第五章

S7-300的組織塊及中斷處理在正常情況下，PLC按照循環(huán)掃描的方式執(zhí)行用戶程序。如果要對某些特殊的外部事件或內(nèi)部事件進(jìn)行快速響應(yīng)，PLC采用中斷的方式進(jìn)行處理。在SIMATICS7中，對這些特殊事件的處理，安排了大量的組織塊，可在這些組織塊中編寫相應(yīng)的中斷處理程序。當(dāng)CPU檢測到中斷源發(fā)出的中斷請求時，在執(zhí)行完當(dāng)前程序的當(dāng)前指令（斷點(diǎn)）后，根據(jù)優(yōu)先權(quán)的高低，立即響應(yīng)優(yōu)先權(quán)高的中斷。執(zhí)行完中斷程序后，返回到被中斷程序的斷點(diǎn)處，繼續(xù)執(zhí)行原來的用戶程序。

中斷發(fā)生時，中斷程序是由操作系統(tǒng)自動調(diào)用的，而不是由程序塊調(diào)用的。編寫中斷程序時，首先要遵循“短而精”的原則，盡量減少執(zhí)行時間；其次要注意不要輕易使用其它程序中可能使用的編程元件，應(yīng)盡量使用相應(yīng)組織塊的臨時局域變量。

本章的主要內(nèi)容：

組織塊的組成及分類。循環(huán)執(zhí)行的組織塊OB1。

定期執(zhí)行的組織塊及中斷處理。事件驅(qū)動的組織塊和中斷處理。

啟動組織塊和中斷處理。

背景組織塊。

5.1組織塊概述

組織塊是CPU操作系統(tǒng)與用戶程序間的接口。SIMATICS7CPU提供大量的OB(組織塊)，用組織塊可以創(chuàng)建在特定的時間執(zhí)行的特定的程序，或者響應(yīng)特定事件的程序。例如，當(dāng)S7DP從站觸發(fā)了一個硬件中斷，或當(dāng)一個DP從站發(fā)生故障時，則S7CPU的操作系統(tǒng)就可能中斷正在處理的OB，發(fā)出的一個相應(yīng)OB的驅(qū)動事件。因此要定義OB的優(yōu)先權(quán)，高優(yōu)先權(quán)的OB可以中斷低優(yōu)先權(quán)的OB。

一、組織塊的組成

組織塊只能由操作系統(tǒng)啟動，它由變量聲明表和用戶程序組成。當(dāng)操作系統(tǒng)調(diào)用時，每個OB提供20個字節(jié)的變量聲明表，其含義取決于OB。變量名稱是標(biāo)準(zhǔn)STEP7規(guī)定的。

OB的變量聲明表:地址（字節(jié)）內(nèi)容0事件級別與標(biāo)識符，例如OB40的標(biāo)識符為B#16#11，表示硬件中斷被激活1用代碼表示與啟動OB事件有關(guān)的信息2優(yōu)先級。例如OB40的優(yōu)先級為16，3OB塊的編號，例如OB40的塊號為404～11附加信息，例如OB40的第5個字節(jié)為產(chǎn)生中斷的模板類型，16#54為輸入模板，16#55為輸出模板。第6、7字節(jié)組成的字為產(chǎn)生中斷的模板的起始地址。第8～11字節(jié)組成的雙字為產(chǎn)生中斷的通道號12～19啟動OB的日期和時間（年、月、日、時、分、秒、毫秒和星期）二、組織塊的分類1．循環(huán)執(zhí)行的組織塊：需要連續(xù)執(zhí)行的程序安排在OB1中，執(zhí)行完后又開始新的循環(huán)。2．啟動組織塊：啟動組織塊用于系統(tǒng)的初始化，CPU上電或操作模式改為RUN時，根據(jù)不同的啟動方式來執(zhí)行OB100～OB102中的一個。3．定期執(zhí)行的組織塊：定期執(zhí)行的組織塊包括日期時間中斷組織塊（OB10～OB17）和循環(huán)中斷組織塊（OB30～OB38）?？梢愿鶕?jù)設(shè)定的日期時間或時間間隔執(zhí)行中斷。4．事件驅(qū)動的組織塊：事件驅(qū)動的組織塊包括延時中斷（OB20～OB23）、硬件中斷（OB40～OB47）、異步錯誤中斷（OB80～OB87）和同步故障中斷（OB121和OB122）。5：背景組織塊：避免循環(huán)等待時間。5.2循環(huán)執(zhí)行的組織塊

