*節(jié) PLC概念
1、PLC的基本概念
可編程控制器Programmable Controller是計(jì)算機(jī)家族中的一員,，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的,。早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器Programmable Logic Controller,，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制,。隨著技術(shù)的發(fā)展,，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此,，今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器,，簡(jiǎn)稱(chēng)PC,。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)Personal Computer的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC
2,、PLC的基本結(jié)構(gòu)
PLC實(shí)質(zhì)是一種于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī),，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖所示：
a. *處理單元CPU
*處理單元CPU是PLC的控制中樞,。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù),；檢查電源、存儲(chǔ)器,、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài),，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí),，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù),，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序,，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi),。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，z后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置,，如此循環(huán)運(yùn)行到停止運(yùn)行,。
為了進(jìn)一步提高PLC的可＊性，近年來(lái)對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng),，或采用三CPU的表決式系統(tǒng),。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障,，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行,。
b、存儲(chǔ)器
存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器,。
存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶程序存儲(chǔ)器,。
C、電源
PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用,。如果沒(méi)有一個(gè)良好的,、可＊得電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視,。一般交流電壓波動(dòng)在+10%+15%范圍內(nèi),，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。
3,、PLC的工作原理
一. 掃描技術(shù)
當(dāng)PLC投入運(yùn)行后,，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段,。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期,。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段,。
一 輸入采樣階段
在輸入采樣階段,，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi),。輸入采樣結(jié)束后,，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中,，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化,，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變,。因此,，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期,，才能保證在任何情況下,，該輸入均能被讀入。
二 用戶程序執(zhí)行階段
在用戶程序執(zhí)行階段,，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序梯形圖,。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路,，并按先左后右,、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果,，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài),；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令,。
