Бергер Ганс. Автоматизация посредством STEP 7 с использованием STL и SCL и программируемых контроллеров SIMATIC S7-300/400
Подождите немного. Документ загружается.
26. Прямой доступ к переменным
Automating with STEP 7 in STL and SCL 26 - 21
Автоматизация посредством STEP 7
с использованием STL и SCL
Рис. 26.8 Пример "Checksum" ("Контрольная сумма")
Контрольная сумма должна быть сгенерирована исходя из структуры
данных простым сложением всех байтов без учета корректности
выполнения (переполнение, нарушение диапазона значений для DINT).
Все структуры данных (STRUCT и UDT) обрабатываются редактором как
массивы с байтовыми элементами (размер элемента равен 1 байту), если
применяются в параметре блока с типом ANY. Следовательно, с помощью
этой программы Вы можете сгенерировать контрольную сумму не только
для массивов с байтовыми компонентами (ARRAY OF BYTE), но также и
для переменных типа структура (STRUCT). Если Вы хотите использовать
программу с переменными другого типа, то Вы должны изменить
соответствующую проверку (идентификатор ID типа данных в ANY-
указателе).
Функция генерации контрольной суммы использует прямой доступ для
получения абсолютного адреса параметра блока (или, более точно -
адреса, по которому редактор сохранил ANY-указатель). Сначала
выпол няется проверка идентификатора ID типа данных (на соответствие
типу BYTE) и вводится множитель повторения (>1). В случае ошибки
двоичный результат устанавливается в "0" и выполнение функции
прерывается с возвращаемым значением функции, равным 0.
Начальный адрес фактического параметра (в режиме выполнения
программы) находится в ANY-указателе. Он загружается в адресный
ANY
Параметр блока - это
указатель на область
(area pointer), содержит
адрес ANY-у казател я
Type check
(проверка типа)
FC "Checksum"
Область
данных
Блок данных с
переменной
ANY-указатель
в локальных данных
вызывающего блока
16#10
Type (тип)
Quantity
(размер)
DB number
(номер DB)
Area
pointer
(указатель
на область)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Area
Field check
(проверка
размерности
массива)
Считывание номера
блока DB и временное
сохранение его;
открытие блока DB
Считывание указателя
на область (area
pointer) в адресный
регистр
Теперь область
данных, адресованная
параметром блока
"Area" с типом ANY,
доступна с помощью
адресного регистра
26. Прямой доступ к переменным
26 - 22 Automating with STEP 7 in STL and SCL
Автоматизация посредством STEP 7
с использованием STL и SCL
регистр AR1. Если переменная размещена в блоке данных, то этот блок
также открывается.
Следующий сегмент добавляет значения все х байтов, составляющих
фактический параметр. Циклическое выполнение программы будет
продолжаться до тех пор, пока переменная Quantity не будет иметь
нулевое значение (при каждом прохо де цикла значение переменной
декрементируется). После этого сумма передается в возвращаемое
значение функции.
Пример "Generate frame"
("Создание фрейма")
Пример "Generate frame" ("Создание фрейма") показывает использование
системной функции SFC 20 BLKMOV для к опирования сложных
переменных.
Блок данных "Send_mailb" должен быть заполнен данными фрейма
сообщения. Здесь используется функциональный блок с
идентификатором ID и порядковым номером в его экземплярном блоке.
Собственно данные расположены в глобальном блоке данных; они
копируются в блок "почтовый ящик для исходящих сообщений" ("send
mailbox") с помощью системно й функции BLKMOV.
Значение времени суток поступает от часов реального времени,
встроенных в CPU, с помощью функции "Clock_check" (см. выше), затем
генерируется контрольная сумма методом простого сложения все х байтов
заголовка фрейма сообщения и данных (см. пример "Checksum"
["Контрольная сумма"]). На рис. 26.9 показаны структура программы и
структура данных.
