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PLC组织块含义与作用

组织块是操作系统和用户程序之间的接口。STEP7提供了各种组织块(OBs)，可用于创建在特定时间执行的程序和响应特定事件的程序。

  程序的任务包括：

  ● 处理过程数据，例如，链接二进制信号，读入并利用模拟量，定义输出的二进制以及输出模拟值。

  ● 中断响应，例如，超出模拟扩展模块测量范围时的诊断错误中断。

  ● 正常程序执行中的错误处理

  组织块 (OB) 构成PLC 的操作系统与用户程序之间的接口。 组织块由操作系统调用，并控制下列操作：

  ● 自动化系统的启动行为

  ● 循环程序执行

  ● 基于中断的程序执行

  ● 错误处理

  系统程序可以检测到以下错误:不正确的中央处理器功能、系统程序执行错误、用户程序错误和输入/输出错误。根据错误的类型，中央处理器被设置为进入停止模式或调用错误处理OB。详情请参考艾特交易网后续相关内容。

PLC的工作的三个基本过程内容

 PLC采用循环扫描的工作方式，在PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回条，如此周而复始不断循环。PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。
      1．输入处理
     输入处理也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的通端状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映象寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映象寄存器的内容也不会发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。
        2．程序执行
       根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。遇到程序跳转指令，根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时，PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器，根据用户程序进行逻辑运算，存入有关器件寄存器中。对每个器件来说，器件映象寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。
       3．输出处理
     程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。

 PLC的基础技术的进展，主要集中在两个基本方面：执行多任务和程序互换。

  所谓执行多任务，就是在一个PLC系统中可同时装几个CPU模块，每个CPU模块都执行某一种任务，控制与其所执行任务相关的I/O模块的存取。其实，按照IEC 61131-3的概念，我们应该更确切地称之为通过多配置执行多任务。例如，三菱电机的小Q系列多可以在一个机架上插4个CPU模块；富士电机的MICREX-SX系列多可以在一个机架上插6个CPU模块。这些CPU模块可以是用于逻辑控制、顺序控制的，也可以是运动控制用的，还可以是做过程控制用的，上述在Windows操作系统的环境下执行PC机任务的模块，也是供用户选择的一种选项。从某种意义上讲，这也是一种混合式的控制系统。
PLC的传统软件模型包括一个资源，运行一个任务，控制一个程序，且运行于一个封闭系统中。而在IEC 61131-3可编程控制器编程语言标准的软件模型中，在其上层把解决一个具体控制问题的完整的软件概括为一个“配置”。它专指一个特定类型的控制系统，包括硬件装置、处理资源、I/O通道的存贮地址和系统能力，等同于一个PLC系统的应用程序。在一个由多台PLC或由多个CPU构成的PLC控制系统中，每一台PLC或每一个CPU的应用程序就是一个立的“配置”。在一个“配置”中可以定义一个或多个“资源”。可把“资源”看作能执行IEC程序的处理手段，它反映PLC的物理结构，在程序和PLC的物理I/O通道之间提供了一个接口。只有在装入“资源”后才能执行IEC程序。一般而言，通常资源放在PLC内，当然它也可以放在其它支持IEC程序执行的系统内。在一个“资源”内可以定义一个或多个任务。任务被配置后可以控制一组程序或功能块。这些程序和功能块可以是周期地执行，也可以由一个事件驱动予以执行。
    由此可见，该软件模型足以映像各类实际系统：对于只有一个处理器的小型系统，其模型只有一个配置、一个资源和一个程序，与现在大多数PLC的情况完全相符。对于有多个CPU模块插装在同一机架上的中、大型系统，每个CPU模块被视作一个配置，可由一个或多个资源来描述，而一个资源则包括一个或多个程序。对于分散型系统，包含多个配置，而一个配置又包含多个处理器，每个处理器用一个资源描述，每个资源则包括一个或多个程序。
    值得指出的是，近些年来在日本开始流行的多CPU的PLC结构，恰恰是在IEC 61131-3标准颁布后多年之后才问世的。这个PLC结构的革命性变化，显然是建立在这个软件模型的  理论基础上，要不然PLC还是由一个CPU按扫描方式执行一个程序的那种传统结构。
    至于程序互换的问题，至少到目前为止尚是一个努力的方向。只有在每个PLC的供应厂商所提供的PLC产品都真正遵循IEC 61131-3的标准，而且其编程系统的具体实现又切实符合IEC 61131-8《编程语言的应用和实现导则》，并通过PLCopen这个国际组织对各种编程语言（LD、SFC、FBD、ST和IL）的一致性测试，还要解决不同PLC的存储地址资源的对应互换，才有可能实现名副其实的程序互换。

在PLC的应用中，往往需要定时地采集模拟量以便于实现PLC的实时控制。模拟量定时采集的梯形图与语句表程序如图6-79所示。

  图6-79 模拟量的定时采集的梯形图和语句表程序

  (a)梯形图;(b)语句表

  对典型中断的处理

  中断是计算机(PLC)在实时处理和实时控制中不可缺少的一项技术，应用十分广泛。所谓中断，是指当控制系统执行正常程序时，系统中出现了某些急需处理的异常情况或特殊请求，这时系统暂时停止执行当前程序，转去对随机发生的紧迫事件进行处理(执行中断服务程序)，当该事件处理完毕后，系统自动回到原来被中断的程序继续执行。

  中断事件的发生具有随机性，中断在PLC应用系统中的人机联系、实时处理、通信处理和网络中都非常重要。

  1. 处理输入/输出中断

  在PLC控制中，经常会用到需要及时处理PLC某些端口的输入数据，这时利用I/O中断就很容易实现。PLC处理输入/输出中断的梯形图与语句表程序如图6-80所示。

  图6-80 PLC处理输入/输出中断的梯形图和语句表程序

  (a)梯形图;(b)语句表

  根据输入口10.0来实现0~255的计数。当输入I0.0置为1，则程序减计数；如果将输入I0.0置为0.则程序加计数。在程序运行中如果输入IO.0的状态改变，则将立即激活输入/输出中断程序，中断程序0或1分别将存储器位 M0.0置成1或0。

  2. 处理定时中断

  在工程应用中的很多情况下需要多次使用中断，而且在使用中需要断开某些中断，也就是说在不同的条件下需要关闭某些中断而连接另外的中断。

  处理定时中断的梯形图与语句表程序如图6-81所示。

  图6-81 处理定时中断的梯形图和语句表程序

  (a)梯形图;(b)语句表

  PLC首次扫描时采用定时中断来产生接通为50ms，关闭为100ms的信号，并从Q0.0输出。然后一直保持，直到连接输入端IO.1的开关接通时，分离了首次扫描所利用的定时中断，然后连接新的定时中断。在新的定时中断中实现的是产生接通100ms，关闭200ms的信号，仍并从Q0.0输出。