即,，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化,，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化,，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用,；相反,，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用,。
三 輸出刷新階段
當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后,，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路,，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè),。這時(shí)，才是PLC的真正輸出,。
比較下二個(gè)程序的異同：
程序1：
程序2：
這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果*一樣,，但在PLC中執(zhí)行的過(guò)程卻不一樣。
※ 程序1只用一次掃描周期,，就可完成對(duì)%M4的刷新,；
※ 程序2要用四次掃描周期，才能完成對(duì)%M4的刷新,。
這兩個(gè)例子說(shuō)明：同樣的若干條梯形圖,，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同,。另外,，也可以看到：采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然,，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來(lái)說(shuō)可以忽略,，那么二者之間就沒(méi)有什么區(qū)別了。
一般來(lái)說(shuō),，PLC的掃描周期包括自診斷,、通訊等，如下圖所示,，即一個(gè)掃描周期等于自診斷,、通訊、輸入采樣,、用戶程序執(zhí)行,、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。
二. PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間
為了增強(qiáng)PLC的抗*力,，提高其可＊性,，PLC的每個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。
為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制,，PLC采用了不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式掃描技術(shù),。
以上兩個(gè)主要原因，使得PLC得I/O響應(yīng)比一般微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多,，其響應(yīng)時(shí)間至少等于一個(gè)掃描周期,，一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長(zhǎng)。
所謂I/O響應(yīng)時(shí)間指從PLC的某一輸入信號(hào)變化開(kāi)始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間,。其z短的I/O響應(yīng)時(shí)間與z長(zhǎng)的I/O響應(yīng)時(shí)間如圖所示：
第n-1個(gè)
掃描周期
z短I/O響應(yīng)時(shí)間：
z長(zhǎng)I/O響應(yīng)時(shí)間
SIEMENS PLC在中國(guó)的產(chǎn)品,，根據(jù)規(guī)模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三種，下面就簡(jiǎn)單介紹一下該三種產(chǎn)品的一些特性,。
S7-200
針對(duì)低性能要求的摸塊化小控制系統(tǒng),，它z多可有7個(gè)模塊的擴(kuò)展能力，在模塊中集成背板總線,，它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有RS-485通訊接口和PROFIBUS兩種,，可通過(guò)編程器PG訪問(wèn)所有模塊，帶有電源,、CPU和I/O的一體化單元設(shè)備,。
其中的擴(kuò)展模塊（EM）有以下幾種：數(shù)字量輸入模塊（DI）——24VDC 和 120/230VAC；數(shù)字量輸出（DO）——24VDC 和 繼電器,；模擬量輸入模塊（AI）——電壓,、電流、電阻和熱電偶,；模擬量輸出模塊——電壓和電流,。 還有一個(gè)比較特殊的模塊-通訊處理器（CP）——該塊的功能是可以把S7-200作為主站連接到AS-接口（傳感器和執(zhí)行器接口），通過(guò)AS-接口的從站可以控制多達(dá)248個(gè)設(shè)備,，這樣就可以顯著的擴(kuò)展S7-200的輸入和輸出點(diǎn)數(shù),。
CPU設(shè)計(jì)
有3種手動(dòng)選擇操作模式：STOP——停機(jī)模式,，不執(zhí)行程序,；TERM——運(yùn)行程序，可以通過(guò)編程器進(jìn)行讀/寫(xiě)訪問(wèn),；RUN——運(yùn)行程序,，通過(guò)編程器僅能進(jìn)行讀操作。
狀態(tài)指示器（LED）：SF——系統(tǒng)錯(cuò)誤或（和）CPU內(nèi)部錯(cuò)誤,；RUN——運(yùn)行模式,，綠燈；STOP——停機(jī)模式,，黃燈,；DP——分布式I/O（僅對(duì)CPU-215）。
存儲(chǔ)器卡——用來(lái)在沒(méi)電的情況下不需要電池就可以保存用戶程序,。PPI口用來(lái)連接編程設(shè)備,、文本顯示器或其他CPU。
S7-300