Рис. 26.9 Пример "Generate frame" ("Создание фрейма")
ID
DB "Send_mailb" FB "Generate_Frame"
ConsecNum + 1
Блок данных DB
"Measured_values"
Values1
(Значение 1)
Values2
(Значение 2)
Values3
(Значение 3)
Values4
(Значение 4)
FC "Clock_check"
FC "Checksum"
FC "BLK_MOV"
Data.Header.ID
Data.Checksum
Data.Header.Numb
Data.Header.Tim
Data.Measured_values
26. Прямой доступ к переменным
Automating with STEP 7 in STL and SCL 26 - 23
Автоматизация посредством STEP 7
с использованием STL и SCL
Первый сегмент в функциональном блоке FB "Generate_frame" передает
идентификатор ID, сохраненный в экземплярном блоке данных в
заголовок фрейма. Порядковый номер ConsecNum инкрементируется (+1)
и также поступает в заголовок фрейма.
Второй сегмент содержит вызов функции "Clock_check", которая
считывает суточное время из часов реального времени и в формате
TIME_OF_DAY передает эту информацию в заголовок фрейма.
В третьем сегменте Вы можете видеть принципы использования
системной функции SFC 20 BLKMOV для копирования переменных,
выбранных в процессе работы программы, без использования косвенной
адресации. Следовательно, нет необходимости знать абсолютный адрес
и структуру переменной.
Принцип предельно прост: требуемая функция копирования выбирается с
помощью распределителя переходов. Здесь при выборе перехода
допускаются номера от 1 до 4. Пример "Buffer entry" ("Входной буфер")
демонстрирует такую же функциональность, но на этот раз, с набором
"переменны х назначения" и с вычисляемым указателем в процессе
работы программы (см. 26.10).
В следующем сегменте программы генерируется контрольная сумма с
учетом заголовка фрейма и данных фрейма. Так как функция "Checksum"
генерирует контрольную сумму по единой области данных, то сначала
заголовок фрейма и данные фрейма объединяются во временную
переменную Block. После этого содержимое переменной Block побайтно
суммируется, и результат сохраняется как контрольная сумма в
исходящем фрейме.
Функциональный блок FB "Generate_Frame" запрограммирован таким
образом, что он может вызываться для генерации фрейма по фронту
сигнала.
Пример "Store frame"
("Хранение фрейма сообщения")
В примере "Store frame" ("Хранение фрейма сообщения") показано, как
используется "переменная" ANY-указатель).
Фрейм в блоке данных "Rec_mailb" должен быть внесен в следующую
позицию в блоке данных "Buffer". Локальная пе ременная блока Entry
определяет позицию в кольцевом буфере; адре с кольцевого буфера
высчитывается, исходя из значения в данной позиции (см. рис. 26.10).
Если номер фрейма блоке "почтовый ящик для входящих сообщений"
("receive mailbox") изменился, то входящий фрейм должен быть записан в
буфере в следующей позиции. Буфер должен представлять собой блок
данных, который может накапливать до 8 фреймов. После прихода
восьмого фрейма следующий, девятый фрейм, должен быть внесен вновь
в первую позицию.
Функциональный блок "Store_Frame" сравнивает номер пришедшего
фрейма с сохраненным номером в блоке данных "Rec_mailb". Если
номера фреймов различаются, то номер, который сохранен,
корректируется, и фрейм, находящийся в блоке "почтовый ящик для
входящих сооб щений" ("receive mailbox"), копируется в блок данных
"Buffer" в следующую позицию. Системная функция SFC 20 BLKMOV
управляет копированием.
26. Прямой доступ к переменным
26 - 24 Automating with STEP 7 in STL and SCL
Автоматизация посредством STEP 7
с использованием STL и SCL
Рис. 26.10 Пример "Store frame" ("Х ранение фрейма сообщения")
Область назначения может быть различной, в зависимости от состо яния
переменной Entry. Производится расчет абсолютного адреса области
назначения, создается ANY-указатель в переменной ANY_pointer и
передается в SFC в параметр DSTBLK.
Необходимо отметить, что для косвенной адресации временных
локальных переменных Вы можете использовать только внутризонную
адресацию.
Структура данных Frame имеет размер, равный 20 байтов (заголовок: 8
байтов, собственно данные: 8 байтов и контрольная сумма: 4 байта).
Переменная Receive в блоке данных "Rec_mailb", следовательно, также
имеет длину 20 байтов, точно также как и каждый компонент массива
Entry в блоке данных "Buffer" имеет длину 20 байтов. Следовательно,
отдельные элементы Entry[n] начинаются с байтового адреса n × 20, где n
соответствует номеру элемента переменной Entry.
