濮阳中国西门子代理商

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①S7-300/400的程序功能块 S7-300/400的PLC用户程序结构与S7-200有明显的不同，可以使用线性化结构以及功能调用式结构与结构化编程。

  采用调用式结构与结构化编程时，程序以组织块(OB)、程序块(FC)、功能块(FB)、系统程序块(SFC)、系统功能块(SFB)、数据块(DB)等形式出现。其中，组织块(OB)、程序块(FC)、功能块(FB)统称为“逻辑块(Logic Block)”;系统程序块(SFC)、系统功能块(SFB)统称为“系统块”。

  a.组织块(OB)。组织块(Organization Blocks，简称OB)提供了PLC内部CPU操作系统与用户程序间的接口，它是由CPU操作系统直接进行调用的逻辑块，用来管理PLC 程序中各组成部分的调用和执行中断。OB决定了PLC用户程序的结构与块的调用顺序，起到了“管理”用户程序的作用。

  S7-300/400不同的CPU类型，可以选择、支持不同的OB块，但OB1是所有PLC用户程序的循环控制块，它是运行PLC用户程序的前提条件，因此，任何PLC程序、任何CPU都不可以缺少OB1。

  OB块的调用条件被称为"触发事件"，根据"触发事件"的不同，OB块可以分为若干级别，各个级别有不同的优先级。高优先级的 OB可以中断低优先级 OB的执行。如果需要，S7系列PLC除OB1外，还可以使用多个OB块。

  b.程序块(FC)●。程序块(Function，简称FC)是由用户编写的、不需要专门数据块的常用逻辑块。

  FC块在程序中一般不可以重复调用，在大多数场合，FC块应直接使用PLC的"juedui地址"或"符号地址"进行编程，但根据需要，可以定义部分程序变量。

  与S7-200一样，FC块的“临时变量”同样存储在局部变量数据堆栈(L)中，这一区域为全部程序块所公用，只可以用于FC块内部使用的中间运算结果寄存(这些中间运算结果不可以用于FC块外部);程序块执行完成后，局部变量数据堆栈内的数据将被其他块所需要的内容所替代。如果需要保存可以用于其他逻辑块的状态，应使用PLC的内部标志寄存器 M或使用“数据块DB”。

  在程序块FC中，有部分为PLC生产厂家所提供的、集成在S7CPU操作系统中的逻辑块，称为系统程序块(System Function，简称SFC)。系统程序块SFC属于PLC内部操作系统的一部分，用户不需要编写，也不可以对其进行编辑，但可以根据需要直接调用。

  c.功能块(FB)。功能块(Function Blocks，简称FB块)是由用户编写的、需要专用数据块(Instance Data Blocks，称为"即时数据块"或"背景数据块"，简称 DI)支持的常用逻辑块。

  FB块与FC块的作用基本相同，但FB中除可以使用"juedui地址"或"符号地址"进行编程外，在结构化编程时必须使用"程序变量"进行编程，因此，FB必须配套独立的数据存储区域，即"即时数据块DI"。DI一方面可以为调用FB提供执行程序所需要的"程序变量"赋值与其他数据;另一方面，功能块FB也能通过DI给调用它的逻辑块返回所需要的数据。

  与功能调用块FC一样，功能块FB中也有部分为PLC生产厂家所提供的、集成在S7 CPU操作系统中的功能块，称为系统功能块(System Function Blocks，简称 SFB)。系统功能块SFB同样属于PLC内部操作系统的一部分，用户不需要编写，也不可以对其进行编辑，但可以根据需要直接调用。

  d.数据块(DB)。数据块(Data Blocks，简称DB)是用来存放执行用户程序时所需的数据与存储程序执行结果的数据存储区，其作用与标志寄存器类似，但数量更多。数据块DB按不同的用途可以分为即时数据块(Instance Data Blocks，又称背景数据块，简称 DI)和通用数据块(Data Blocks，又称共享数据块，简称DB)两类。

  即时数据块(DI)用于传递功能块的参数，只能被指定的功能块FB访问。调用功能块

  ●：在SIEMENS早期的SS系列PLC中，只有组织块(OB)、功能块(FB)、数据块(DB)与程序块(PB)四类逻乳块。在S7系列PLC中，取消了程序块(PB)的名字，而是用英文的“Function”代替了原程序块(PB)。“Function”可以直译为功能，因此，在许多书中称为“功能”，在这里考虑到S5的继承性，同时便于读者与“功能块”区别，仍然将“Function”称为“程序块”。

