SIEMENS SIMATIC S7 1200 Программируемый контроллер

Подождите немного. Документ загружается.

S7-1200 Programmable controller

System Manual, 11/2009, A5E02669003-02

Основы программирования

5.1 Указания по проектированию системы с ПЛК

При проектировании системы с ПЛК у вас есть возможность выбора из ряда методов и

критериев. Следующие общие указания применимы ко многим проектам. Разумеется,

вы должны придерживаться процедур, принятых в вашей компании и учитывать

собственный опыт.

Рекомендуемые

шаги

Задачи

Разделите ваш

процесс или

установку на части

Разделите ваш процесс или установку на части, не зависящие друг от друга. Эти части

определяют границы между контроллерами и влияют на перечень функциональных

описаний и распределение ресурсов.

Создайте перечень

функциональных

описаний

Сделайте описания функций для каждой части процесса или установки, например, входы и

выходы, функциональное описание процесса, состояния, которые могут быть достигнуты,

прежде чем может начать реагировать исполнительное устройство (например,

электромагнитный клапан, двигатель или привод), описание интерфейса оператора и всех

интерфейсов с другими частями процесса или установки.

Проектирование

цепей аварийной

защиты

Определите устройства, которым для обеспечения безопасности может потребоваться

схемно-реализованная логика. Помните, что устройства управления могут входить из

строя небезопасным образом, что может привести к неожиданному запуску или изменению

в работе оборудования. Там, где неожиданная или неправильная работа оборудования

может привести к телесным повреждениям людей или существенному материальному

ущербу, подумайте о введении электромеханических блокирующих устройств (которые

действуют независимо от ПЛК) для предотвращения опасных режимов. Для разработки

цепей аварийной защиты действуйте следующим образом:

 Выявите, где возможно ненадлежащее или неожиданное функционирование

исполнительных устройств, которое может вызвать опасное состояние.

 Определите условия, при которых эксплуатация оборудования безопасна, и

определите, как обнаружить эти условия независимо от ПЛК.

 Определите, как ПЛК влияет на процесс, когда включается и снова отключается

напряжение, а также определите, как и где могут быть обнаружены ошибки.

Используйте эту информацию только для проектирования нормальных и ожидаемых

ненормальных режимов работы. Из соображений безопасности не полагайтесь на этот

сценарий "наилучшего случая".

 Спроектируйте цепи ручной или электромеханической защиты, с помощью которых

опасные процессы блокируются независимо от ПЛК.

 Обеспечьте передачу соответствующей информации о состоянии от независимых

цепей в ПЛК, так чтобы программа и интерфейсы операторов обладали этой

информацией.

 Определите другие требования техники безопасности для безопасного протекания

процесса.

Основы программирования

5.2 Структурирование программы пользователя

S7-1200 Programmable controller

92 System Manual, 11/2009, A5E02669003-02

Рекомендуемые

шаги

Задачи

Определите

размещение станций

оператора

На основе требований, содержащихся в перечне функциональных описаний, разработайте

следующие планы станций оператора:

 Обзорный чертеж, показывающий расположение каждой станции оператора

относительно процесса или установки.

 Чертеж расположения устройств для станции оператора, например, дисплея,

переключателей и ламп.

 Электрические чертежи с соответствующими входами и выходами ПЛК и сигнальных

модулей.

Разработайте

конфигурационные

чертежи

На основе требований, содержащихся в перечне функциональных описаний, разработайте

конфигурационные чертежи управляющего оборудования:

 Обзорный чертеж, показывающий расположение каждого ПЛК относительно процесса

или установки.

 Чертеж механического расположения каждого ПЛК и всех модулей ввода/вывода,

включая все шкафы и другое оборудование.

 Электрические чертежи для каждого ПЛК и всех модулей ввода/вывода, включая

номера моделей устройств, коммуникационные адреса и адреса входов и выходов.

Создайте список

символических имен

Создайте список символических имен для абсолютных адресов. Укажите не только

физические входы и выходы, но также и другие элементы (например, имена переменных),

которые вы используете в своей программе.

