STEP7 v5.3 Программирование с помощью STEP7 V5.3. Руководство

Подождите немного. Документ загружается.

Основы проектирования структуры программы

Programming with STEP 7 V5.3

A5E00261405-01

4-7

Включение

питания

Главная

программа

Цикл

Операционная ситема Программа пользователя

Обработка программы, управляемая событиями

Циклическая обработка программы может быть прервана определенными

событиями (прерываниями). Если такое событие происходит, то блок,

обрабатываемый в это момент времени, прерывается на границе команды, и

вызывается другой организационный блок, назначенный соответствующему

событию. Как только этот организационный блок завершает свою работу,

циклическая программа возобновляется с точки, на которой она была

прервана.

Питание

включено

Главная

програм-

ма

<Прерыва-

ние>

<Ошибка>

Прерываю-

щая програ-

мма

Обработка

ошибки

Цикл

Операционная система Программа пользователя

Программа

запуска

Преры-

вание

Преры-

вание

Это значит, что имеется возможность обрабатывать части программы

пользователя, которые не должны обрабатываться циклически, а только

Основы проектирования структуры программы

Programming with STEP 7 V5.3

4-8 A5E00261405-01

тогда, когда они необходимы. Программа пользователя может быть

разделена на "подпрограммы" и распределена между различными

организационными блоками. Если программа пользователя должна

реагировать на важный сигнал, который появляется относительно редко

(например, датчик граничного значения для измерения уровня в резервуаре

сообщает, что достигнут максимальный уровень), то подпрограмма, которая

должна обрабатываться, когда выдается

этот сигнал, может быть помещена в

ОВ, обработка которого управляется событиями.

Линейное и структурное программирование

Вы можете записать всю свою программу в ОВ1 (линейное

программирование). Это целесообразно только в случае простых программ,

написанных для CPU S7-300 и требующих мало памяти.

Сложными задачами автоматизации проще управлять, если они разделены

на более мелкие задачи, которые отражают технологические функции

процесса и могут быть использованы неоднократно. Эти задачи

представляются соответствующими программными секциями

, известными как

блоки (структурное программирование).

Главная программа

= OB 1

Линейное программирование

Главная программа

OB 1

FB 1

FC 1

Структурное программирование

Основы проектирования структуры программы

Programming with STEP 7 V5.3

A5E00261405-01

4-9

Иерархия вызовов в программе пользователя

Для функционирования программы пользователя составляющие ее блоки

должны вызываться. Это делается с помощью специальных команд STEP 7,

вызовов блоков, которые могут быть запрограммированы и запущены только

в логических блоках.

Порядок и глубина вложения

Порядок и вложение вызовов блоков называется иерархией вызовов.

Количество блоков, которые могут быть вложены друг в друга (глубина

вложения), зависит от конкретного CPU.

Следующий рисунок иллюстрирует порядок и глубину вложения вызовов

блоков внутри цикла обработки программы.

FB 1

Экземплярный DB 1

OB 1

Начало

цикла

Глубина вложения

FC 1

FB 2

Экземплярный DB 2

FC 1

FB 1

Экземплярный DB 1

SFC 1

DB 1

Существует установленный порядок создания блоков:

• Блоки создаются сверху вниз, то есть Вы начинаете с верхнего ряда

блоков.

• Каждый вызываемый блок уже должен существовать, т. е. внутри ряда

блока они должны создаваться справа налево.

• Последним создается блок OB1.

Применение этих правил на практике для приведенного на рисунке примера

дает следующую

последовательность создания блоков:

FC1 > FB1 + экземплярный DB1 > DB1 > SFC1 > FB2 +

экземплярный DB2 > OB1

Замечание

Если глубина вложения слишком велика (слишком много уровней), то стек

локальных данных может переполниться (см. также Стек локальных

данных).

Основы проектирования структуры программы

Programming with STEP 7 V5.3

4-10 A5E00261405-01

Вызовы блоков

На следующем рисунке показана последовательность вызова блоков внутри

программы пользователя. Программа вызывает второй блок, команды

которого затем полностью выполняются. Как только второй, или вызываемый,

блок выполнен, исполнение прерванного блока, который произвел вызов,

возобновляется с команды, следующей за вызовом блока.

Команда, вызывающая

другой блок

Конец блока

Вызывающий блок

(OB, FB, FC)

Вызываемый блок

(FB, FC, SFB или SFC)

Исполнение

программы

Исполнение

ог

аммы

Перед программированием блока Вы должны указать, какие данные будут

использоваться вашей программой, иными словами, Вы должны описать

переменные блока.

Указание

• Выходные параметры должны быть описаны для каждого вызова блока.

• Если Вы хотите инициализировать экземпляры этого SFB после

холодного рестарта, Вы должны вызвать соответствующие экземпляры

этого SFB с РТ=0 мс через ОВ100. Вы можете это сделать, например,

выполнив программу инициализации в блоках, содержащих экземпляры

этого SFB.