Пример "Date conversion"
("Преобразование даты")
Пример "Date conversion" ("Преобразование даты") иллюстрирует вопросы
обработки переменных сложных типов данных с ис пользованием прямого
доступа к переменным и косвенной адресации посредством обоих
адресных регистров.
Глобальный блок данных "Data66" содержит переменные CPU_Tim (тип
данных DATE_AND_TIME) и Dat (тип данных STRING). Дата должна
считываться из переменной CPU_Tim и сохраняться в виде строки
символов в формате "YYMMTT" в переменной Dat.
Следующая программа в функции "DT_Conv" использует адресный
регистр A1 и DB-регистр для указателя на входной параметр Tim.
Entry[5]
(позиция 5)
Entry[6]
(позиция 6)
Entry[7]
(позиция 7)
Entry[8]
(позиция 8)
DB "Buffer" FB "Store_Frame"
Entry +1
DB "Rec_mailb"
Entry[1]
(позиция 1)
Entry[2]
(позиция 2)
Entry[3]
(позиция 3)
Entry[4]
(позиция 4)
Data (данные )
Copy
26. Прямой доступ к переменным
Automating with STEP 7 in STL and SCL 26 - 25
Автоматизация посредством STEP 7
с использованием STL и SCL
Адресный регистр A2 и DI-регистр в программе используются для
указателя на значение функции (в соответствии с переменной Dat,
относящейся к типу STRING, в блоке данны х "Data66"). Данная программа
размещена в функции, так что и DB-регистр, и DI-регистр, а также оба
адресных регистра предоставляют пользователю неограниченный доступ.
В первом сегменте программы рассчитывается адрес фактического
параметра для параметра блока Tim, остающийся действующим
("валидным") во время выполнения программы, после чего этот адрес
сохраняется в DB-регистре в AR1. Фактический параметр сложного типа
может быть размещен только в блоке данных (глобальных данных или
экземплярных данных) или во временных локальных данны х
вызывающего блока (в V-области). Если фактический параметр находится
в блоке данных, то номер этого блока данных будет загружен в DB-
регистр, и указатель на область (area pointer) в а дресном регистре AR1
будет содержать адресную область блока данных DB. Если фактический
параметр находится в V-области, то в DB-регистр будет загружен нуль, и
указатель на область (area pointer) в адресном регистре AR1 будет
содержать адресную область V.
Во втором сегменте программы содержится "эквивалентная" программа
для значения функции, адрес которого размещается в адресном регистре
AR2 и в DI-регистре. Чтобы можно было использовать косвенную
адресацию также посредством DI-регистра, адресная область DI должна
быть введена в адресный регистр AR2. Тем не менее, в зависимости от
занимаемой фактическим параметром области памяти здесь
определяется или DB для блока данных, или V - для V-области.
Установкой 24-го бита в адресном регистре AR2 в состояние "1" мы
можем изменить адресную область с DB на DI, но мы никак не сможем
изменить адресную область V.
Подготовленное таким путем значение максимальной длины,
зафиксированное для фактического параметра в значении функции,
может быть использовано в следующем сегменте. Эта длина должна
состоять по крайней мере из 6 символов. Если длина короче 6 символов,
то в двоичный результат BR записывается значение "0" (в
противоположном случае BR = "1"), после чего завершается обработка
блока. Таким образом, Вы можете контролировать наличие ошибок
обработки с помощью проверки двоичного результата после вызова
функции "DT_Conv".
В следующем сегменте программы считываются год и месяц из
переменной Tim (в формате двоично-десятичного [BCD] числа), после
чего эти значения преобразуются в символы ASCII (с предшествующим
символом "3") и записываются в качестве возвращаемого значения
функции. Так же выпол няется обработка данных, которые определяют
день.
Обработка программы заканчивается корректировкой длины в значении
функции.
26. Прямой доступ к переменным
26 - 26 Automating with STEP 7 in STL and SCL
Автоматизация посредством STEP 7
с использованием STL и SCL
Automating with STEP 7 in STL and SCL 27 - 1
Автоматизация посредством STEP 7
с использованием STL и SCL
Структурированный язык управления SCL
Структурированный язык управления SCL (Structured Control Language)
является языком программирования высокого уровня для SIMATIC S7.