5.2 Структурирование программы пользователя

При создании пользовательской программы для решения задачи автоматизации

команды для программы вставляются в кодовые блоки:

● Организационный блок (OB) реагирует на определенное событие в CPU и может

прервать исполнение программы пользователя. Стандартный блок для исполнения

программы пользователя (OB 1) предоставляет основную структуру для вашей

пользовательской программы и является единственным кодовым блоком,

необходимым для пользовательской программы. Если вы вставите другие OB в

свою программу, то эти OB прерывают исполнение OB 1. Другие OB выполняют

специфические функции, например, для задач запуска, для обработки прерываний

и ошибок или для исполнения конкретного программного кода через определенные

интервалы времени.

● Функциональный блок (FB) – это подпрограмма, которая исполняется при вызове

из другого кодового блока (OB, FB или FC). Вызывающий блок передает параметры

в FB, а также определяет некоторый блок данных (DB), который сохраняет данные

для этого вызова или экземпляра этого FB. Изменение экземплярного DB позволяет

родовому FB управлять работой группы устройств. Например, один FB может

управлять несколькими насосами или вентилями с помощью различных

экземплярных DB, содержащих конкретные рабочие параметры для каждого насоса

или вентиля.

● Функция (FC) – это подпрограмма, которая исполняется при вызове из другого

кодового блока (OB, FB или FC). У FC нет связанного с ней экземплярного кодового

DB. Вызывающий блок передает параметры в FC. Выходные значения FC должны

быть записаны в адреса памяти или в глобальный DB.

Основы программирования

5.2 Структурирование программы пользователя

S7-1200 Programmable controller

System Manual, 11/2009, A5E02669003-02

Выбор структуры для программы пользователя

В зависимости от требований вашего приложения вы можете выбрать для своей

пользовательской программы линейную или модульную структуру:

● Линейная программа выполняет все команды для ваших задач автоматизации

последовательно друг за другом. Обычно в линейной программе все команды

находятся в OB цикла (OB 1).

● Модульная программа вызывает специальные кодовые блоки, которые выполняют

конкретные задачи. Для создания модульной структуры сложная задача

автоматизации делится на небольшие подзадачи, соответствующие

технологическим функциям процесса. Каждый кодовый блок содержит сегмент

программы для соответствующей подзадачи. Вы структурируете свою программу,

вызывая один кодовый блок из другого.

Линейная структура: Модульная структура:

Разработку и реализацию программы пользователя можно упростить, создавая

типовые кодовые блоки, которые могут быть многократно использованы в программе.

Использование типовых кодовых блоков имеет ряд преимуществ:

● Вы можете создавать повторно используемые кодовые блоки для стандартных

задач, например, для управления насосом или двигателем. Вы можете также

хранить эти типовые кодовые блоки в библиотеке, которая может быть

использована для различных приложений или решений.

● Когда вы структурируете пользовательскую программу на модульные компоненты,

соответствующие функциональным задачам, ваша программа становится более

наглядной, и с ней легче обращаться. Модульные компоненты не только помогают

стандартизовать разработку программы, но также ускоряют и облегчают ее

адаптацию и модификацию.

● Создание модульных компонентов упрощает отладку вашей программы. Если вся

программа разделена на последовательность модульных программных сегментов,

вы можете тестировать функции каждого кодового блока непосредственно во время

разработки.

● Создание модульных компонентов, относящихся к конкретным технологическим

функциям, упрощает и сокращает ввод в эксплуатацию всего приложения.

Основы программирования

5.3 Использование блоков для структурирования вашей программы

S7-1200 Programmable controller

94 System Manual, 11/2009, A5E02669003-02

5.3 Использование блоков для структурирования вашей

программы

Модульные кодовые блоки вы создаете путем разработки функциональных блоков и

функций для выполнения типовых задач. Затем вы структурируете свою задачу,

вызывая повторно используемые кодовые блоки из других кодовых блоков.

Вызывающие блоки передают параметры конкретного устройства в вызываемый блок.

A Вызывающий блок

B Вызываемый (или прерывающий) блок

Исполнение программы

Операция, которая вызывает другой блок

Исполнение программы

Конец блока (возврат в вызывающий

блок)

Если кодовый блок вызывается другим кодовым блоком, CPU исполняет программный

код в вызванном блоке. После того как вызванный блок обработан, CPU возобновляет

исполнение вызывающего блока.

