。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，因此，在許多書中稱為"功能"；在這里考慮到SS的繼承性，同時(shí)便于讀者與“功能塊”區(qū)別，仍然將“Function”稱為“程序塊”。

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

(3) S7-300/400 PLC的存儲器結(jié)構(gòu)。S7-300/400 PLC的存儲器結(jié)構(gòu)可以分為基本存儲區(qū)域與程序處理區(qū)兩大部分。

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

● 裝載存儲區(qū)(Laad Memory)：相當(dāng)于S7-200 PLC的程序存儲區(qū)，用于PLC用戶程序邏輯塊、數(shù)據(jù)塊的存儲。

● 系統(tǒng)存儲區(qū)(System Memory)：相當(dāng)于S7-200 PLC的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，用于存儲PLC運(yùn)算、處理的中間。如輸入/輸出映像，標(biāo)志、變量的狀態(tài)存儲、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器的中間值，模擬量輸入/輸出狀態(tài)等，使用PLC內(nèi)部RAW。

圖5-32 S7-300/400PLC的程序結(jié)構(gòu)與執(zhí)行過程

(a)線性編程;(b)調(diào)用式編程;(c)結(jié)構(gòu)化編程

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

● 工作存儲區(qū)(Work Memory)：用于存儲當(dāng)前處理的可執(zhí)行程序塊、程序塊所生成的局部變量L等。3個(gè)存儲器區(qū)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(qū)域。S7-300/400 PLC的程序處理區(qū)域又可以分為累加器、地址寄存器、數(shù)據(jù)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，用來進(jìn)行讀人、傳送、運(yùn)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(shù)據(jù)塊地址寄存器：S7-300/400PLC共有2個(gè)32位數(shù)據(jù)塊地址寄存器DB、DI，用于存放程序中被打開的數(shù)據(jù)塊地址。程序執(zhí)行過程中允許同時(shí)被打開的數(shù)據(jù)塊大為2個(gè)，其中一個(gè)為共享數(shù)據(jù)塊(DB)，在程序中可以任意使用；另一個(gè)為瞬時(shí)數(shù)據(jù)塊(DD)，它是與功能塊FB配套使用的數(shù)據(jù)塊，在調(diào)用FB時(shí)同時(shí)打開。

●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(jié)果，如邏輯運(yùn)算RLO、溢出標(biāo)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(zhí)行結(jié)果。










6ES7211-1BE40-0XB0	CPU 1211C   AC/DC/Rly,6輸入/4輸出,集成2AI
6ES7211-1AE40-0XB0	CPU 1211C   DC/DC/DC,6輸入/4輸出,集成2AI
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6ES7212-1BE40-0XB0	CPU 1212C   AC/DC/Rly,8輸入/6輸出,集成2AI
6ES7212-1AE40-0XB0	CPU 1212C   DC/DC/DC,8輸入/6輸出,集成2AI
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