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西門(mén)子STEP 7中的塊編程的重要知識(shí)點(diǎn)

一、塊的作用和分類(lèi)

二、組織塊

l  啟動(dòng)組織塊

l  循環(huán)的程序執(zhí)行組織塊

l  定期的程序執(zhí)行組織塊

l  事件驅(qū)動(dòng)的程序執(zhí)行組織塊

各種組織塊的作用、功能。

三、功能FC和功能塊FB

二者的功能、使用上的區(qū)別。

四、系統(tǒng)功能SFC和系統(tǒng)功能塊SFB

二者的功能、使用上的區(qū)別。

五、背景數(shù)據(jù)塊和共享數(shù)據(jù)塊

二者的功能、使用上的區(qū)別。

六、STEP7的程序結(jié)構(gòu)

l  線性程序結(jié)構(gòu)

l  分塊程序結(jié)構(gòu)

l  結(jié)構(gòu)化程序結(jié)構(gòu)

七、三種編程語(yǔ)言

l  梯形圖LAD（Ladder Logic Programming Language）

l  語(yǔ)句表STL（Statement List Programming Language）

l  功能圖FBD（Function Block Diagram Programming Language）

西門(mén)子S7-200PLC 6ES7901-3CB30-0XA0

SIMATIC S7-400 可采用具有不同性能級(jí)別的各種 CPU：

• CPU 412-1、CPU 412-2 和 CPU 412-2 PN：
  用于中等性能的小型工廠。
• CPU 414-2、CPU 414-3、CPU 414-3 PN/DP：
  用于具有對(duì)編程、處理速度和通信有額外要求的中等規(guī)模工廠。
• CPU 416-2、CPU 416-3、CPU 416-3 PN/DP：
  在高端性能范圍內(nèi)具有較高要求的工廠。
• CPU 417-4 DP：
  在高端性能范圍內(nèi)具有極嚴(yán)格要求的工廠。
• CPU 412-5H、CPU 414-5H、CPU 416-5H 和 CPU 417-4H：
  用于 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH。
• CPU 414F-3 PN/DP、CPU 416F-2 和 CPU 416F-3 PN/DP：
  用于構(gòu)建故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)，適用于具有較高安全要求的工廠。

所有 CPU 裝在帶集成的控制單元和顯示單元的塑料外殼中。 相同的單元具有相同的功能。

前面板上有：

• LED指示燈: 
  用于狀態(tài)和故障指示。
• 波動(dòng)開(kāi)關(guān)： 
  用于選擇運(yùn)行模式。
• 存儲(chǔ)器卡插槽（擴(kuò)展裝載存儲(chǔ)器）
• 組合 MPI/DP 端口。
• 內(nèi)置 PROFIBUS-DP 接口（非 CPU 412-1）。
• 電池插座： 
  用于后備電池的外部供電。

除 CPU 412-1 處理器外，所有 CPU 具有：

• PROFIBUS DP 接口: 
  用于連接分布式 I/O。根據(jù)組態(tài)的不同，也可用于與 OP 或 PG/PC 的通訊。

CPU 414-3 PN/DP, CPU 416-3 PN/DP 和 CPU 416F-3 PN/DP 也可以連接 PROFINET。 每個(gè)模板有一個(gè)雙口的 PROFINET 接口。

高端 CPU 還具有：

• PROFIBUS DP 接口模板備用插槽： 
  用于鏈接其他 DP 網(wǎng)絡(luò)。

此外，CPU 按照其性能進(jìn)行分級(jí)：例如RAM、地址區(qū)大小、可裝載塊的數(shù)量以及處理時(shí)間。

存儲(chǔ)器概念

所有 S7-400 CPU 均具有兩種類(lèi)型的存儲(chǔ)器。工作存儲(chǔ)器的細(xì)分可將性能提高一倍。當(dāng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)處理器需要訪問(wèn)其 RAM 至少兩次時(shí)，S7-400 專(zhuān)用處理器可在一個(gè)循環(huán)周期中同時(shí)訪問(wèn)代碼存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。因此，數(shù)據(jù)總線和代碼總線也是獨(dú)立的。工作存儲(chǔ)器的容量取決于從精細(xì)分級(jí)的 CPU 系列中所選取的適合的 CPU。