相比較S7-200,，S7-300針對(duì)的是中小系統(tǒng),，他的模塊可以擴(kuò)展多達(dá)32個(gè)模塊，背板總線也在模塊內(nèi)集成,，它的網(wǎng)絡(luò)連接已比較成熟和流行,，有MPI（多點(diǎn)接口）、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)，使通訊和編程變的簡(jiǎn)單和多選性,，并可以借助于HWConfig工具可以進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置參數(shù),。
S7-300的模塊稍微多一點(diǎn)，除了信號(hào)模塊（SM）和200的EM模塊同類(lèi)型之外,，它還有接口模塊（IM）——用來(lái)進(jìn)行多層組態(tài),，把總線從一層傳到另一層；占位模塊（DM）——為沒(méi)有設(shè)置參數(shù)的信號(hào)模塊保留一個(gè)插槽或?yàn)橐院蟀惭b的接口模塊保留一個(gè)插槽,；功能模塊（FM）——執(zhí)行特殊功能,，如計(jì)數(shù)、定位,、閉環(huán)控制相當(dāng)于對(duì)CPU功能的一個(gè)擴(kuò)展或補(bǔ)充,；通訊處理器（CP）——提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng),。
CPU設(shè)計(jì)
模式選擇器有：MRES=模塊復(fù)位功能,；STOP=停止模式，程序不執(zhí)行,；RUN=程序執(zhí)行,，編程器只讀操作；RUN-P=程序執(zhí)行,，編程器可讀寫(xiě)操作,。
狀態(tài)指示器：SF，BATF=電池故障,；DC5V=內(nèi)部5 V DC電壓指示,；FRCE=表示至少有一個(gè)輸入或輸出被強(qiáng)制；RUN=當(dāng)CPU啟動(dòng)時(shí)閃爍,，在運(yùn)行模式下常亮,；STOP=在停止模式下常亮，有存儲(chǔ)器復(fù)位請(qǐng)求時(shí)慢速閃爍,，正在執(zhí)行復(fù)位時(shí)快速閃爍,。
MPI接口用來(lái)連接到編程設(shè)備或其他設(shè)備，DP接口用來(lái)直接連接到分布式I/O,。
S7-400
同300的區(qū)別主要是規(guī)模和性能上更強(qiáng)大,，啟動(dòng)類(lèi)型有冷啟動(dòng)（CRST）和熱啟動(dòng)（WRST）之分，其他基本一樣,。哦,，它還有一個(gè)外部的電池電源接口，當(dāng)在線更換電池時(shí)可以向RAM提供后備電源,。
編程設(shè)備
編程設(shè)備主要有PG720 PG740 PG760——可以理解成裝有編程軟件的手提電腦,；也可以直接用安裝有STEP7（SIEMENS的編程軟件）的PC來(lái)完成,。而實(shí)現(xiàn)通訊（要編程首先要和PLC的CPU通訊上）的要求主要在于接口：1.可以在PC上裝CP5611卡——上面有MPI口，可用電纜直接連接,。2.加個(gè)PC適配器,，把MPI口轉(zhuǎn)換成RS-232口后接到PC上。3.PLC加CP343卡,，使它具有以太網(wǎng)口,。一個(gè)工程的建立
項(xiàng)目管理
每個(gè)自動(dòng)化過(guò)程都是由許多較小的部分和子過(guò)程組成，所以工程建立的*個(gè)任務(wù)是分解子任務(wù),。而每個(gè)子任務(wù)定義了自動(dòng)化系統(tǒng)要完成的硬件和軟件要求,。其中硬件包括輸入/輸出數(shù)目和類(lèi)型，對(duì)應(yīng)模塊序號(hào)和類(lèi)型,，所用機(jī)架號(hào),，CPU型號(hào)和容量，HMI（人機(jī)界面）系統(tǒng),，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),。軟件方面主要是程序結(jié)構(gòu)，自動(dòng)化過(guò)程中的數(shù)據(jù)管理,，組態(tài)數(shù)據(jù),、通訊數(shù)據(jù)及程序和項(xiàng)目文檔。在SIEMENS的S7中,，上述工作都在項(xiàng)目管理（SIMATIC 管理器）,，包括必須的硬件（+組態(tài)），網(wǎng)絡(luò)（+組態(tài)）,，所有程序和自動(dòng)化解決方案的數(shù)據(jù)管理,。 F1在線幫助,。
SIMATIC管理器管理STEP 7項(xiàng)目,，編寫(xiě) STEP 7用戶程序的工具，有梯形圖LAD,，語(yǔ)句表STL,，和功能塊圖FBD，編程語(yǔ)言,。利用編程器或外部編程器可以把用戶程序保存到EPROM卡上,。
SIMATIC管理器是一個(gè)在線/離線編輯S7對(duì)象的圖形化用戶界面，這些對(duì)象包括項(xiàng)目,、用戶程序,、快、硬件站和工具,。此管理器的用戶界面中工具條和WINDOWS差不多,，就是多了幾個(gè)PLC菜單——顯示訪問(wèn)節(jié)點(diǎn),、存儲(chǔ)器卡、下載,、仿真模塊,。
注：：由于目前主流系統(tǒng)是S7-300，所以下面的操作基本以S7-300為主,，而實(shí)際過(guò)程由于配置的不同可能會(huì)有所不同,。
STEP 7項(xiàng)目結(jié)構(gòu)：項(xiàng)目中，數(shù)據(jù)以對(duì)象形式存儲(chǔ),，按樹(shù)型結(jié)構(gòu)組織,。
*級(jí)：包含項(xiàng)目圖表，每個(gè)項(xiàng)目代表和項(xiàng)目存儲(chǔ)有關(guān)的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),。
第二級(jí)：站（如S7-300）用于存放硬件組態(tài)和模塊參數(shù)等信息,，站是組態(tài)硬件的起點(diǎn)。
S7程序文件夾是編寫(xiě)程序的起點(diǎn),，所有S7系列的軟件均放在S7程序文件夾下,，它包含程序塊文件和源文件夾。