Язык базируется на стандарте DIN EN 61131-3 (часть "Structured Text"
["Структурированные тексты"]) и имеет сертификат совместимости с PLC
Base Level [Базовый уровень] версии V4.01 при использовании
интернациональных мнемоник (в данной книге изначально использованы
мнемоники, принятые в Германии). Язык SCL оптимизирован для
программирования программируемых контроллеров (PLC). SCL содержит
в себе элементы языка Паскаль (Paskal) наряду с типичными для PLC
элементами, такими, например, как "вход" ("input") и "выход" ("output").
SCL особенно подходит для программирования сложных алгоритмов или
для задач, относящихся к области управления данными. Язык SCL
поддерживает характерную для STEP 7 блочную структуру, а также
позволяет создавать S7-программы, включающие в себя фрагменты на
базовых языках программирования STL, LAD и FBD.
Программное обеспечение S7-SCL является опционным (то есть,
поставляемым по отдельному заказу) программным продуктом. ПО S7-
SCL может быть поставлено вместе с базовым пакетом STEP 7 Basic
Package. Описание S7-SCL в данной книге базируется на версии языка
SCL V.5.1
При инсталляции ПО S7-SCL данный язык программирования полностью
интегрируется с утилитой SIMATIC Manager и может после этого
использоваться наряду с базовыми языками программирования
(например, STL). Используя редактор SCL-программ, пользователь может
создавать в S7-проекте исходные программы, которые он должен затем
скомпилировать с помощью SCL-компилятора. Программа пользователя
содержит скомпилированные SCL-блоки; эта программа, кроме того,
может содержать скомпилированные блоки, написа нные на других языках
программирования. Пользователю также предоставляется возможность
протестировать блоки, созданные с использованием языка SCL, в
интерактивном (online) режиме в CPU с использованием отладчика SCL
Debugger.
Элементы языка SCL в синтаксисе инструкций отличаются от элементов
других (базовых) языков программирования (имеются в виду операторы,
выражения, присвоение значений). Однако, все они совместно используют
типы данны х, адресные области, символьные имена и блочную структуру.
Используя управляющие операторы (control statements), пользователь
может организовывать ветвление программы, выполнять программные
циклы. С помощью ис пользования о пераций перехо дов можно прерывать
Структурированный язык управления (SCL)
27 - 2 Automating with STEP 7 in STL and SCL
Автоматизация посредством STEP 7
с использованием STL и SCL
последовательное выполнение программы, а затем продолжать ее
выполнение, начиная с другой точки блока.
С использованием SCL пользователь может запрограммировать блоки и
затем - организовать их вызов в программе (как говорится, вставить блоки
в программу), что может быть выполнено как с использованием языка
SCL, так и с использованием другого языка программирования для S7.
Используя язык SCL, Вы можете получить доступ к любой системной
функции.
Стандартные функции, такие как функции преобразования, доступны в
виде SCL-функций; кроме того, пользователь, используя языки SCL или
STL, может запрограммировать свои собственные функции. И, наконец,
для обработки переменных сложных типов пользователь в своей
программе может использовать IEC-функции из базового пакета
программного обеспечения STEP 7 Basic Package.
27 Введение, элементы языка
Интеграция с системой SIMATIC; адресация; операторы; выражения;
присвоение значений.
28 Операторы управления
IF, CASE, FOR, WHILE, REPEAT, CONTINUE, EXIT, GOTO, RETURN.
29 SCL-блоки
Вызовы блоков; передача параметров; переменная OK; механизм
EN/ENO.
30 SCL-функции
Функции таймеров; функции счетчиков; функции преобразования;
математические функции; функции сдвига и циклического сдвига;
программирование собственных функций пользователя с
использованием языков программирования SCL и STL.
31 IEC-функции
Функции преобразования; функции сравнения; STRING-функции
(функции для работы с переменными типа STRING); функции
обработки даты и времени; функции для работы с числами.
Automating with STEP 7 in STL and SCL 27 - 3
Автоматизация посредством STEP 7
с использованием STL и SCL
27 Введение. Элементы языка
В данной главе рассматриваются требования, которые должны
выполняться при программировании на языке SCL. В главе 2
"Программное обеспечение STEP 7" и в главе 3 "SIMATIC S7-программа"
содержится детальное описание данного вопроса, поэтому Вы найдете
здесь ссылки на эти главы.