對(duì)于小型和中等程序，集成式負(fù)載內(nèi)存 (RAM) 就足夠了。對(duì)于較大的程序，可通過(guò)插入內(nèi)存卡來(lái)增加裝載內(nèi)存。插入式閃存卡可用于在不使用電池的情況下進(jìn)行性存儲(chǔ)。

• 結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用的低成本解決方案，用于滿足簡(jiǎn)單控制任務(wù)
• 結(jié)構(gòu)緊湊、易于操作，無(wú)需附件即可廣泛應(yīng)用
• “一體式”產(chǎn)品，集成顯示屏和操作面板
• 僅需點(diǎn)擊按鈕或通過(guò) PC 軟件即可連接 36 種不同的功能；使用次數(shù)多達(dá) 130 多次
• LOGO! 8: 通過(guò)按鈕或使用 PC 軟件，可鏈接 38/43 個(gè)不同功能；多 200/400 次
• 通過(guò)按鍵可以方便地更改功能。重接線無(wú)需更多耗時(shí)

LOGO! 邏輯模塊提供方便的、用戶友好的解決方案，用于滿足簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制任務(wù)。

LOGO! 具有廣泛的通用性，例如：

• 樓宇/電氣安裝（照明、百葉窗、遮篷、門(mén)、門(mén)禁系統(tǒng)、柵欄、通風(fēng)系統(tǒng)，等。）
• 控制柜制造。
• 機(jī)電設(shè)備（泵，小型壓機(jī)，壓縮機(jī)，傳送帶，升降臺(tái)等）
• 暖房，溫室的特殊控制
• 對(duì)其他控制器的信號(hào)進(jìn)行處理

LOGO! 邏輯模塊可根據(jù)應(yīng)用情況進(jìn)行擴(kuò)展。

船級(jí)社認(rèn)證

美國(guó)船級(jí)社, 法國(guó)船級(jí)社, 挪威船級(jí)社,德國(guó)勞氏船級(jí)社, 英國(guó)勞氏船級(jí)社，等

LOGO! Modular 可提供多種電壓類(lèi)型(12VDC, 24VDC, 24VAC, 115/230VDC, 115/230VAC)：

• 標(biāo)準(zhǔn)型：
• 純型號(hào)，成本經(jīng)過(guò)，不帶按鍵控制面板和顯示屏。

LOGO! 具有以下特性：

• R：繼電器輸出
• C:時(shí)鐘/時(shí)間切換
• E：以太網(wǎng)接口
• o:無(wú)顯示屏

LOGO!使用非常簡(jiǎn)單：

• 按鍵控制面板和顯示屏位于一個(gè)設(shè)備中。無(wú)需其它工具。
• 通過(guò)集成式 EEPROM 備份切換程序和設(shè)定值（如定時(shí)器），以防電源故障。

LOGO! 節(jié)省空間：

• 例如：LOGO! 230RC：72 x 90 x 55 mm (W x H x D).
• 經(jīng)調(diào)整后，可安裝在配電箱中（尺寸與接地故障斷路器相同）。

LOGO! 提供大的靈活性和通用性：

• 可擴(kuò)展性：
  根據(jù)應(yīng)用情況可連接擴(kuò)展模塊。

LOGO! 具有通信功能：

• 使用可選的通信模塊，可連接到 AS-Interface 和 KNX Konnex 網(wǎng)絡(luò)。
• LOGO!7 和 8 可與其它 LOGO! 單元通信，或與 SIMATIC 控制器或 SIMATIC 面板通信

IMATIC S7-4006ES7400-1JA11-0AA0

用于基于 PC 自動(dòng)化的軟控制器

SIMATIC S7-1500 軟控制器用于在 SIMATIC IPC 上實(shí)現(xiàn) SIMATIC S7-1500 控制器。

它特別適用于專(zhuān)用機(jī)器制造中的控制解決方案，涉及高性能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制任務(wù)、集成 PC 應(yīng)用程序或在一臺(tái)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)多個(gè)任務(wù)。