Обработка продолжается

исполнением команды,

следующей за вызовом блока.

Вызовы блоков могут быть

вложены друг в друга, делая

структуру еще более

модульной.

Начало цикла

Глубина вложения

Основы программирования

5.3 Использование блоков для структурирования вашей программы

S7-1200 Programmable controller

System Manual, 11/2009, A5E02669003-02

Создание повторно используемых кодовых блоков

Для создания OB, FB, FC и

глобальных DB используйте

диалоговое окно "Add new block

[Добавить новый блок]", которое

открывается через "Program

blocks [Программные блоки]" в

дереве проекта.

Когда вы создаете кодовый

блок, вы должны выбрать язык

программирования для этого

блока. Не выбирайте язык

программирования для DB, так

как он только хранит данные.

Основы программирования

5.3 Использование блоков для структурирования вашей программы

S7-1200 Programmable controller

96 System Manual, 11/2009, A5E02669003-02

5.3.1 Организационный блок (OB)

Организационные блоки служат для структурирования вашей программы. Они

образуют интерфейс между операционной системой и программой пользователя. OB

управляются событиями. Событие, например, диагностическое прерывание или

интервал времени, побуждает CPU к исполнению OB. Некоторые OB имеют

предопределенные стартовые события и поведение.

OB программного цикла содержит вашу главную программу. Вы можете включить в

свою пользовательскую программу боле одного OB программного цикл

а. В режиме

RUN OB программного цикла выполняются с наименьшим уровнем приоритета и могут

быть прерваны всеми другими видами обработки программы. OB запуска не

прерывает OB программного цикла, так как CPU выполняет OB запуска до перехода в

режим RUN.

После обработки OB программного цикла CPU немедленно исполняет этот OB снова.

Циклическая обработка является "нормальным" видом обработки для

программируемых логических контроллеров. Во мн

огих приложениях вся

пользо

вательская программа содержится в одном OB программного цикла.

Вы можете создавать другие OB для выполнения определенных функций, например,

при запуске, для обработки прерываний и ошибок или для исполнения определенного

программного кода через определенные интервалы времени. Эти OB прерывают

исполнение OB программного цикла.

Для создания новых OB в своей пользовательской программе используйте диалоговое

окно "Add new block [Добавить новый блок]".

В зависимости от уровня своего

приоритета один OB может

прерывать работу другого OB.

Обработка прерываний всегда

управляется событиями. Когда

такое событие происходит, CPU

прерывает исполнение

программы пользователя и

вызывает OB, который был

спроектирован для обработки

этого события. После

завершения прерывающего OB

CPU возобновляет исполнение

программы пользователя с

точки прерывания.

CPU определяет порядок обработки прерывающих событий на основе приоритетов,

назначенных отдельным OB. Каждое со

быти

е имеет определенный приоритет

обслуживания. Несколько прерывающих событий могут быть объединены в классы

приоритета. За дальнейшей информацией обратитесь к разделу главы Основы ПЛК об

исполнении программы пользователя (стр. 39).

Основы программирования

5.3 Использование блоков для структурирования вашей программы

S7-1200 Programmable controller

System Manual, 11/2009, A5E02669003-02

Создание дополнительного OB внутри класса OB

Вы можете создать несколько OB для своей пользовательской программы, в том числе

для классов OB программного цикла и OB запуска. Для создания OB используйте

диалоговое окно "Add new block [Добавить новый блок]". Введите имя для вашего OB и

номер OB, который должен быть больше 200.

Если вы создаете несколько OB программного цикла для своей пользовательской

программы, то CPU исполняет отдельные OB программного цикла в порядке

воз

ра

стания номеров, начиная с OB главного программного цикла (по умолчанию это

OB 1). Например: после первого OB программного цикла (OB1) CPU исполняет второй

OB программного цикла (например, OB 200).

Конфигурирование режима функционирования OB

Вы можете изменять параметры

функционирования OB. Например,

вы можете установить параметр

времени для OB с запаздыванием

или для циклического OB.