Основы проектирования структуры программы

Programming with STEP 7 V5.3

A5E00261405-01

4-11

4.2.3 Типы блоков

4.2.3.1 Организационный блок для циклической обработки

программы (OB1)

Циклическая обработка программы – это "стандартный" тип исполнения

программы в программируемых логических контроллерах. Операционная

система вызывает ОВ1 циклически, и этим вызовом она начинает

циклическое исполнение программы пользователя.

Последовательность циклической обработки программы

В следующей таблице показаны фазы циклической обработки программы:

Шаг Последовательность в существующих

CPU

Последовательность в новых CPU (с 10/98)

1. Операционная система запускает время

контроля цикла.

Операционная система запускает время

контроля цикла.

2 CPU считывает состояния входов

модулей ввода и обновляет таблицу

образа процесса на входах.

CPU записывает значения из таблицы образа

процесса на выходах в модули вывода.

3 CPU обрабатывает программу

пользователя и исполняет содержащиеся

в ней команды.

CPU считывает состояния входов модулей

ввода и обновляет таблицу образа процесса

на входах.

4 CPU записывает значения из таблицы

образа процесса на выходах в модули

вывода.

CPU обрабатывает программу пользователя и

исполняет содержащиеся в ней команды.

5 В конце цикла операционная системы

выполняет все ждущие своей очереди

задачи, например, загрузка и удаление

блоков, прием и передача глобальных

данных.

В конце цикла операционная системы

выполняет все ждущие своей очереди задачи,

например, загрузка и удаление блоков, прием

и передача глобальных данных.

6 Наконец, CPU возвращается к началу

цикла и перезапускает время контроля

цикла.

Наконец, CPU возвращается к началу цикла и

перезапускает время контроля цикла.

Образ процесса

Чтобы в CPU во время циклической обработки программы находился

непротиворечивый образ сигналов процесса, CPU обращается не

непосредственно к адресным областям входов (I) и выходов (Q) на модулях

ввода/вывода, а к области внутренней памяти CPU, содержащей образ

входов и выходов.

Программирование циклической обработки программы

Циклическая обработка программы программируется записью программы

пользователя в ОВ1 и в блоки, вызываемые внутри ОВ1 с помощью

STEP 7.

Основы проектирования структуры программы

Programming with STEP 7 V5.3

4-12 A5E00261405-01

Циклическая обработка программы начинается, как только завершается без

ошибок программа запуска.

Прерывания

Циклическая обработка программы может быть прервана в результате:

• прерывания

• команды STOP (переключатель выбора режимов, опция меню на

устройстве программирования, SFC46 STP, SFB20 STOP)

• выхода из строя питания

появления неисправности или ошибки в программе

Время выполнения цикла

Время выполнения цикла – это время, необходимое операционной системе

для выполнения циклической программы и всех программных секций,

прерывающих цикл (например, выполнение других организационных блоков),

и системных операций (например, обновления образа процесса). Это время

контролируется.

Время выполнения цикла (TC) не одинаково в каждом цикле. На следующих

рисунках показаны различные времена выполнения циклов (TC1 ≠ TC2)

для

существующих и новых CPU от 10/98 и CPU до 10/98:

Текущий цикл

OB10

OB1 OB1

Обновление таб-

ицы

образа про-

цесса на входах

Следующий цикл

OB1

Следующий цикл

Различные времена выполнения цикла для существующих CPU

Обновление таб-

ицы

образа про-

цесса на выходах

Обновление таб-

ицы

образа про-

цесса на входах

Обновление таб-

ицы

образа про-

цесса на выходах

Обновление таб-

ицы

образа про-

цесса на входах

Основы проектирования структуры программы

Programming with STEP 7 V5.3

A5E00261405-01

4-13

Текущий цикл

OB10

OB1 OB1

Следующий цикл

OB1

Обно

вход

Следующий цикл

Различные времена выполнения циклов для новых CPU (10/98)

Обновление таб-

ицы

образа про-

цесса на выходах

Обновление таб-

ицы

образа про-

цесса на входах

Обновление таб-

ицы

образа про-

цесса на выходах

Обновление таб-

ицы

образа про-

цесса на входах

Обновление таб-

ицы

образа про-

цесса на выходах

В процессе выполнения OB1 прервано прерыванием по времени дня.

Максимальное время цикла

С помощью STEP 7 Вы можете изменить максимальное время цикла,

установленное по умолчанию. Когда это время истекает, или CPU переходит

в режим STOP, или вызывается ОВ80, в котором Вы можете определить, как

CPU должен реагировать на эту ошибку.

Минимальное время цикла

С помощью STEP 7 Вы можете установить минимальное время цикла для S7-

400 и CPU 318. Это полезно в следующих ситуациях:

• если интервал, с которым запускается исполнение программы в ОВ1

(проход главной программы), всегда должен быть одним и тем же или

• если таблицу образа процесса не нужно обновлять излишне часто без

необходимости, когда время цикла

слишком коротко.

На следующих рисунках показано функционирование времени контроля

цикла обработки программы в существующих и новых CPU от 10/98 и CPU до

10/98.