S7-1500 軟控制器是 SIMATIC WinAC RTX 的長(zhǎng)期后續(xù)產(chǎn)品。它可提供顯著提高的可用性和系統(tǒng)診斷，可在 TIA Portal 中完成全面組態(tài)。與 S7-1500 控制器一樣，該軟控制器具有集成運(yùn)動(dòng)控制功能以及經(jīng)過(guò)改進(jìn)的信息安全機(jī)制，適合知識(shí)產(chǎn)權(quán)和復(fù)制保護(hù)。

• SIMATIC S7-1500 軟控制器用于實(shí)現(xiàn)通過(guò) SIMATIC IPC 完成的控制任務(wù)
• 采用創(chuàng)新的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，系統(tǒng)可用性高
• 經(jīng)過(guò)改進(jìn)的專(zhuān)有技術(shù)和復(fù)制保護(hù)
• 集成運(yùn)動(dòng)控制功能，可以控制速度控制軸和定位軸，支持外部編碼器
• 集成 Web 器，帶有創(chuàng)建用戶定義的 Web 站點(diǎn)的選項(xiàng)
• 通過(guò)功能強(qiáng)大的嵌入式 IPC427D 和 IPC477D 為解決方案提供優(yōu)功能
• 可在 SIMATIC IPC627D、IPC827D、IPC677D、IPC647D 和 IPC847D 上運(yùn)行
• SIMATIC ODK 1500S 用于通過(guò)語(yǔ)言 C/C++ 開(kāi)發(fā)和集成控制功能和應(yīng)用程序

S7-1500 軟控制器執(zhí)行 S7-1500 控制器的功能，作為軟件在 SIMATC IPC 上的 Windows 系統(tǒng)中運(yùn)行。這樣，SIMATIC IPC 就能用于控制機(jī)器設(shè)備。

要通過(guò) PROFINET 或 PROFIBUS 連接分布式 I/O，可以使用 SIMATIC IPC 的集成以太網(wǎng)和 PROFIBUS 接口。另外，CPU 通過(guò)易組態(tài)的塊提供全面控制功能，以及通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化 PLC-open 塊 提供連接至驅(qū)動(dòng)器的能力。

當(dāng)必須使用編程語(yǔ)言 C 或 C++ 來(lái)集成特殊自動(dòng)化功能或需要將 Windows 軟件與軟控制器直接連接時(shí)，該軟控制器顯示出特殊優(yōu)勢(shì)。

為此，可使用 SIMATIC ODK 1500S 來(lái)開(kāi)發(fā)這種應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序可用于接口至 Windows 和 Windows 軟件（例如，數(shù)據(jù)庫(kù)、可視化系統(tǒng)或 Windows 文件系統(tǒng)），或用于實(shí)時(shí)應(yīng)用（例如，算法、控制器）。

標(biāo)準(zhǔn) CPU：

• SIMATIC S7-1500 軟控制器 CPU 1507S

特點(diǎn)	CPU 1507S
程序用工作存儲(chǔ)器，集成	5 MB
數(shù)據(jù)用工作存儲(chǔ)器，集成	20 MB
裝載存儲(chǔ)器	320 MB
命令執(zhí)行時(shí)間（Microbox IPC427D，Core i7，1.7 GHz）
位運(yùn)算	0.001 μs
字運(yùn)算	0.002 μs
定點(diǎn)運(yùn)算	0.002 μs
浮點(diǎn)運(yùn)算	0.006 μs
位存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器
S7 計(jì)數(shù)器/定時(shí)器	各 2048
IEC 計(jì)數(shù)器	任意（僅受工作存儲(chǔ)器限制）
IEC 定時(shí)器	任意（僅受工作存儲(chǔ)器限制）
位存儲(chǔ)器	16 KB
I/O 地址范圍
輸入	32 KB（所有輸入都保存在過(guò)程映像中）
輸出	32 KB（所有輸出都保存在過(guò)程映像中）
運(yùn)動(dòng)
軸數(shù)	多 60
通信
PROFINET	√（通過(guò) PC 接口） 2 x PN，其中 1 個(gè)為 PN IO RT
PROFIBUS	√（通過(guò) PC 接口）
Web 器	√