5.3.2 Функция (FC)

Функция (FC) – это кодовый блок, который обычно выполняет определенную операцию

с набором входных значений. FC сохраняет результаты этой операции в

определенных местах памяти.

Вы можете использовать FC для выполнения следующих задач:

● Стандартные и многократно выполняемые операции, например, математические

расчеты.

● Выполнения технологических функций, например, для отдельных процессов

управления, использующих двоичную логику.

FC может также вызываться несколько раз в различных местах программы. Это

повторное использование упрощает программирование часто повторяющихся задач.

У FC нет связанного с ни

м экземплярного блока данных (DB). FC использует стек

локальных данных для временных данных, используемых для расчета. Временные

данные не сохраняются. Для длительного хранения данных выходная величина

должна быть присвоена адресу в глобальной памяти, например, в M-памяти или в

глобальном DB.

Основы программирования

5.3 Использование блоков для структурирования вашей программы

S7-1200 Programmable controller

98 System Manual, 11/2009, A5E02669003-02

5.3.3 Функциональный блок (FB)

Функциональный блок (FB) – это кодовый блок, который использует экземплярный

блок данных для своих параметров и статических данных. FB имеют переменную

память, которая находится в блоке данных (DB) или в "экземплярном" DB.

Экземплярный DB предоставляет блок памяти, связанный с экземпляром (или

вызовом) FB, и хранит данные после исполнения FB. Вы можете назначить различным

вызовам FB различные экземплярные DB. Экземплярный DB позволяет вам

использоват

ь один типовой FB для управления не

сколькими устройствами. Вы можете

структурировать свою программу, тем что один кодовый блок вызывает FB и

экземплярный DB. Затем CPU исполняет программный код в этом FB и сохраняет

параметры блока и статические локальные данные в экземплярном DB. Когда

исполнение FB заканчивается, CPU продолжает исполнение кодового блока, который

вызвал FB. Экземплярный DB сохраняет значения для этого экземпляра FB. Эти

значения находятся в распоряжении пос

ледующих вызов

ов этого функционального

блока в том же самом или в других циклах сканирования.

Повторно используемые кодовые блоки со связанной с ними памятью

Обычно FB используется для управления последовательностью действий или

устройствами, которые не заканчивают свою работу в течение одного цикла. Для

сохранения рабочих параметров так, чтобы к ним можно было быстро обращаться от

одного цикла к другому, каждый FB в вашей пользовательской программе имеет один

или несколько экземплярных DB. Вызывая FB, вы также указываете экземплярный DB,

содержащий параметры блока и стат

ические локальные данные для этого вызова или

"экземпляра" FB. Экземплярный DB сохраняет эти значения по окончании исполнения

FB.

Спроектировав FB для типовых задач управления, вы можете повторно использовать

этот FB для нескольких устройств, выбирая различные экземплярные DB для

различных вызовов FB.

FB сохраняет в экземплярном DB входные (IN), выходные (OUT) и изменяемые

(IN_OUT) параметры.

Присваивание начальных значений

Если входным, выходным или изменяемым параметрам функционального блока (FB)

не присвоены значения, то используются значения, хранящиеся в экземплярном блоке

данных (DB). В некоторых случаях вы должны назначить параметры.

Вы можете назначить параметрам начальные значения в интерфейсе FB. Эти

значения передаются в соответствующий экземплярный DB. Если вы не назначаете

параметры, то используются значения, хранящиеся в настоящее вре

мя в

экземплярном DB.

Основы программирования

5.3 Использование блоков для структурирования вашей программы

S7-1200 Programmable controller

System Manual, 11/2009, A5E02669003-02

Использование одного FB с несколькими DB

На следующем рисунке показан OB, который трижды вызывает FB, используя разные

блоки данных для каждого вызова. Эта структура позволяет одному и тому же FB

управлять несколькими одинаковыми устройствами, например, двигателями, назначая

каждому вызову того или иного устройства свой экземплярный блок данных. Каждый

экземплярный DB хранит данные (например, скорость, длительность запуска и общее

время работы) для отдельного устрой

ства. В этом

примере FB 22 управляет тремя

отдельными устройствами, причем DB 201 хранит эксплуатационные данные для

первого устройства, DB 202 хранит эксплуатационные данные для второго устройства,

и DB 203 хранит эксплуатационные данные для третьего устройства.