循環(huán)執(zhí)行的組織塊就是主程序OB1。

OB1調(diào)用功能塊(FB)、系統(tǒng)功能塊(SFB)，或使用功能調(diào)用(FC)和系統(tǒng)功能調(diào)用(SFC)的功能。OB1被循環(huán)地處理。在啟動OB被處理后(OB100用于暖啟動或OB101用于熱啟動或OB102用于冷啟動)，首先執(zhí)行OB1。在OB1循環(huán)結(jié)束時，操作系統(tǒng)傳送過程映像輸出表到輸出模板。在OB1再開始前，操作系統(tǒng)通過讀取當(dāng)前的輸入I/O的信號狀態(tài)來更新過程映像輸入表。這個過程連續(xù)不斷地重復(fù)，即“循環(huán)執(zhí)行”。所有被監(jiān)視運(yùn)行的OB中，OB1的優(yōu)先權(quán)最低，因此它可以被較高優(yōu)先權(quán)的OB中斷。

5.3定期執(zhí)行的組織塊和中斷處理

一、日期時間中斷組織塊（OB10～OB17）和中斷處理

在SIMATICS7中，允許用戶通過STEP7編程，可在特定日期、時間（例如每分鐘、每小時、每天、每周、每月、每年）執(zhí)行一次中斷操作，也可以從設(shè)定的日期時間開始，周期性地重復(fù)執(zhí)行中斷操作。8個日期時間中斷具有相同的優(yōu)先級，CPU按啟動事件發(fā)生順序進(jìn)行處理。1．設(shè)置和啟動日期時間中斷2．查詢?nèi)掌跁r間中斷3．禁止日期時間中斷

二、循環(huán)中斷組織塊（OB30～OB38）循環(huán)中斷是CPU進(jìn)入RUN后，按一定的間隔時間循環(huán)觸發(fā)的中斷，因此用戶定義的間隔時間要大于中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時間。啟動循環(huán)中斷，需要在STEP7參數(shù)設(shè)置時選中循環(huán)中斷組織塊，并按1ms的整數(shù)倍設(shè)置間隔時間。如果未做間隔時間設(shè)置，CPU則按默認(rèn)值100ms觸發(fā)循環(huán)中斷。

可以用SFC40和SFC39來激活或禁止循環(huán)中斷組織塊。

例：在I0.0的上升沿啟動OB35對應(yīng)的循環(huán)中斷，在I0.1的上升沿禁止OB35對應(yīng)的循環(huán)中斷。在OB35中使MW4加1。先將OB35的循環(huán)周期由默認(rèn)的100ms改為1000ms，下裝到CPU中。OB1：Network1：//在I0.0的上升沿激活循環(huán)中斷AI0.0FPM1.1//在I0.0的上升沿，M1.1為1JNBm001//否則跳轉(zhuǎn)CALLSFC40//激活OB35對應(yīng)的循環(huán)中斷

MODE：=B#16#2//用OB號指定中斷OB_NR：=35//組織塊編號

RET_VAL：=MW100//保存錯誤代碼

m001：NOP0Network2：//在I0.1的上升沿禁止循環(huán)中斷AI0.1FPM1.2//在I0.1的上升沿，M1.2為1JNBm002//否則跳轉(zhuǎn)CALLSFC39//禁止OB35對應(yīng)的循環(huán)中斷

MODE：=B#16#2//用OB號指定中斷OB_NR：=35//組織塊編號

RET_VAL：=MW104//保存錯誤代碼

m002：NOP0OB35：Network1：LMW4＋1TMW4

5.4事件驅(qū)動的組織塊和中斷處理

事件驅(qū)動的組織塊包括延時中斷（OB20～OB23）、硬件中斷（OB40～OB47）、異步故障中斷（OB80～OB87）和同步故障中斷（OB121和OB122）。

一、延時中斷組織塊（OB20～OB23）和中斷處理在PLC中的普通定時器的定時精度要受到不斷變化的掃描周期的影響，使用延時中斷可以達(dá)到以ms為單位的高精度的延時。SIMATICS7通過調(diào)用系統(tǒng)功能SFC32“SRT_DINT”，可調(diào)用1～4個延時中斷組織塊（OB20～OB23），可調(diào)用的OB個數(shù)與CPU型號有關(guān)。如果延時中斷已經(jīng)啟動，而延時時間尚未達(dá)到時，可通過調(diào)用系統(tǒng)功能SFC33“CAN_DINT”取消延時中斷的執(zhí)行。還可以通過調(diào)用系統(tǒng)功能SFC34“QRY_DINT”查詢延時中斷的狀態(tài)。二、異步故障中斷組織塊（OB80～OB87）

