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CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用,，每套PLC至少有一個CPU,，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù),，并存入規(guī)定的寄存器中,，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等,。進(jìn)入運(yùn)行后,，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號,，去指揮有關(guān)的控制電路,。

　　CPU主要由運(yùn)算器、控制器,、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù),、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片,、總線接口及有關(guān)電路,。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC*的組成單元,。

　　在使用者看來,，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解,。CPU的控制器控制CPU工作,，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令,。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制,。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作,。寄存器參與運(yùn)算,，并存儲運(yùn)算的中間結(jié)果,，它也是在控制器指揮下工作。

　　CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù),，它們決定著PLC的工作速度,，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模,。

　　西門子PLC模塊 I/O模塊

　　PLC與電氣回路的接口,，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路,，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài),，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng),，輸出模塊相反,。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO）,，模擬量輸入（AI）,，模擬量輸出（AO）等模塊。

　　常用的I/O分類如下：

　　開關(guān)量：按電壓水平分,，有220VAC,、110VAC、24VDC,，按隔離方式分,，有繼電器隔離和晶體管隔離。

　　模擬量：按信號類型分,，有電流型（4-20mA,0-20mA）,、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分,，有12bit,14bit,16bit等,。

　　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊,，如熱電阻、熱電偶,、脈沖等模塊,。

　　按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少,，但其數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力,，即受的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。

　　西門子PLC模塊電源模塊

　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源,。同時,，有的還為輸入電路提供24V的工作電源,。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）,。

　　西門子PLC模塊底板或機(jī)架

　　大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架,，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系,，使CPU能訪問底板上的所有模塊,，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接,，使各模塊構(gòu)成一個整體,。

　　西門子PLC模塊系統(tǒng)的其它設(shè)備

　　7.1 編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行,、檢查維護(hù)*的器件,，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定,、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況,，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器,，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器,。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。

　　7.2 人機(jī)界面：簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕,，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛,，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。

• 電源模塊 PM1207

  　　? 為 SIMATIC S7-1200 提供電源 ? 為 S7-1200 設(shè)計(jì) ? 輸入 120/230 V AC,，輸出 24 V DC/2.5 A

  　　? 在調(diào)試及實(shí)際運(yùn)行期間用于程序的模塊 ? 8 或 14 個輸入 ? 輸入狀態(tài)選擇開關(guān) ? 2 路模擬量輸入模擬器 ? 1217C 模擬器,，14 輸入通道，其中 10 通道為 24V 直流輸入,， 4 通道為 1.5V 差分輸入開關(guān)

  　　存儲卡可以組態(tài)為多種形式 ? 程序卡 — 將存儲卡作為 CPU 的外部裝載存儲器,，可以提供一個 更大的裝載存儲區(qū)。 ? 傳送卡 — 一個程序到一個或多個 CPU 的內(nèi)部裝載存儲區(qū)而 不必使用 STEP 7 Basic 編程,。 ? 固件更新卡—更新 S7-1200 CPU 固件版本（對 V3.0 及之后的版 本不適用）

• ? 能夠以線型,、樹型或星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將 SIMATIC S7-1200 連接到 工業(yè)以太網(wǎng) ? 多達(dá) 3 個用于連接的節(jié)點(diǎn) ? 簡單,、節(jié)省空間地安裝到 SIMATIC S7-1200 安裝導(dǎo)軌 ? 低成本的解決方案,，實(shí)現(xiàn)小的、本地以太網(wǎng)連接 ? 堅(jiān)固耐用,、工業(yè)的具有 RJ45 連接器的節(jié)點(diǎn)連接 ? 通過設(shè)備上 LED 燈實(shí)現(xiàn)簡單,、快速的狀態(tài)顯示 ? 集成的 autocrossover 功能允許使用非交叉連接電纜

  　　C 1277 是一款應(yīng)用于 SIMATIC S7-1200 的結(jié)構(gòu)緊湊和模塊化設(shè) 計(jì)的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，能夠被用來 SIMATIC 以太網(wǎng)接口以 便實(shí)現(xiàn)與操作員面板,，編程設(shè)備,，其他控制器,，或者辦公的同 步通信。

  　　C 1277 和 SIMATIC S7-1200 控制器可以低成本實(shí)現(xiàn)簡單的自動 化網(wǎng)絡(luò),。

  　　亮點(diǎn)： ? 緊湊設(shè)計(jì),； 堅(jiān)固的塑料外殼包含： － 用于連接到工業(yè)以太網(wǎng)的 4 個 RJ45 插口 － 用于連接頂部的外部 24 V 直流電源的 3 極式端子排 － LED，用于工業(yè)以太網(wǎng)端口的斷和狀態(tài)顯示 ? SIMATIC S7-1200 以太網(wǎng)接口的可實(shí)現(xiàn)編程設(shè)備,，操作控制,， 更多以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的附加連接 ? ，工業(yè)的式連接 ? 相比于使用外部網(wǎng)絡(luò)組件,，了裝配成本和安裝空間 ? 模塊可被替換而不需要編程設(shè)備 ? 無風(fēng)扇因而低的設(shè)計(jì) ? 應(yīng)用自檢測（autosensing）和交叉自適應(yīng)（autocrossover）功 能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸速率的自動檢測 ? C 1277 緊湊型交換機(jī)模塊是一個非托管交換機(jī),，不需要進(jìn)行 組態(tài)配置。