5.3.4 Блок данных (DB)

Вы можете создавать в своей пользовательской программе блоки данных (DB) для

сохранения данных для кодовых блоков. Все программные блоки в программе

пользователя могут обращаться к данным в глобальном DB, но экземплярный DB

хранит данные для конкретного функционального блока (FB). Вы можете определить

DB как предназначенный только для чтения.

Данные, хранящиеся в DB, не удаляются, когда заканчивается исполнение

оответству

ющего кодового блока. Имеется два вида DB:

● Глобальный DB хранит данные для кодовых блоков в вашей программе. Каждый

OB, FB или FC может обратиться к данным в глобальном DB.

● Экземплярный DB хранит данные для конкретного FB. Структура данных в

экземплярном DB отражает параметры (Input, Output и InOut) и статические данные

для FB. (Временная память для FB в экземплярном DB не храниться.)

Указание

Хотя экземплярный DB хранит данные для конкретного FB, любой кодовый блок

может получить доступ к данным в экземплярном DB.

Основы программирования

5.4 Согласованность данных

S7-1200 Programmable controller

100 System Manual, 11/2009, A5E02669003-02

5.4 Согласованность данных

CPU поддерживает согласованность данных для всех элементарных типов данных

(например, Word или DWord) и всех определяемых системой структур (например,

IEC_TIMERS или DTL). Процесс чтения или записи такого значения не может быть

прерван. (Например, CPU защищает доступ к значению типа DWord, пока все четыре

байта DWord не будут прочитаны или записаны.) Чтобы гарантировать невозможность

одновременной записи в одно и то же место памяти со сторо

ны OB про

граммного

цикла и OB прерываний, CPU не выполняет OB прерываний, пока операция чтения или

записи в OB программного цикла не будет завершена.

Если в вашей пользовательской программе несколько значений в памяти

используются OB программного цикла и OB прерываний, то ваша пользовательская

программа должна также обеспечить, чтобы эти значения изменялись или

счит

ывали

сь согласованно. Чтобы защитить доступ к совместно используемым

значениям, вы можете использовать в своем OB программного цикла команды

DIS_AIRT и EN_AIRT.

● Вставьте в кодовый блок DIS_AIRT, чтобы не допустить исполнения OB прерываний

во время операции чтения или записи.

● Вставьте команды чтения или записи значений, к4оторые может изменить OB

прерываний.

● Вставьте команду EN_AIRT в конце этой последовательности, чтобы отменить

DIS_AIRT и разрешить исполнение OB прерываний.

Коммуникационный запрос от устройства человеко-машинного интерфейса или

другого CPU также может прервать исполнение OB программного цикла.

Коммуникационные запросы также могут привести к проблемам с со

гласованностью

данных. CPU гарантирует,

что элементарные типы данных всегда будут считываться и

записываться согласованно командами программы пользователя. Так как программа

пользователя периодически прерывается коммуникационными запросами, то нет

возможности гарантировать, чтобы несколько значений в CPU не обновлялись

одновременно устройствами человеко-машинного интерфейса. Например, значения,

отображаемые на экране устройства человеко-машинного интерфейса, могут

происходить из различны

х циклов скан

ирования CPU.

Команды двухточечной связи (Point-to-Point, PtP) и команды PROFINET (например,

TSEND_C и TRCV_C) передают буфера данных, которые могут быть прерваны.

Обеспечивайте согласованность данных для этих буферов, избегая операций чтения

или записи в эти буфера как в OB программного цикла, так и в OB прерываний. Если

же необходимо изменить значения в буфере для этих команд в OB прерываний,

восп

ользу

йтесь командой DIS_AIRT, чтобы отложить прерывание (OB прерываний или

коммуникационное прерывание от устройства человеко-машинного интерфейса или

другого CPU), пока не будет выполнена команда EN_AIRT.

Указание

Использование команды DIS_AIRT задерживает обработку OB прерываний до тех пор,

пока не будет выполнена команда EN_AIRT, оказывает воздействие на латентность

прерывания (интервал времени от возникновения события до исполнения OB

прерываний) в вашей пользовательской программе.