SIMATICS7300/400系列PLC對于編程元件和內(nèi)部寄存器，具有很強(qiáng)的故障檢測和處理能力。當(dāng)CPU檢測到某個故障后，操作系統(tǒng)將調(diào)用相應(yīng)的組織塊，通過編寫故障中斷組織塊的程序，對檢測到的故障進(jìn)行處理，否則將進(jìn)入STOP模式。為了避免發(fā)生某種故障時CPU進(jìn)入STOP模式，可以在CPU中建立一個對應(yīng)的空組織塊。

1.

時間錯誤中斷處理組織塊（OB80）

CPU默認(rèn)的循環(huán)掃描的監(jiān)控時間為150ms，如果發(fā)生下列情況時產(chǎn)生時間錯誤中斷：

實(shí)際的循環(huán)掃描時間超過設(shè)置的循環(huán)掃描時間。

由于向前修改時間而跳過日期時間中斷。在處理優(yōu)先級時延時太多。

2.電源故障處理組織塊（OB81）

電源故障包括未安裝后備電池或者電池失效和機(jī)架上的直流24V電源故障。當(dāng)電源故障出現(xiàn)和消失時，操作系統(tǒng)都要調(diào)用OB81。例：在CPU機(jī)架直流24V電壓故障發(fā)生時，將Q4.0置位，當(dāng)故障消失時，將Q4.0復(fù)位。OB1：Network1：//24V電壓故障發(fā)生

LB#16#23L#OB81_FLT_ID==I=M0.1LOB81_EV_CLASSLB#16#39==I=M0.2AM0.1AM0.2SQ4.0Network2：//24V電壓故障消失

LOB81_EV_CLASSLB#16#38==I=M0.3AM0.1AM0.3RQ4.03.診斷中斷處理組織塊（OB82）如果對于有診斷功能的模板，已經(jīng)用HWConfig定義了診斷報警，當(dāng)模板出現(xiàn)斷線故障時，或者當(dāng)模擬量輸入模板發(fā)生電源故障時，以及輸入信號值超過模擬量模板的測量范圍時，當(dāng)故障發(fā)生及消失時，都調(diào)用OB82，啟動診斷中斷處理程序。

當(dāng)診斷中斷被觸發(fā)時，有問題的模板自動地在OB82的啟動信息和診斷緩沖區(qū)存入4個字節(jié)的診斷數(shù)據(jù)和模板的起始地址，在編寫OB82的程序時，從OB82的啟動信息中得到更確切的診斷信息。利用系統(tǒng)功能SFC51，可讀出模板的診斷數(shù)據(jù)，利用SFC52，可將這些信息寫入診斷緩沖區(qū)。4.模板熱插拔中斷處理組織塊（OB83）

對于S7-400系列的PLC，除了CPU模板、電源模板和帶適配器的S5模板外，允許帶電熱插拔已經(jīng)組態(tài)的其它模板，此時要產(chǎn)生模板熱插拔中斷。此外用STEP7修改模板的參數(shù)后，在RUN模式下下裝到CPU中時，也要產(chǎn)生模板熱插拔中斷，調(diào)用OB83。可以用SFC39～SFC42來禁止、延時和激活OB83。

如果CPU正在運(yùn)行時插入已組態(tài)的模板，則CPU檢查所插入的模板類型是否與組態(tài)記錄一致。如果一致，則調(diào)用OB83，通過HWConfig程序，用已組態(tài)在CPU上的參數(shù)集裝入該模板。在編寫OB83的程序時，要根據(jù)OB83的啟動信息，調(diào)用SFC55～SFC59，對新插入的模板的參數(shù)賦值。5.CPU硬件故障處理組織塊（OB84）

當(dāng)CPU檢測到MPI網(wǎng)絡(luò)的接口故障、通信總線的接口故障或者分布式I/O的接口故障時，以及故障消失時，操作系統(tǒng)都調(diào)用OB84。

在編寫OB84的程序時，要根據(jù)OB84的啟動信息，用系統(tǒng)功能SFC52，將故障信息寫入到診斷緩沖區(qū)。6.優(yōu)先級錯誤處理組織塊（OB85）