  FB时，必须同时指定用于该功能块的即时数据块DI，即时数据块内的数据可以自动生成、它们可以是FB变量声明表中的数据(不含临时变量)。

  通用数据块(DB)用于存储PLC的全局数据，所有的FB、FC或OB都可以对通用数据块进行读写操作，因此，它又被称为共享数据块。通用数据块内的数据不会因用户程序的结束而删除。

  有关功能块、数据块的调用、编程以及程序变量、局部变量等概念，将在下面的实例中予以详细介绍。

  ②S7-300/400的程序结构S7-300/400的PLC程序结构随着编程人员所采用的程序设计方法的不同而不同。一般而言，程序设计可以采用线性化编程、调用式编程、结构化编程的方法，如图5-53所示。

  采用线性化编程时，所有程序指令都编写在一个连续的程序块——组织块OB1中，无需编制程序块、功能块、数据块等。

  采用调用式编程的程序由组织块(OB)、程序块(FC)、功能块(FB)、系统程序块(SFC)、系统功能块(SFB)、数据块(DB)等组成，由组织块OB1对各逻辑块与数据块进行组织与管理。

  采用结构化编程的程序结构形式与调用式编程相同，程序同样由组织块(OB)、程序块(FC)、功能块(FB)、系统程序块(SFC)、系统功能块(SFB)、数据块(DB)等组成，并通过组织块OB1对其进行组织与管理。功能块(FB)可以用于结构化编程，为了满足参数化编程的需要，功能块(FB)需要配套的即时数据块(DI)，组织块(DB1在调用FB时，需要根据不同的控制要求，通过即时数据块(DI)对参数进行赋值。

  图5-53为采用三种不同编程方式的程序结构示意图，在实际调用式编程、结构化编程时，被组织块OB1调用的逻辑块还可以调用其他逻辑块(程序嵌套)。

  ③S7-300/400的存储器结构 S7-300/400 PLC的存储器结构可以分为基本存储区域与程序处理区两大部分。

  a.基本存储区域。S7-300/400PLC的基本存储区域又可以分为装载存储区、系统存储区、工作存储区3部分，具体如下。

  (a)装载存储区(Load Memory)。相当于S7-200的程序存储区，用于PLC用户程序逻辑块、数据块的存储。

  (b)系统存储区(System Memory)。相当于S7-200的数据存储区，用于存储PLC运算、处理的中间结果。如输入/输出映像，标志、变量的状态存储，计数器、定时器的中间值，模拟量输入/输出状态等，使用PLC内部RAM。

  (c)工作存储区(Work Memory)。用于存储当前处理的可执行程序块、程序块所生成的局部变量L等。3个存储器区域的作用以及相互间的关系如图5-54所示。

  b.程序处理区域。S7-300/400 PLC的程序处理区域又可以分为累加器、地址寄存器、数据块地址寄存器、状态寄存器4部分，具体如下。

  (a)累加器。S7-300/400共有2个32位累加器ACCU1、ACCU2，用来进行读入、传送、运算、移位等操作。

  (b)地址寄存器。S7-300/400共有2个32位地址寄存器 AR1、AR2，用于存放寄存器间接寻址时的地址指针。

  (c)数据块地址寄存器。S7-300/400共有2个32位数据块地址寄存器DB、DI，用于存放程序中被打开的数据块地址。程序执行过程中允许同时被打开的数据块Zui大为2个，其中一个为共享数据块(DB)，在程序中可以任意使用;另一个为瞬时数据块(DI)，它是与功能块FB配套使用的数据块，在调用FB时同时打开。

  (d)状态寄存器。S7-300/400共有1个16位状态寄存器STW，状态寄存器用于存放程序的处理结果，如逻辑运算结果RLO、溢出标志OV、溢出记忆OS、条件码CC0与C1、二进制值BR等，以显示指令的执行结果。

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PLC布线和PLC外部电源连接要求

 正确的连接是PLC正常工作的前提条件。连接的错误或不良不仅会影响到PLC工作的可靠性与稳定性，而且还可能会引起机械设备和PLC硬件的误动作、故障甚至损坏，引发火灾等安全性事故，予以重视。