SIMATIC的網(wǎng)絡(luò)圖表（MPI,、PROFIBUS,、工業(yè)以太網(wǎng)）
第三級(jí)和其他級(jí)：和上級(jí)對(duì)象類(lèi)型有關(guān)。編程器可離線/在線查看項(xiàng)目——OFFLINE：編程器硬盤(pán)上的內(nèi)容,；ONLINE：通過(guò)網(wǎng)線從PLC讀到的內(nèi)容,。
菜單選項(xiàng)： 在OPTIONS-CUSTOMIZE 設(shè)置語(yǔ)言、助記符,、常用特性（存儲(chǔ)位置,、系統(tǒng)信息顯示）。
創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目：FILE NEW NEW PROJECT
插入 S7程序塊：INSERT PROGRAM S7 PROGRAM
插入 S7 塊： INSERT S7 BLOCK 然后可選：1：組織塊（OB）被操作系統(tǒng)調(diào)用,，他們是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口,。 2：功能FC和功能塊FB是實(shí)際的用戶程序利用他們可以 把復(fù)雜的程序分解成小的，易于調(diào)試的單元,。3：數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)用戶的數(shù)據(jù),。選擇所需塊類(lèi)型后，會(huì)打開(kāi)一個(gè)屬性對(duì)話框,，其中可輸入塊序號(hào)和要使用的編程語(yǔ)言,，及其他設(shè)置。
補(bǔ)充一下：
1,、內(nèi)存總清——MRES=MEMORY RESET,，經(jīng)過(guò)MRES的模塊相當(dāng)于一個(gè)新模塊，所以請(qǐng)務(wù)必謹(jǐn)慎,。方法是：放在MRES足夠時(shí)間,，到STOP指示燈閃2下,；彈回到STOP再迅速放到MRES，此時(shí)STOP快速閃6下——內(nèi)存清空,，將刪除所有用戶程序數(shù)據(jù),，硬件測(cè)試和初始化，如果此時(shí)裝有EPROM卡,，把卡內(nèi)容COPY到內(nèi)部RAM區(qū),。
2、SIEMENS的信號(hào)模塊（SM）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，接線非常方便,，更換摸板無(wú)需接線（可拔下來(lái)）。固定方式有彈簧和螺釘連接兩3,、對(duì)于軟件的*：在光盤(pán)安裝后以后,，一定要用軟盤(pán)（權(quán)盤(pán)）*，對(duì)于重裝系統(tǒng)或軟件的,，一定要先”收回“權(quán)到軟盤(pán)以后,，才進(jìn)行，以便重裝以后再次*,，否則只能西門(mén)子了,。硬件組態(tài)和存儲(chǔ)器概念
S7-300的存儲(chǔ)器概念：
裝載存儲(chǔ)器是一個(gè)可編程模塊，它包括建立在編程設(shè)備上的裝載對(duì)象（邏輯塊,、數(shù)據(jù)塊和其他信息）,，它可以是存儲(chǔ)器卡或內(nèi)部集成的RAM。存儲(chǔ)器卡一般有兩種,，其中,，當(dāng)采用RAM存儲(chǔ)器卡時(shí)，系統(tǒng)必須配備電池,，當(dāng)采用Flash EPROM存儲(chǔ)器卡時(shí),，則斷電不會(huì)丟失，但內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)仍需電池保持,。工作存儲(chǔ)器僅包含和運(yùn)行時(shí)間使用的程序和數(shù)據(jù),，RAM工作存儲(chǔ)器集成在CPU中，通過(guò)后備電池保持,。系統(tǒng)存儲(chǔ)器包括過(guò)程映象輸入和輸出表（PII，PIQ）,，位存儲(chǔ)器,，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器和局部堆踐,。保持存儲(chǔ)器是非揮發(fā)的RAM,，即使沒(méi)有安裝后備電池也可用來(lái)保持某些數(shù)據(jù),，設(shè)置CPU參數(shù)時(shí)要保持的區(qū)域。
從上述概念可知,，假如我們?cè)诰€修改程序,，被修改的塊存放在工作存儲(chǔ)器中，當(dāng)把程序上載到編程器時(shí),，就從工作存儲(chǔ)器傳到編程器,。由于斷電會(huì)導(dǎo)致RAM數(shù)據(jù)的丟失，所以假如要安全保存被修改的程序,，就必須保存在FEPROM或硬盤(pán)上,。
硬件組態(tài)和參數(shù)分配一些概念：組態(tài)就是指在硬件組態(tài)的站窗口中分配機(jī)架、塊可分布式I/O,，可從硬件目錄中選擇部件,；參數(shù)分配就是建立可分配參數(shù)模塊的特性，例如啟動(dòng)特性,、保持區(qū)等,；設(shè)定組態(tài)就是設(shè)定好的硬件組態(tài)和參數(shù)分配；實(shí)際組態(tài)指已存在的實(shí)際組態(tài)和參數(shù)分配,，一般是在已裝配的系統(tǒng)中,，從PLC的CPU中讀出來(lái)的。
組態(tài)過(guò)程：
啟動(dòng)硬件組態(tài)：新建一個(gè)項(xiàng)目（PROJECT）,，選擇該項(xiàng)目,，并插入（INSERT）一個(gè)站（STATION），在SIMATIC管理器中選擇硬件站（HARDWARE）雙擊OPEN即可,，我們同時(shí)可以打開(kāi)硬件目錄——VIEW-CATALOG,，如果選擇標(biāo)準(zhǔn)硬件目錄庫(kù)，它會(huì)提供所有的機(jī)架,、模塊和接口模塊,。
產(chǎn)生硬件組態(tài)：主要選擇機(jī)架，模塊如何在機(jī)架擺放,。具體是：