當(dāng)用戶程序調(diào)用了一個未被裝入的程序塊或操作系統(tǒng)調(diào)用了一個沒有編程的OB時，S7CPU的操作系統(tǒng)將調(diào)用OB85。當(dāng)過程映像正被更新時出現(xiàn)了I/O存取錯誤，也調(diào)用OB85。當(dāng)被組態(tài)的用于DP從站輸入和輸出的地址被放在S7CPU的過程映像表時，而此DP從站已損壞，也調(diào)用OB85。

在編寫OB85的程序時，應(yīng)根據(jù)OB85的啟動信息，判斷已損壞或未插入的模板位置。可用SFC49查找有關(guān)模板所在槽。7.機(jī)架故障組織塊（OB86）

如果S7CPU的操作系統(tǒng)檢測到擴(kuò)展機(jī)架故障、DP主站系統(tǒng)和DP從站的故障，產(chǎn)生機(jī)架故障中斷，無論是故障的產(chǎn)生和消失，都將調(diào)用組織塊OB86。

在編寫OB86的程序時，應(yīng)根據(jù)OB86的啟動信息，判斷出故障的機(jī)架?？梢杂肧FC52將故障信息寫入到診斷緩沖區(qū)。8.通信故障處理組織塊（OB87）

在使用通信功能塊或全局?jǐn)?shù)據(jù)（GD）通信時，如果出現(xiàn)下列通信錯誤，操作系統(tǒng)將調(diào)用OB87：接收全局?jǐn)?shù)據(jù)時，檢測到不正確的幀標(biāo)識符（ID）。全局?jǐn)?shù)據(jù)通信時的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)塊不存在或太短。

接收到非法的全局?jǐn)?shù)據(jù)包編號。

如果用于全局?jǐn)?shù)據(jù)通信狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)塊丟失，需要用OB87生成該數(shù)據(jù)塊，并將它下裝到CPU中。三、同步故障中斷（OB121和OB122）同步故障是指與執(zhí)行用戶程序有關(guān)的故障，例如程序中有錯誤的地址，有錯誤的編號，操作系統(tǒng)將調(diào)用同步故障組織塊。

同步故障中斷組織塊OB121、OB122的優(yōu)先級與檢測到出錯的塊的優(yōu)先級一致。因此在中斷發(fā)生時，可以訪問累加器和其它寄存器，這樣用戶程序就可以用這些編程元件來處理故障。1．編程錯誤中斷組織塊OB121

當(dāng)出現(xiàn)編程錯誤時，操作系統(tǒng)將調(diào)用OB121。

2．

I/O存取故障中斷組織塊(OB122)

當(dāng)STEP7指令存取I/O模板或DP從站的輸入／輸出數(shù)據(jù)時出現(xiàn)錯誤，或者當(dāng)用戶程序存取不存在的或有故障的DP從站的輸入/輸出數(shù)據(jù)時，則S7CPU操作系統(tǒng)調(diào)用OB122。

5.5

啟動組織塊和中斷處理當(dāng)PLC接通電源以后，CPU有3種啟動方式，可以在STEP7中設(shè)置CPU的屬性時選擇其一：熱啟動（Hotrestart）、暖啟動（Warmrestart）、冷啟動（Coldrestart）。

不同的CPU具有不同的啟動方式，例如S7-300系列，除了CPU318可以選擇暖啟動或者冷啟動外，其它的CPU只有暖啟動的方式，對于S7-400系列，根據(jù)不同的CPU型號，都可以選擇熱啟動，或者選擇暖啟動、冷啟動。只能選擇1種啟動方式。

1．暖啟動

手動暖啟動：將CPU的模式選擇開關(guān)扳到STOP位置，“STOP”LED指示燈亮，然后再扳到RUN或者RUN-P位置。自動暖啟動：啟動時將復(fù)位過程映像寄存器及非保持的存儲器位，復(fù)位定時器和計數(shù)器。在STEP7中設(shè)置CPU的屬性時設(shè)置的具有保持功能的器件將保留原數(shù)據(jù)。重新開始運(yùn)行程序，執(zhí)行OB100或OB1。2．熱啟動如果PLC在運(yùn)行期間突然停電，又重新上電，CPU將執(zhí)行一個初始化程序OB101，自動完成熱啟動，從上次RUN模式下中斷處繼續(xù)執(zhí)行，不對計數(shù)器等復(fù)位。3．冷啟動

手動冷啟動：將CPU的模式選擇開關(guān)扳到STOP位置，“