Основы проектирования структуры программы

Programming with STEP 7 V5.3

4-14 A5E00261405-01

Текущий цикл

Следующий цикл

OB10 OB10

OB40

PC07

PC01

min

max

ожид

PC16

OB1

Обновление та-

блицы образа

процесса на

входах

OB1

Резерв

OB90 OB90 OB90

PC29

Tmax

Tmin

Tожид

Время контроля цикла для существующих CPU

= максимальное в

емя цикла, кото

ое может быть

становлено

= минимальное время цикла, которое может быть установлено

= время исполнения текущего цикла

= разность между T

min

и временем исполнения текущего цикла. В это время могут обрабатываться произошедшие

прерывания и фоновый ОВ

= Класс приоритета

Обновление та-

блицы образа

процесса на

выходах

Обновление та-

блицы образа

процесса на

входах

Основы проектирования структуры программы

Programming with STEP 7 V5.3

A5E00261405-01

4-15

Текущий цикл

Следующий цикл

OB10

OB40

PC07

PC01

min

max

ожид

PC16

OB10

OB1

Обновление

таблицы обра-

за процесса

на выходах

Резерв

OB90 OB90

OB90

PC29

Tmax

Tmin

Tожид

Время контроля цикла для новых CPU (10/98)

Обн

табл

на вх

= максимальное в

емя цикла, кото

ое может быть

становлено

= минимальное время цикла, которое может быть установлено

= время выполнения текущего цикла

= разность между T

min

и временем выполнения текущего цикла. В это время могут обрабатываться произошедшие

прерывания и фоновый ОВ

= класс приоритета

Обновление

таблицы обра-

за процесса

на входах

Обновление

таблицы обра-

за процесса

на выходах

Обновление образа процесса

Когда CPU обрабатывает циклическую программу, образ процесса

обновляется автоматически. В случае CPU S7-400 и CPU 318 Вы можете

отменить обновление образа процесса, если Вы хотите:

• вместо этого непосредственно обращаться к входам/выходам или

• обновлять одну или более секций входов или выходов образа процесса в

другой точке программы, используя системные функции SFC26 UPDAT_PI

и SFC27 UPDAT_PO.

Коммуникационная нагрузка

Вы можете использовать параметр CPU "Scan Cycle Load from Communication

[Нагрузка времени цикла от коммуникаций]" для управления в пределах

заданного кадра длительностью, выделенной коммуникационному процессу,

что всегда увеличивает время обработки. Примеры коммуникационных

процессов включают передачу данных другим CPU посредством MPI или

загрузку блоков посредством программатора.

Тестовые функции с программирующим устройством слабо зависят от этого

параметра. Однако, Вы можете

значительно увеличить время выполнения

цикла. В рабочем режиме Вы можете ограничивать время для тестовых

функций (только S7-300).

Основы проектирования структуры программы

Programming with STEP 7 V5.3

4-16 A5E00261405-01

Как работает параметр

Операционная система CPU постоянно обеспечивает для задач связи долю

времени работы CPU (квант времени). Если производительность процессора

не нужна для соединения, это применяется для отдыха.

Эффект от актуального времени сканирования

Без дополнительных асинхронных событий, время сканирования цикла OB1

умножается на коэффициент, который вычисляется по формуле:

100

100 - "Scan cycle load from communication (%)"

Пример 1 (нет дополнительных асинхронных событий):

Когда Вы устанавливаете нагрузку, добавляя к циклу соединения 50%, время

сканирования цикла OB1 может удвоиться.

В то же время, время сканирования цикла OB1 зависит от асинхронных

событий (таких как аппаратное прерывание или циклическое прерывание). По

статистике асинхронные события встречаются чаще внутри цикла OB1,

потому что время цикла увеличивается коммуникационной

частью. По этой

причине дополнительно увеличивается цикл OB1. Это увеличение зависит от

того, как много событий появляются в OB1 и в течение обработки событий.

Пример 2 (учитываются дополнительные асинхронные события):

Для OB1 время увеличивается на 500 мс, соединение может читать 50%

результатов в реальном времени сканирования до 1000 мс (обеспечивается,

что у CPU всегда достаточно заданий для обработки процесса

). Если,

параллельно с этим, каждые 100 мс выполняется циклическое прерывание со

временем обработки 20 мс, циклическое прерывание увеличит цикл в общем

на 5*20 мс = 100 мс без учета времени коммуникаций. Реальное время

сканирования будет 600 мс. Поскольку циклическое прерывание прерывает и

коммуникации, это влияет на время сканирования 10 * 20 мс с 50%

коммуникационной нагрузкой. По этой причине, реальное

время

сканирования равно от 1200 мс до 1000 мс.

Замечания

• Проверьте эффект изменения величины параметра "Нагрузка времени

цикла от коммуникаций", пока система работает.

• Коммуникационная нагрузка должна приниматься во внимание при

определении минимального времени цикла; иначе происходит временная

ошибка.