1,、 在硬件目錄中打開(kāi)一個(gè)SIMATIC300站的RACK-300（例如是300），雙擊或拖到左邊窗口,。這樣在左邊的窗口中就出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)架表：上面的部分顯示一個(gè)簡(jiǎn)表,，下面的部分顯示帶有定貨號(hào)、MPI地址和I/O地址的詳細(xì)信息,。
2,、 電源：雙擊或拖拉目錄中的“PS-300”模塊，放到表中的一號(hào)槽位上,。
3,、 CPU：從CPU-300的目錄中選擇你所配置的CPU,，列入2號(hào)槽位。
4,、 3號(hào)槽—一般接口模塊保留（用于多層組態(tài)）,，在實(shí)際配置中，如果這個(gè)位置要保留以后安裝接口模塊,，在安裝時(shí)就必須插入一個(gè)占位模塊,。
5、 信號(hào)模塊：從4號(hào)槽位開(kāi)始z多可以插入八塊信號(hào)模塊（SM卡）,，包括通訊處理器（CP）和功能模塊（FM）,。
6、CP卡（通訊處理卡）：如以太網(wǎng)卡CP-343,，PROFIBUS CP-341,、342等。當(dāng)然我們也可以直接用CPU上的MPI口,，省錢(qián)但速度相對(duì)慢點(diǎn),。
分配參數(shù)：按要求對(duì)各種模塊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。雙擊模塊打開(kāi)屬性對(duì)話框（Properties）
CPU——屬性包括通用屬性General（主要提供模塊的類(lèi)型,，位置和MPI地址—如果要把幾個(gè)PLC通過(guò)MPI接口組成網(wǎng)絡(luò),，每個(gè)CPU分配不同的MPI地址）；啟動(dòng)項(xiàng)目START.UP（主要選擇三種啟動(dòng)方式,，HOT—從斷電時(shí)的語(yǔ)句,，也就是程序斷電處開(kāi)始，WARM—從頭,，也就是程序*步開(kāi)始,，COLD—冷啟動(dòng)；監(jiān)視時(shí)間包括從模塊讀準(zhǔn)備的信息時(shí)間和傳遞參數(shù)到模塊的時(shí)間,；可保存數(shù)量Retentive Memory：用來(lái)當(dāng)出現(xiàn)斷電或從STOP到RUN切換時(shí)需要保持的存儲(chǔ)器區(qū)域,；循環(huán)/時(shí)鐘存儲(chǔ)器；保護(hù)功能（設(shè)定鑰匙權(quán)限和各種級(jí)別及口令）,；診斷/時(shí)鐘,。
保存下載及上傳：經(jīng)過(guò)上述設(shè)置以后，我們就可以保存,、編譯,、一致性檢查后，把設(shè)定組態(tài)下載到PLC中,。當(dāng)然,，對(duì)實(shí)際運(yùn)行的PLC，我們也可以通過(guò)上傳（Upload Station）把實(shí)際組態(tài)讀到編程器,。
硬件診斷及組態(tài)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題：在SIMATIC管理器中可以用PLC-Diagnose Hardware來(lái)獲得PLC的診斷狀態(tài),。在實(shí)際組態(tài)過(guò)程中z可能出現(xiàn)的問(wèn)題是以下幾點(diǎn)：
1、 在S7-300中,，組態(tài)中有空位置,，此時(shí)組態(tài)不能編譯通過(guò)；
2,、 不正確的CPU（例如：是CPU 315-2DP,，不是CPU 314）此時(shí)組態(tài)不能下載；
3,、 模擬量模塊分配到不正確的槽位置,，此時(shí)CPU會(huì)因?yàn)閰?shù)分配錯(cuò)誤進(jìn)入STOP模式；
4,、模擬量模塊不正確的測(cè)量范圍,，導(dǎo)致模擬量模塊組態(tài)錯(cuò)誤。
塊的編輯
STEP 7編程語(yǔ)言：LAD 梯形圖/FBD功能塊圖/STL語(yǔ)句表,，更加豐富,，更加靈活，但對(duì)初學(xué)者比較難以理解,，當(dāng)然某些語(yǔ)言不能用LAD表達(dá),。
塊編輯的啟動(dòng)：選擇所需編程語(yǔ)言，雙擊打開(kāi)需編輯的塊,，如OB1或FC1等,。當(dāng)采用LAD或FBD編程語(yǔ)言時(shí)，可用工具條來(lái)插入簡(jiǎn)單的程序文件,，當(dāng)采用STL,，則可用在線幫助得到有關(guān)語(yǔ)言的語(yǔ)法和功能——HELP-Help on STL。
編程器組成：聲明表：屬于塊,，為塊聲明變量和參數(shù),；代碼區(qū)：包含程序本身；編程元件：可選打開(kāi)或關(guān)閉,，內(nèi)容依賴于所選擇的編程語(yǔ)言,，雙擊插入或拖拉插入。
VIEW菜單：可切換到另一種語(yǔ)言,，并可實(shí)現(xiàn)LAD/FBD/STL之間的轉(zhuǎn)換,，要知道，LAD/FBD轉(zhuǎn)換成STL的,，在語(yǔ)句表中可能不是z有效程序,。而STL轉(zhuǎn)換成其他則不一定行，轉(zhuǎn)換不了的仍用語(yǔ)句表示，轉(zhuǎn)換過(guò)程絕不會(huì)丟失程序,。
其他菜單由于篇幅較大,，請(qǐng)結(jié)合教材及軟件自己熟悉。
在討論調(diào)用塊前先介紹一下OB1塊——主循環(huán)塊,，不能改名或刪除,，它是由操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用，可以訪問(wèn)其他的S7程序塊,，它包括自身程序和其他塊的調(diào)用,。所以，當(dāng)我們編輯好一個(gè)塊以后,，如FC1,，為了讓新塊集成在CPU中的循環(huán)程序中，必須在OB1中調(diào)用,。即在OB1中CALL F1,。 子程序（新塊FC 1）執(zhí)行的條件有以下三個(gè)：已經(jīng)下載到PLC中，必須在OB1調(diào)用,，PLC處于運(yùn)行狀態(tài),。 下載到實(shí)際的PLC時(shí)，我們可以選擇所有塊或其中的一個(gè)或幾個(gè),，再Download到PLC中,。