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在S7-CPU中使用嵌套程序需要注意什么,，如何使用,？

    回答：S7-CPU支持嵌套程序，但對于不同的CPU類型,，在使用時需要注意一些問題,。

    1.不同的CPU類型，支持的嵌套程序深度不同,，用戶可在CPU的技術(shù)數(shù)據(jù)中查到此參數(shù),，以6ES7315-2AG10-0AB0為例。

    圖1：CPU的嵌套深度參數(shù)

    2.用戶可以按照如下方式使用嵌套功能：

    a)在某個優(yōu)先級組織塊中調(diào)用多個嵌套FC/FB,。例如,，在OB1（優(yōu)先級為1）調(diào)用FC1，F(xiàn)C1中調(diào)用FC2,，F(xiàn)C2中調(diào)用FC3,，等等，一直到FC7,，與OB1共8層深度,。如果在FC7中又調(diào)用了FC8，此時會導(dǎo)致CPU停機(jī),，在CPU在線信息界面中可查看到此情況,，如圖2所示。用戶也可在OB35（優(yōu)先級為12）調(diào)用FC11,，F(xiàn)C11中調(diào)用FC12,，F(xiàn)C12中調(diào)用FC13，等等,，一直到FC17,。

    圖2：嵌套調(diào)用

    b)在某個優(yōu)先級中調(diào)用某個FC,，此FC多次調(diào)用自身,。例如,，在OB1（優(yōu)先級為1）調(diào)用FC1，F(xiàn)C1中仍然調(diào)用FC1,，用戶在FC1的程序中必須編程累計(jì)FC1被調(diào)用的次數(shù),，如果達(dá)到了7次，則需要從FC1中跳出調(diào)用（此方法即為軟件行業(yè)廣泛應(yīng)用的遞歸編程方法）,。如果在FC1調(diào)用自身次數(shù)超出了CPU允許的嵌套深度,，此時會導(dǎo)致CPU停機(jī)。

    3.當(dāng)用戶在使用嵌套功能時,，可能出現(xiàn)幾種錯誤：

    a)Thenestingdepthofblockcalls(U-Stack)istoohigh（嵌套深度太高）,。例如：

    ?用戶在某個優(yōu)先級（如OB1）中調(diào)用嵌套程序深度超出所使用CPU支持深度，如第2節(jié)(a)部分所描述,。

    ?用戶在某個優(yōu)先級（如OB1）中調(diào)用嵌套程序深度超出所使用CPU支持深度,，如第2節(jié)(b)部分所描述。

    此時CPU將報(bào)16#4575錯,，如圖3所示：

    圖3：同步錯誤嵌套1

    b)Thenestingdepthofsynchronouserrorsistoohigh（同步錯誤嵌套深度太高）,。例如：

    ?用戶在OB1中使用LDB1.DBB0語句（CPU中并未下載DB1），

    ?此時CPU出現(xiàn)編程錯誤,，將調(diào)用OB121,。

    ?如果用戶在下載的OB121中又使用了LDB1.DBB0指令，將導(dǎo)致CPU停機(jī)

    此時CPU將報(bào)16#4573錯,，如圖4所示：

    圖4：同步錯誤嵌套2

    c)Errorduringallocationoflocaldata(分配本地?cái)?shù)據(jù)錯誤),。對于S7-CPU每個優(yōu)先級都有對本地?cái)?shù)據(jù)大小的限制，如果用戶使用的范圍超出了此限制,，CPU將出現(xiàn)錯誤,。以6ES7315-2AG10-0AB0為例，其每個優(yōu)先級下的本地?cái)?shù)據(jù)大小為512BYTE,。如下錯誤使用都可能導(dǎo)致此錯誤：

    ?OB1調(diào)用FC1,，F(xiàn)C1中定義的localdata（TEMP數(shù)據(jù)類型）與OB1中定義的localdata（TEMP數(shù)據(jù)類型）總和超出了CPU對此優(yōu)先級分配的localdata數(shù)量。

    ?OB1中嵌套調(diào)用多個FC,，這些FC使用的localdata與OB1中定義的localdata（TEMP數(shù)據(jù)類型）總和超過了分配給此優(yōu)先級的localdata數(shù)量,。

    此時CPU將報(bào)16#3576錯，如圖5所示：

    圖5：分配本地?cái)?shù)據(jù)錯誤

    ?對于S7-400CPU,，用戶可以在硬件配置中調(diào)節(jié)每個優(yōu)先級下的本地?cái)?shù)據(jù)大小,，以6ES7412-2XG04-0AB0為例，如圖6所示：

    圖6：分配本地?cái)?shù)據(jù)

    4.當(dāng)用戶在使用嵌套功能出現(xiàn)錯誤時,，對于支持OB88的CPU（例如S7-400CPU）,，可用通過下載OB88來防止CPU停機(jī)，此時CPU將處于SF狀態(tài),，但OB88不可以再出現(xiàn)嵌套使用錯誤,，否則CPU將進(jìn)入停機(jī)狀態(tài),。對于不支持OB88的CPU（例如S7-300CPU），當(dāng)出現(xiàn)嵌套調(diào)用錯誤時,，無法避免CPU進(jìn)入停機(jī)狀態(tài),。

    注意：本文中主要以O(shè)B1為例說明嵌套調(diào)用，在實(shí)際使用中,，用戶應(yīng)當(dāng)注意每個優(yōu)先級下對嵌套調(diào)用的注意事項(xiàng),。