• 全集成自動(dòng)化 (TIA) 中的入門(mén)級(jí) CPU
• 用于有中等過(guò)程性能需求的小型應(yīng)用

CPU 運(yùn)行需要 SIMATIC 微存儲(chǔ)卡 (MMC)。

CPU 312 安裝有：

• 微處理器;
  處理器處理每條二進(jìn)制指令的時(shí)間可達(dá) 100 ns。
• 擴(kuò)展存儲(chǔ)器;
  與執(zhí)行相關(guān)的程序段的 32 KB 高速 RAM（相當(dāng)于約 10 K 指令）可以為用戶程序提供足夠的空間；
  SIMATIC 微型存儲(chǔ)卡（大 4 MB）作為程序的裝載存儲(chǔ)器，還允許將項(xiàng)目（包括符號(hào)和注釋?zhuān)┐鎯?chǔ)在 CPU 中。
• 靈活的擴(kuò)展能力;
  多達(dá) 8 個(gè)模塊，（1排結(jié)構(gòu)）
• MPI多點(diǎn)接口;
  集成的 MPI 接口多可以同時(shí)建立與 S7-300/400 或編程設(shè)備、PC、OP 的 6 條連接。在這些連接中，始終為編程器和 OP 分別預(yù)留一個(gè)連接。通過(guò)“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”，MPI可以用來(lái)建立多16個(gè)CPU組成的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)。

• 口令保護(hù);
  用戶程序使用密碼保護(hù)，可防止非法訪問(wèn)。
• 診斷緩沖;
  診斷緩沖區(qū)中可存儲(chǔ)后 500 個(gè)錯(cuò)誤和中斷事件，其中的 100 個(gè)事件可以長(zhǎng)期保留。
• 免維護(hù)的數(shù)據(jù)后備;
  如果發(fā)生斷電，則可通過(guò) CPU 將所有保持性數(shù)據(jù)自動(dòng)寫(xiě)入到 SIMATIC 微型存儲(chǔ)卡（MMC 卡）上，且將在再次通電時(shí)保持不變。

可參數(shù)化的特性

可以使用 STEP 7 對(duì) S7 的組態(tài)、屬性以及CPU的響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：

• MPI多點(diǎn)接口;
  定義站地址
• 重啟動(dòng)/循環(huán)時(shí)間特性；
  大循環(huán)時(shí)間以及負(fù)載限制，以及自檢測(cè)功能
• 時(shí)鐘存儲(chǔ)器；
  設(shè)定地址
• 防護(hù)等級(jí)；
  定義程序和數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限
• 系統(tǒng)診斷；
  定義診斷報(bào)警的處理和范圍
• 看門(mén)狗中斷；
  周期設(shè)定
• 時(shí)鐘中斷;
  設(shè)定起始日期、起始時(shí)間和間隔周期

顯示功能與信息功能

• 狀態(tài)和故障指示；
  發(fā)光二極管顯示，例如，硬件、編程、定時(shí)器或I/O出錯(cuò)以及運(yùn)行模式，如RUN、STOP、Startup。
• 測(cè)試功能；
  可使用編程器顯示程序執(zhí)行過(guò)程中的信號(hào)狀態(tài)，可以不通過(guò)用戶程序而修改過(guò)程變量，以及輸出堆棧內(nèi)容。
• 信息功能；
  您可以使用 PG 以純文本的形式獲取 CPU 存儲(chǔ)容量和操作模式、主存儲(chǔ)器和裝載存儲(chǔ)器的當(dāng)前利用率以及當(dāng)前循環(huán)時(shí)間和診斷緩沖區(qū)內(nèi)容的相關(guān)信息。

集成的通訊功能

• PG/OP 通訊
• 全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊
• S7 基本通訊
• S7 通訊(只是器)