  (1) 连接的基本要求。由于PLC控制对象与PLC模块规格、型号的不同，PLC的连接可能有所区别，但总体说来，PLC的连接应遵循如下的共同原则：

  1) PLC的全部连接正确无误，尤其对于电源电压、控制电压的种类、电压、极性等，仔细检查，确保正确。

  2) PLC的连接牢固、可靠、符合规范。

  3) 连接导线的绝缘等级、线径与负载的电压、电流相匹配；导线的颜色符合标准的规定。

  4) PLC的连接作业在断电的情况下，由具备相应资格的人员负责实施。

  5) PLC模块、连接电缆的插、拔应在PLC断电的情况下，按照规定的方法与步骤进行。

  6) 接触PLC前，应通过接触接地金属部件放掉人身体上的静电。

  (2) 连接线的布置。合理布置PLC连接线，可以减少、消除线路中的干扰，提高可靠性。PLC的连接线、电缆等好根据电压等级与信号的类型进行分类敷设。

  图5-20所示为推荐的较合理的PLC电缆敷设方式，可以供设计者参考。

  图5-20 PLC合理的电缆敷设方式

  图5-20中的电缆敷设采用了“分层敷设”方式，在“走线槽”内部采用了图5-21所示的隔离措施；在“走线槽”外部，通过金属屏蔽外壳予以密封，这样可以起到有效防止电磁干扰的作用。

  当然，在实际使用时，考虑到成本等各种的因素，要完全按照PLC生产厂家的要求布置可能会有一定的困难。即使如此，对于动力电缆与控制电缆、信号电线还是以分开敷设为宜，在电气柜内，也尽可能予以“分槽”布置。

  (3) 电源线布置。PLC对输入电源的要求相对较低，通常较容易满足要求。但是，当供电线路存在干扰或电网波动剧烈时，为了PLC的正常工作，应考虑在电源输入回路加隔离变压器、浪涌吸收器或者采取稳压措施。

  图5-21 电缆的隔离

  (a)水平敷设；(b)垂直敷设

  在PLC的外部电源连接方面，应考虑如下几点：

  1) PLC的输入电源、I/O电源与设备的其他电源，原则上也应分开布线，各电源回路应具有立的保护电路。

  2) 采用隔离变压器时，隔离变压器到PLC电源之间的连线尽可能短，以减小线路中的干扰。

  3) PLC的电源连接线应有足够的线径，以减小线路的压降。

  4) DC回路与AC回路应尽可能分开布线。

  5) 当输入/输出连线无法与动力线分开敷设时，输入/输出尽可能采用屏蔽电缆，并在PLC侧将屏蔽层接地；输入信号与输出信号也不宜布置在同一电缆内，应采用单的连接电缆。

  6) 当输入电源可能存在较大的干扰时，应采取必要的抗干扰措施。

  7) 原则上，PLC的I/O连接线不应超过20m，当大于此长度时，应采取必要的措施，防止干扰与线路压降的增大。

  8) 扩展单元的电缆是容易受到干扰的部位，连接时应它与动力线的距离在30~50m。

  (4) 干扰及其预防。为了防止线路中的干扰对PLC系统可靠性的影响，可以根据如下不同情况，采取相应的措施。

  1) 电源干扰：电源干扰主要来自外部线路中的雷击、设备内部的大功率负载的启动/停止、接触器等的通/断等。

  防止电源干扰的对策是在PLC电源的进线侧安装隔离变压器、浪涌吸收器，以吸收线路的干扰电压；同时将PLC与设备的连线利用接地良好的金属软管等予以保护。

  2) 高频干扰：高频干扰主要来自控制系统或其他设备中的高频装置。防止高频干扰的措施是在电源进线侧安装高频滤波器，并对电源线进行绞接处理。

  3) 接地干扰：接地干扰主要是由不正确的地线或接地不良引起的。使用PLC控制的设备进线应有按地良好的地线，并且对于设备的各控制部分应采用立的接地方式，不能使用公共地线。

  4) 感性负载通断干扰：解决感性负载通断引起的干扰的方法是在感

性负载的两端安装过电压吸收器。对于交流感性负载，可以采用 RC抑制器与压敏电阻；对于直流感性负载，可以安装二极管、压敏电阻、RC 抑制器等。

  5) 电磁干扰：对于大功率负载的启/停、开关引起的电弧所产生的电磁干扰，应通过对开关安装金属屏蔽罩等措施进行磁屏蔽。