程序的執(zhí)行過(guò)程：當(dāng)PLC得電或從STOP切換到RUN模式，CPU會(huì)執(zhí)行一次全啟動(dòng)（使用OB100）在全啟動(dòng)期間,，操作系統(tǒng)清除非保持位存儲(chǔ)器,、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，刪除中斷堆箋和塊堆箋,，復(fù)位所有保存的硬件中斷,，并啟動(dòng)掃描循環(huán)監(jiān)視時(shí)間。
CPU的循環(huán)操作包括三個(gè)主要部分：CPU檢查輸入信號(hào)的狀態(tài)并刷新過(guò)程影象輸入表（PII..）,；執(zhí)行用戶程序,，也就是OB1中的程序及一些事件（中斷等）；把過(guò)程輸出影象輸出表（PIQ）寫(xiě)到輸出模塊,。上面所提到的PII/PIQ是CPU中特定的存儲(chǔ)器,，用來(lái)保存輸入模塊/輸出模塊的信號(hào)，在用戶程序中檢查時(shí),，可以保證在一個(gè)掃描周期內(nèi)為同樣的信號(hào)狀態(tài),。
程序結(jié)構(gòu)：上面曾經(jīng)提到過(guò)，一個(gè)比較簡(jiǎn)單的程序,，我們可以不用各種子程序塊（如FC.FB）,，而是直接把整個(gè)程序直接寫(xiě)在一個(gè)塊上（通常是OB1主塊上）,，CPU逐條的處理指令，我們稱(chēng)這種叫線形編程,；而對(duì)稍微有點(diǎn)復(fù)雜的程序,，我們可以把它分成幾個(gè)塊，每塊包含處理一部分任務(wù)的程序,，在每一個(gè)塊中可以進(jìn)一步分解,、成幾個(gè)段,，可以為相同類(lèi)型的段生成段模塊,，組織塊OB1包含按順序調(diào)用其他塊的指令，我們把這種方法叫分塊編程,；另外,，對(duì)可重復(fù)使用的功能裝入單個(gè)塊中，OB1（或其他塊）調(diào)用這些塊并傳遞相關(guān)參數(shù),，這種方法叫結(jié)構(gòu)化編程,。用戶塊（程序塊）包括程序代碼和用戶數(shù)據(jù)，在結(jié)構(gòu)化程序中,，一些塊循環(huán)調(diào)用處理,，一些塊需要時(shí)才調(diào)用。程序塊共有組織塊（OB）,、功能塊（FB）,、功能（FC）、系統(tǒng)功能塊（SFB）和系統(tǒng)功能（FC）5種,，其中系統(tǒng)塊是在CPU操作系統(tǒng)中預(yù)先定義好的功能和功能塊,，這些塊不占用用戶程序空間。
在下節(jié)討論位指令前先討論一下SIEMENS的模塊地址：在不帶DP口的S7-300和不組態(tài)的S7-400采用固定槽位編址,，使用帶DP口的S7-300和S7-400,，可以分配模塊的起始地址。但要注意,，由于CPU存儲(chǔ)器復(fù)位后,，參數(shù)和地址會(huì)丟失，這就意味著所有地址都回到和槽位有關(guān)的地址或是缺省地址,。我們還是以S7-300為例,，在S7-300中，機(jī)架上的插槽號(hào)簡(jiǎn)化了模塊地址,，模塊的*個(gè)地址由機(jī)架上的模塊地址決定,。一般槽1給電源，槽2是CPU,，槽3為IM（接口模板）所用,，4~11為I/O卡、CP卡和FM卡。他們的固定地址就是為每個(gè)槽位保留4個(gè)字節(jié)——就是說(shuō),，槽4（*塊I/O卡）,，地址為0.0~3.7（共32位），槽5（第二塊I/O卡）地址為4.0~7.7,，假設(shè)*卡是DI,，那么他們的地址就是I0.0、I0.1,、,、、I3.7,，若第二卡為DO卡,，地址為Q4.0、Q4.1,、,、、,、Q7.7,，請(qǐng)注意，當(dāng)使用16通道的DI/DO模塊時(shí),，每個(gè)槽位就會(huì)失去兩個(gè)字節(jié)（16位）,。
基本邏輯指令
與 &（FBD） A（STL） （AND指令）
或 >=1FBD O STL OR指令
異或 XOR（FBD） X（STL） （XOR指令）
注意：異或操作是指：當(dāng)兩個(gè)信號(hào)中僅有一個(gè)滿足時(shí)，輸出狀態(tài)才是“1”,，這個(gè)指令不能使用于多個(gè)地址的異或邏輯操作（N個(gè)中有一個(gè)1時(shí)才是1）,，所以三個(gè)及三個(gè)以上的異或指令，舊的RLO（邏輯操作結(jié)果）和另一個(gè)輸入作異或運(yùn)算,。
賦值語(yǔ)句 =
置位 S 光是置位,，一直保持到它被另一個(gè)指令復(fù)位為止。
復(fù)位 R 光是復(fù)位,，一直保持到它被另一個(gè)指令置位為止,。
觸發(fā)器的置位復(fù)位：同時(shí)有置位輸入和復(fù)位輸入，如果兩個(gè)輸入端同時(shí)出現(xiàn)RLO=1,，根據(jù)優(yōu)先級(jí),。在LAD/FBD中，分別有置位優(yōu)先和復(fù)位優(yōu)先的不同符號(hào),，在STL中,，z后編寫(xiě)的指令具有高優(yōu)先權(quán)。
注意：如果用置位命令把輸出置位,，當(dāng)CPU全啟動(dòng)時(shí)它被復(fù)位,，但如果聲明保持,，則當(dāng)CPU全啟動(dòng)時(shí)，它就一直保持置位狀態(tài),。
連接器：M0.0（#）,，為中間賦值元件，它把當(dāng)前RLO保存到地址,，當(dāng)它和其他元件串聯(lián)時(shí),，連接器指令和觸點(diǎn)一樣插入。
注意連接器不能：
直接連接到電源母線
直接跟一個(gè)分支,；
用在分支末尾,。
但連接器可以用“NOT”元件對(duì)它進(jìn)行取反操作。
影響RLO的指令：
NOT=取反,；CLR=復(fù)位（僅用在STL中）,；SET=置位（僅用在STL中）；SAVE=把RLO保存到狀態(tài)寄存器中的“BR”,；BR=用來(lái)重新檢查保存的RLO。
主控繼電器功能 MCR：是一個(gè)用來(lái)接通或斷開(kāi)電流的邏輯主開(kāi)關(guān),。如果MCR條件不滿足:0分配給輸出線圈,，置位線圈和復(fù)位線圈指令不改變當(dāng)前值，MOVE指令把0傳到目的地址,。MCRA指令啟動(dòng)主控繼電器功能/MCRD指令取消MCR功能,，直到另一個(gè)MCRA指令起作用。