系統(tǒng)功能

CPU 具有廣泛的系統(tǒng)功能特性，諸如：診斷、參數(shù)賦值、報(bào)警、定時(shí)和測(cè)量等。

詳細(xì)信息請(qǐng)參見(jiàn)手冊(cè)。

• 用于開(kāi)發(fā) S7-1500 軟件控制器的可動(dòng)態(tài)加載的函數(shù)庫(kù)：
  • 借助于 C/C++ 編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)函數(shù)庫(kù)。
  • 在 Windows 中或在軟件控制器的實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境中執(zhí)行庫(kù)函數(shù)。
  • 從 PLC 程序直接調(diào)用函數(shù)。
• 供貨范圍內(nèi)包括實(shí)時(shí)庫(kù)函數(shù)的開(kāi)發(fā)環(huán)境：
• 使用 MS Visual Studio 開(kāi)發(fā) Windows 庫(kù)函數(shù)。
• 自動(dòng)創(chuàng)建用于調(diào)用庫(kù)函數(shù)的函數(shù)塊。
• 通過(guò)導(dǎo)入將函數(shù)塊簡(jiǎn)便集成在 STEP 7 中。
• 無(wú)需專(zhuān)門(mén)的語(yǔ)言知識(shí)，即可在控制器中方便地使用庫(kù)函數(shù)。

SIMATIC ODK 1500S 可為開(kāi)發(fā) Windows 以及 S7-1500 軟件控制器的實(shí)時(shí)庫(kù)函數(shù)提供支持。典型應(yīng)用包括：

• Windows 庫(kù)應(yīng)用程序
  • 與數(shù)據(jù)庫(kù)接口
  • 與 Office 應(yīng)用程序等 Windows 程序通信
  • 連接到與應(yīng)用相關(guān)的可視化軟件
  • 實(shí)現(xiàn)特定領(lǐng)域的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，如 PV02、IEC 61850 等
  • 訪問(wèn) Windows 文件系統(tǒng)，例如，用特定文件格式進(jìn)行訪問(wèn)
• 實(shí)時(shí)庫(kù)應(yīng)用程序
  • 將現(xiàn)有 C/C++ 算法集成到控制任務(wù)中。
  • 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制器或算法

西門(mén)子已經(jīng)為基于 PC 的自動(dòng)化開(kāi)發(fā)了豐富的相關(guān)硬件和軟件組件。

重點(diǎn)：可通過(guò) SIMATIC WinAC 實(shí)現(xiàn)基于 SIMATIC PC 的控制，而 SIMATIC WinAC 是一種開(kāi)放、靈活和可靠的控制器，可用于實(shí)現(xiàn)基于 PC 的自動(dòng)化解決方案。

在 PC 上的單一平臺(tái)上，可以執(zhí)行所有自動(dòng)化任務(wù)，如開(kāi)環(huán)/閉環(huán)控制、HMI 和運(yùn)動(dòng)控制。除了典型的 PLC 任務(wù)之外，無(wú)論在哪必須處理 PC 應(yīng)用程序，基于 PC 的自動(dòng)化都是您的。

SIMATIC 基于 PC 的控制

• 擴(kuò)展了基于 PC 控制器的 SIMATIC S7 控制器家族
• 當(dāng)數(shù)據(jù)處理，通訊，可視化，工藝和控制必須在單個(gè) PC 上實(shí)現(xiàn)以節(jié)省空間和提高性能時(shí)

型號(hào)

• SIMATIC WinAC 軟件 PLC 
  用于需要高靈活性和集成能力的任務(wù)
• SIMATIC WinAC ODK 
  可實(shí)現(xiàn)工藝任務(wù) PC 解決方案與 PLC 靈活高性能地結(jié)合。

特性：

• 在安裝有 Windows XP Professional SP2 的標(biāo)準(zhǔn) PC 上運(yùn)行。
• 編碼和 SIMATIC S7 兼容
  使用 SIMATIC 工業(yè)軟件編程，創(chuàng)建的程序還可用于 SIMATIC S7。
• 使用與辦公應(yīng)用集成的標(biāo)準(zhǔn)接口
• 用于解決方案指定的工藝硬件和軟件集成的開(kāi)放式接口