В главе 2 "Программное обеспечение STEP 7" предоставлено введение в
вопросы, касающиеся средств программирования, таких как, редактор
символов (symbol editor), ре дактор SCL-программ (SCL program editor),
компилятор и отладчик. В главе также говорится о программно-
аппаратной среде программирования на языке SCL.
В главе 3 "SIMATIC S7-программа" представлена структура программы
пользователя. В главе описываются различные варианты выполнения
программы, структура блоков, а также перечислены все требуемые для
программирования блоков ключевые слова. Вы найдете там также
введение в темы "адресация переменных" и "типы данных,
поддерживаемые STEP 7".
Примеры, рассматриваемые в данной главе, Вы можете найти на
прилагаемой дискете в библиотеке STL_Book library в разделе "27
Language Elements" ("Элементы языка").
27.1 Интеграция с SIMATIC
27.1.1 Инсталляция (установка)
Инсталляция средств программирования на языке SCL требует наличия
утилиты SIMATIC Manager соответствующей версии. SCL
устанавливается посредством программы установки SETUP; при
инсталляции всех поддерживаемых языков и примеров
программирования для установки требуется около 8 Мб на жестком диске.
Кроме того, Вам потребуется также выполнить авторизацию SCL
(подтвердить права на использование), для чего служит специальная
дискета.
27. Введение. Элементы языка
27 - 4 Automating with STEP 7 in STL and SCL
Автоматизация посредством STEP 7
с использованием STL и SCL
27.1.2 Создание проекта
Утилита SIMATIC Manager является ключевым средством также и для
работы с языком программирования SCL. Для того, чтобы создать
программу на SCL, пользователь должен сначала запустить SIMATIC
Manager и создать проект также, как и при создании программ на одном из
стандартных языков программирования (см. раздел 2.1 "Базовый пакет
STEP 7 (STEP 7 Basic Package)"). При этом пользователь может создать
проект "вручную" или воспо льзоваться для его создания специальной
программой Wizard -"мастером создания проектов".
При конфигурировании станции достаточно назначить CPU, чтобы
SIMATIC Manager создал разделы для связанной с проектом S7-
программы. Можно также создать S7-программу непосредственно в
проекте и назначить CPU позд нее.
Кроме того, можно также использовать уже готовый проект. Необходимо,
чтобы были созданы разделы: S7 Program [S7 программа], Blocks [Блоки ],
а также Symbols [Символы] для таблицы символов. Если какой-либо
объект не существует, необходимо создать его. Для этого нужно выделить
раздел более низкого уровня и выбрать опцию меню Insert (Вставка).
Если испо льзуется уже существующий проект, то в этом случае в нем уже
могут присутствовать исходные программы на STL или скомпилированные
блоки, созданные, скажем, с помощью FBD. Это не нарушает работы SCL-
редактора. Пользователь может даже вызывать в своей SCL-программе
ранее созданные и скомпилированные блоки, независимо от языка,
который использовался для их создания.
27.1.3 Редактирование SCL-программы
Выделите раздел Sources [Исходные программы] и затем выберите опции
меню: Insert -> SCL Source (Вставка -> Исходная программа SCL) (такая
опция меню будет доступна для использования, только в том случае, если
Вы установили SCL в своей системе). Теперь Вы можете переименовать
вставленный объект SCL Source(1). Дважды щелкнув кнопкой мыши на
этом объекте, вызовите редактор SCL-программ, который отобразит при
открытии на экране монитора "пустой" исходный SCL-файл. Теперь Вы
можете вводить SCL-программу.
Как использовать для ввода программ SCL-редактор, описывается в
разделе 2.5.4 "Редактор SCL-программ (SCL-Program Editor)". Написани е
программы начинается с ввода (редактирования) блока. Структура блока
и необходимый набор ключевых слов описываются в разделе 3.5
"Программирование кодовых блоков на SCL".
Здесь для начала мы рассмотрим простой пример: мы запрограммируем
функцию ограничителя "Delimiter", которая должна ограничивать входные
величины, адаптируя их к заданному диапазону значений (между верхним
и нижним пределами); кроме того, в примере мы запрограммируем вызов
этой функции в организационном блоке (см. рис. 27.1).