無(wú)條件轉(zhuǎn)移（不依賴于RLO） JMP
在LAD/FBD中,，在線圈符號(hào)上面輸入作為表示的標(biāo)號(hào)或符號(hào),，如NEW1，NEW2等,，標(biāo)號(hào)z多有4個(gè)字符,，*個(gè)字符必須使用字母或“_”。
跳轉(zhuǎn)規(guī)則：可以向前或向后跳轉(zhuǎn),，跳轉(zhuǎn)指令和跳轉(zhuǎn)目的必須在同一個(gè)塊中（z大跳轉(zhuǎn)長(zhǎng)度為64K字節(jié)）,；在一個(gè)塊中跳轉(zhuǎn)目的只能出現(xiàn)一次；跳轉(zhuǎn)指令可以用在FB,、FC和OB中,。
條件跳轉(zhuǎn)：有兩個(gè)：JC——當(dāng)RLO=1時(shí)，JC才執(zhí)行,，當(dāng)RLO=0時(shí),，不跳轉(zhuǎn)，繼續(xù)執(zhí)行下面的程序,，但置RLO=1,。 JCN——當(dāng)RLO=0時(shí),，JCN才執(zhí)行，當(dāng)RLO=1時(shí),，不跳轉(zhuǎn),。
邊沿檢測(cè)：RLO-邊沿檢測(cè)和信號(hào)-邊沿檢測(cè)。
RLO-邊沿檢測(cè)：當(dāng)邏輯操作結(jié)果變化時(shí),，產(chǎn)生RLO邊沿,。檢測(cè)正邊沿FP——RLO從“0”變化到“1”，“FP”檢查指令產(chǎn)生一個(gè)“掃描周期”的信號(hào)“1”,；檢測(cè)負(fù)邊沿FN,，則RLO從“1”變化到“0”，“FN”檢查指令產(chǎn)生一個(gè)“掃描周期”的信號(hào)“1”,。上述兩個(gè)結(jié)果保存在“FP（FN）”位存儲(chǔ)器中或數(shù)據(jù)位中,，如M 1.0…，同時(shí),，可以輸出在其他線圈,。
信號(hào)-邊沿檢測(cè)：同上面的RLO指令類(lèi)似，當(dāng)信號(hào)變化時(shí),，產(chǎn)生信號(hào)邊沿,，也有正/負(fù)邊沿之分：POS/NEG。
上述各種指令,，請(qǐng)結(jié)合實(shí)際軟件,，掌握其方法、特性和不同之處,，其他復(fù)雜指令請(qǐng)參考各種編程手冊(cè),。數(shù)字指令
在討論數(shù)字指令前先了解一下各種數(shù)據(jù)格式，關(guān)于二進(jìn)制,、十進(jìn)制及其他數(shù)的表示方法,，在其他地方都有介紹，這里就不再重復(fù),。
一,、數(shù)據(jù)格式（16位）：數(shù)據(jù)類(lèi)型INT是整數(shù)（16位），其中符號(hào)（位15）表示是正數(shù)或是負(fù)數(shù)（“0”=正數(shù),，“1”=負(fù)數(shù)）,，16位整數(shù)的數(shù)值范圍是-32768~+32767。在二進(jìn)制格式中,，整數(shù)的負(fù)數(shù)形式用正數(shù)的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示,。（二進(jìn)制補(bǔ)碼利用取反加1得到） 負(fù)數(shù)的位格式，對(duì)零的位置加權(quán)求和,，再加1,，然后在前面放一個(gè)負(fù)號(hào),。
BCD碼：十進(jìn)制的每一位用四個(gè)二進(jìn)制數(shù)表示，因?yàn)閦大為9,，所以需要四位二進(jìn)制才能表示出來(lái)（十進(jìn)制的9=1001二進(jìn)制）,，要注意，從0~9的十進(jìn)制數(shù)的BCD碼表示與二進(jìn)制數(shù)表示相同,，但BCD碼一般用作顯示,，并非二進(jìn)制。上面的INT（整數(shù)）主要是用來(lái)運(yùn)算,。
如BCD碼W#16#296,，在CPU中表現(xiàn)為0000，0010,，1001,，0110（直接為+，2,，9,，6=+296）；而整數(shù)+296則表示為0000,，0001,，0010，1000（即28+25+23=296）,，再例如整數(shù)-413表示為1111，1110,，0110,，0011（因?yàn)槭秦?fù)數(shù)，所以用補(bǔ)碼,，取反加1,，所以上面的二進(jìn)制數(shù)=-（28+27+24+23+22+1）=“-413”，而在BCD碼該數(shù)（W#16#F413）則可以簡(jiǎn)單的表示為1111,，0100,，0001，0011,。
二,、數(shù)據(jù)格式（32位）：DINT類(lèi)型的數(shù)據(jù)——帶符號(hào)位的32-位整數(shù)，定義為“雙整數(shù)”或“長(zhǎng)整數(shù)”,，它的表示方法及范圍是：L#-2147483648~L#+2147483647,；還有一個(gè)是實(shí)數(shù)型REAL型（也叫浮點(diǎn)數(shù)），是1.175495＊10-38~3402823＊1038之間,，實(shí)數(shù)的通用格式為（Sign）＊（1.f）＊（2e-127）,，其中Sign為符號(hào)位第31位（即z位）,，低位的0~22位為f=底數(shù)位，23~30為e=指數(shù),。STEP 7中的實(shí)數(shù)是按照IEEE標(biāo)準(zhǔn)表示的,。
