大部分從日系PLC或西門子S7-200PLC來用S7-1200PLC,可能會不熟悉于S7-1200 或者TIA PORTAL 裡面的部分專業術語,比如OB,DB,FC,FB這一些模塊等等,其實這專業術語也包含了S7-300、400 、1500等。所以今天給大夥講解的内容,理論上亦可适應于這些PLC,很多概念性的東西基本上是相通的。
西門子S7-1200PLC的功能強大正式基于擁有多種變量類型,這裡用不一樣觀點來闡述PLC編程,你會發現這裡面其實也有很多有趣的地方。
S7-1200 由以下幾類基本元素組成:
OB:組織塊、DB:數據塊、FC:函數、FB:FC DB組合。
OB組織塊
當我們新建一個程序時,系統會自動建立一個Main[OB1]程序,該程序會在PLC的每個掃描周期被調用。Main程序和200裡面的主程序,是一個同樣的概念。也類似于C裡面的Main ,即為函數入口點,我們可以在Main程序裡面調用各種函數和塊。下面的圖是在程序中調用一個FC和FB,然後在FC中調用另外一個FC,形成嵌套調用。
注:方便我們記憶和理解,真正的地址在[.....]中,如OB1,FC2,FC1,FB1等等。
圖1 Main程序
圖2 Main調用結構
圖1顯示了Main程序具體内容,圖2顯示了Main程序的調用結構。圖中很多元素的概念,我們暫時不需要了解,但是可以看到一些整體概念,Mian程序包含程序段1(NW1)和程序段2(NW2),在Main的調用結構中包含了3個元素test、調用FB和調用FC。其實應該是4個,還有一個嵌套在中,點擊左側箭頭,出現如下圖所示:
圖3 FC嵌套調用
圖4 OB分類
我們來分析上圖中的OB類型。OB塊主要用于程序循環、啟動、延時中斷、循環中斷、硬件中斷、HSC中斷、診斷錯誤和時間錯誤八大事件。OB塊還有兩個屬性是編号和優先級,優先級越高,中斷級别越高。在同樣的優先級别,OB編号越小,越優先執行。從圖1中,我們看到Main程序的地址在OB1,是一個循環運行程序,優先級為1較低。時間錯誤事件的優先級最高,當發生該事件時,會暫停執行Main程序,優先執行時間錯誤事件OB塊。程序循環OB類塊的編号屬性為“1;>=123”,意為我們可以創建多個類似OB塊。因為新建程序默認OB編号為1,假設我們要創立該事件類型OB塊,那麼默認編号為123起,同時OB1的執行要優先于OB123。診斷錯誤事件OB塊和時間錯誤OB塊隻有一個。
圖5 添加OB新塊
圖6 手動選擇創建編号
圖5 添加OB新塊界面,我們可以看到,在紅色矩形框處,OB編号數值為123,我們選擇的創建方式為自動。如果你想起用别的編号,可以選擇手動方式,同時可以選擇創建OB塊采用的語言。大家不妨自己試一試哦。
這裡講解幾個常用的OB類型塊使用,其他類型OB塊使用,大家可以翻閱系統編程手冊。
程序循環事件OB塊(program cycle):該塊主要用于執行循環運行的程序,一般一個程序中創建一個便可以,就是默認的Main程序(OB1),我們可以通過調用FC和FB來實現其他功能。系統CPU每個掃描周期都會執行該類型OB塊。
啟動事件OB塊(Startup):該塊主要用于初始化變量,當PLC斷電重啟或者CPU從STOP切換為RUN時候執行,往後不再運行,也就是隻運行一次。我們新建一個DB1塊,添加兩個,設置初始值,如下圖所示:
圖7 添加DB塊變量
然後新建一個Startup事件OB塊,寫如下程序(SCL語言):
圖8 Startup事件OB塊程序
我們可以看到該類型OB塊編号為100,如果再建一個該類型OB塊,編号必須>=123。然後我們下載程序,這裡順便提一下下載選項,如下圖所示:
圖9 下載選項
如果是初次下載,選擇“硬件和軟件(僅更改)”。如果不是初次,可以選擇你修改的部分,這樣會提高下載速度。
圖10 程序運行結果
循環中斷事件OB塊(Cyclic interrupt):常常用于需要定時執行的任務,比如我們需要1秒鐘采樣50個模拟值,我們可以把循環時間設置為20毫秒。可能會有人問,為什麼不采用普通定時器每隔20毫秒采樣一次呢?因為普通定時器會受到CPU掃描周期的影響。在PID程序中,我們需要采用循環中斷事件來調整計算PID輸出。
圖11 添加循環中斷事件OB塊
在實驗程序裡,通過INC指令把DB1塊裡面的變量,每隔1秒加1,運行效果如下:
圖12 循環中斷事件OB
我們會看到在OB30這個程序塊裡面,"Data".Var2的值會每隔1秒變化,如果把INC指令放在Main[OB1]裡面會是什麼情況呢?
診斷錯誤事件OB塊(Diagnostic error interrupt):當PLC發生故障時,會觸發該事件;解除故障時,也會觸發該事件,在該模塊裡面,我們可以讀到故障信息。
圖13 添加診斷錯誤事件OB塊
在實驗程序裡,我們需要捕捉模拟量輸入的溢出錯誤,所以需要對模拟量輸入進行如下配置:
圖14 添加溢出診斷功能
在配置硬件組态時,TIA PORTAL 将為每個硬件對象(如模塊、接口或模塊端口,甚至是智能設備的傳輸區)自動分配硬件标識符,相當于我們的身份證号碼,獨一無二。
診斷程序
在診斷程序中,我們可以獲取錯誤IO狀态,硬件标識符和通道,并添加了STP指令。當錯誤發生時候,使PLC處于STOP狀态,若不添加STP指令,PLC仍以RUN狀态運行。
診斷運行結果
通過讀取IO_State,LADDR和Channel三個變量,IO狀态以二進制格式顯示,第4位為1,所以會出現錯誤。具體每個變量含義請看下圖:
診斷錯誤中斷 OB 的啟動信息。
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