數(shù)據(jù)的裝入和傳遞：MOVE（LAD/FBD）或L和T（STL）：如果輸入EN有效，輸入“IN”處的值拷貝到輸出“OUT”,。裝載和傳遞指令的執(zhí)行與RLO無(wú)關(guān),，數(shù)據(jù)通過(guò)累加器交換，裝載指令把右邊源地址的值寫(xiě)到累加器1（不夠32位用0補(bǔ)齊）,，傳遞指令拷貝累加器中一些或所有內(nèi)容到的目的地址,。如先裝載L +5 / L L#523312 / L B#16#EF （分別為裝載一個(gè)整數(shù)+5/一個(gè)雙整數(shù)523312/一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)EF）到*累加器（ACCU1），然后再傳輸?shù)侥康牡?，如T MB5等,。累加器是CPU中的輔助存儲(chǔ)器，它們用于不同地址之間的數(shù)據(jù)交換,、比較和數(shù)學(xué)運(yùn)算操作,。S7-300有兩個(gè)32位的累加器，S7-400有四個(gè)32位的累加器,。在裝載過(guò)程中,，ACCU 1中的值先移入ACCU 2，在新值寫(xiě)入前先清零,，然后在把要裝入的值寫(xiě)入ACCU 1,，傳遞時(shí)則從ACCU 1中讀出。裝載和傳遞指令可以32位中的一個(gè)字節(jié)或是字及雙字,，如果僅傳遞一個(gè)字節(jié),，只使用右邊的8位。在LAD/FBD中,，我們可以使用MOVE的允許輸入（EN）把裝載和傳遞操作和RLO起來(lái),，在STL中，則總是執(zhí)行裝載和傳遞操作,，而和RLO無(wú)關(guān),，但是，我們可以利用條件跳轉(zhuǎn)指令來(lái)執(zhí)行和RLO有關(guān)的裝入和傳遞功能,。
定時(shí)器：STEP 7中,，CPU為定時(shí)器保留了一個(gè)特殊存儲(chǔ)器，這個(gè)區(qū)專(zhuān)門(mén)為每個(gè)定時(shí)器地址保留一個(gè)16位字,。定時(shí)器的位0~9包含用二進(jìn)制表示的時(shí)間值,，12、13位為時(shí)間基準(zhǔn)——0表示10ms,，1表示100ms,，2=1秒,，3=10秒，時(shí)間基準(zhǔn)定義的是一個(gè)單位代表的時(shí)間間隔,。時(shí)間值可以直接用常數(shù)來(lái)表示（此時(shí)時(shí)間基準(zhǔn)自動(dòng)由系統(tǒng)自動(dòng)分配）,，例如S5T#100ms，S5T#2h2m2s20ms,。
S5定時(shí)器格式：時(shí)間的可以如上述所說(shuō)直接輸入固定的時(shí)間常數(shù),，或由操作人員用撥輪按扭改變或和存儲(chǔ)器字或數(shù)據(jù)字中的時(shí)間值有關(guān)的過(guò)程和配方。在使用中可以用L命令（讀出）定時(shí)器BI輸出端的地址（包含10位二進(jìn)制數(shù)表示的時(shí)間值,，不帶時(shí)間基準(zhǔn)）,，如 L T5；也可以用LC命令讀出定時(shí)器BCD端的地址（3位BCD數(shù)表示的時(shí)間值和12,、13位的時(shí)間基準(zhǔn)）,。具體介紹幾種常用的定時(shí)器：下面只介紹功能，具體符號(hào)可以在元件表中找,。
接通延時(shí)（SD）定時(shí)器：當(dāng)定時(shí)器的“S”輸入端的RLO從0變到1時(shí),，定時(shí)器啟動(dòng)。只要輸入S=1,，定時(shí)器起作用,，當(dāng)?shù)竭_(dá)的TV值（預(yù)設(shè)值）時(shí)定時(shí)器啟動(dòng)（輸出Q=1），同時(shí)該定位器還有一個(gè)復(fù)位端R端,，當(dāng)?shù)扔?時(shí),，就清除定時(shí)值并且復(fù)位Q輸出。當(dāng)前時(shí)間可以在BI輸出端以二進(jìn)制數(shù)讀出,，在BCD端以BCD碼形式讀出,，當(dāng)前時(shí)間值是TV的初始值減定時(shí)器啟動(dòng)以來(lái)的經(jīng)過(guò)時(shí)間。
帶保持接通延時(shí)定時(shí)器（SS）：與上面SD定時(shí)器基本一致,，*不同的就是具有保持功能，也就是說(shuō)：一旦S輸入端的RLO從0變到1,，定時(shí)器便啟動(dòng),，即使定時(shí)過(guò)程中出現(xiàn)輸入S端=0，定時(shí)器仍繼續(xù)記時(shí),。但有一點(diǎn),，在保持過(guò)程中，如果S輸入端再次從0變1,，則定時(shí)器重新開(kāi)始,。
關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器（SF）：從某些方面說(shuō)，和上面提到的SD接通延時(shí)定時(shí)器狀態(tài)正好相反,。當(dāng)定時(shí)器的S輸入端的RLO從“1”變到“0”時(shí),，定時(shí)器啟動(dòng),，輸出信號(hào)Q=0，其他功能和輸出與SD一樣,。個(gè)人理解,，是否SD接通延時(shí)定時(shí)器，較多的用于正邏輯,，而SF更多的用于事故安全型（有時(shí)也叫反邏輯,，就是在正常的工況中，輸入輸出都為1或是帶電情況）中,。
脈沖（SP）：這個(gè)比較好理解,，當(dāng)“S”輸入端從0變到1時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器,，輸出Q=1（z多一個(gè)脈沖,。輸出Q復(fù)位的情況為：定時(shí)器時(shí)間到或啟動(dòng)信號(hào)從1變到0或復(fù)位輸入R信號(hào)=1。
擴(kuò)展脈沖（SE）：當(dāng)輸入端的RLO從0變到1時(shí),，定時(shí)器啟動(dòng),，輸出Q置1，即使當(dāng)中S端輸入變到0,，輸出Q仍保持1,。當(dāng)定時(shí)器正在運(yùn)行，如果啟動(dòng)信號(hào)從0變到1,，定時(shí)器被再次啟動(dòng),。它的復(fù)位情況是定時(shí)器時(shí)間到或復(fù)位R端有信號(hào)1。位指令定時(shí)器：所有的定時(shí)器也可以用簡(jiǎn)單的位指令啟動(dòng),，這種方法和前面討論的定時(shí)器功能的相似處在于：?jiǎn)?dòng)條件在S端,，時(shí)間值，復(fù)位條件在R端輸入,，信號(hào)響應(yīng)在Q端,。不同的是（對(duì)LAD/FBD）不能檢查當(dāng)前時(shí)間值（沒(méi)有BI/BCD輸出）。 |
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