1西門子S7-300/400PLC項(xiàng)目教程項(xiàng)目八液體混合裝置控制設(shè)計(jì)與調(diào)試任務(wù)1用戶程序的基本結(jié)構(gòu)S7-300/400PLC的程序分系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)程序是協(xié)調(diào)PLC內(nèi)部事務(wù)的程序，與控制對(duì)象特定的任務(wù)無關(guān)。系統(tǒng)程序完成PLC的啟動(dòng)/停止、I/O映像區(qū)的更新、用戶程序的調(diào)用、中斷的響應(yīng)、錯(cuò)誤及通信處理等任務(wù)。用戶程序需要用戶使TIAStep7編程軟件編寫程序，然后下載到CPU中，可以完成需要的特定控制任務(wù)。用戶程序由OB、FC、SFC、FB、SFB、DB和DI等組成。用戶程序的塊123用戶程序使用的堆棧用戶程序的結(jié)構(gòu)用戶程序的塊11．組織塊(OrganizationBlock)2.函數(shù)（Function）3．函數(shù)塊（FunctionBlock）4．?dāng)?shù)據(jù)塊(DataBlock)5.系統(tǒng)函數(shù)塊SFB和系統(tǒng)函數(shù)SFC2用戶程序使用的堆棧1.局域數(shù)據(jù)堆棧(L)2.塊堆棧(B堆棧)3.中斷堆棧(I堆棧)3用戶程序的結(jié)構(gòu)1．線性編程 線性化編程是指將所有的用戶程序都寫在組織塊OB1中，程序從前到后按順序循環(huán)執(zhí)行。線性化編程不使用函數(shù)塊（FB）和函數(shù)（FC）等，比較容易掌握。2.模塊化編程 模塊化編程是指將整個(gè)程序中具有一定功能的程序段獨(dú)立岀來，寫在函數(shù)（FC）或函數(shù)塊（FB）中，然后在主程序的相應(yīng)位置調(diào)用這些邏輯塊。3.結(jié)構(gòu)化編程 結(jié)構(gòu)化編程是一種更高效的編程方式，雖然與模塊化編程一樣都用到函數(shù)塊或函數(shù)，但在結(jié)構(gòu)化編程時(shí)，將功能類似而參數(shù)不同的多個(gè)程序段寫成一個(gè)通用程序段，放在一個(gè)函數(shù)塊或函數(shù)中，在調(diào)用時(shí)，只需賦予該函數(shù)塊或函數(shù)不同的輸入、輸出參數(shù)，就能完成功能類似的不同任務(wù)。10西門子S7-300/400PLC項(xiàng)目教程項(xiàng)目八液體混合裝置控制設(shè)計(jì)與調(diào)試任務(wù)2函數(shù)塊與函數(shù)的生成與調(diào)用函數(shù)123函數(shù)塊多重背景函數(shù)1函數(shù)分用戶編寫的函數(shù)（FC）和系統(tǒng)預(yù)先定義的函數(shù)（SFC）兩種，函數(shù)都沒有存儲(chǔ)區(qū)。函數(shù)在程序分級(jí)結(jié)構(gòu)中位于組織塊的下面。為使一個(gè)函數(shù)能被CPU處理，必須在程序分級(jí)結(jié)構(gòu)中的上一級(jí)調(diào)用它。FC和SFC里都有一個(gè)局域變最表和塊參數(shù)。局域變量表里有：IN（輸入?yún)?shù)）、OUT（輸出參數(shù)）、IN_OUT（輸入/輸出參數(shù)）、TEMP（臨時(shí)數(shù)據(jù)）、RETURN（返回值RET_VAL）。IN（輸入?yún)?shù)）只在函數(shù)和函數(shù)塊中使用，是將數(shù)據(jù)傳遞到被調(diào)用的塊中進(jìn)行處理。OUT（輸出參數(shù)）是將結(jié)果傳遞到調(diào)用塊中。IN_OUT（輸入/輸出參數(shù)）是在函數(shù)和函數(shù)塊中使用，將數(shù)據(jù)傳遞到被調(diào)用塊中，在被調(diào)用塊中處理數(shù)據(jù)后，再將從被調(diào)用塊中發(fā)送的結(jié)果存儲(chǔ)在相同的變量中。TEMP（臨時(shí)數(shù)據(jù)）是塊的本地?cái)?shù)據(jù)，并且在處理塊時(shí)將其存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)堆棧（L堆棧）關(guān)閉塊并完成處理后，臨時(shí)數(shù)據(jù)就變得不能訪問。RETURN包含返回值“RET_VAL”。2函數(shù)塊函數(shù)塊可分用戶編寫的函數(shù)塊（FB）和系統(tǒng)預(yù)先定義的函數(shù)塊（SFB）兩種，函數(shù)塊都有存儲(chǔ)區(qū)。函數(shù)塊在程序分級(jí)結(jié)構(gòu)中位于組織塊的下面。為使一個(gè)函數(shù)塊能被CPU處理，必須在程序分級(jí)結(jié)構(gòu)中的上一級(jí)調(diào)用它。FB和SFB里都有一個(gè)局域變量表和塊參數(shù)。局域變量表里有：IN（輸入?yún)?shù)）、OUT（輸出參數(shù)）、IN_OUT（輸入/輸出參數(shù)）、STAT（靜態(tài)參數(shù)）、TEMP（臨時(shí)數(shù)據(jù)）。IN（輸入?yún)?shù)）只在函數(shù)和函數(shù)塊中使用，是將數(shù)據(jù)傳遞到被調(diào)用的塊中進(jìn)行處理。OUT（輸出參數(shù)）是將結(jié)果傳遞到調(diào)用塊中。

IN_OUT（輸入/輸出參數(shù)）是在函數(shù)和函數(shù)塊中使用，是將數(shù)據(jù)傳遞到被調(diào)用塊中，在被調(diào)用塊中處理數(shù)據(jù)后，再將從被調(diào)用塊中發(fā)送的結(jié)果存儲(chǔ)在相同的變量中。STAT（靜態(tài)參數(shù)）是存儲(chǔ)在該函數(shù)塊的背景數(shù)據(jù)塊中的本地?cái)?shù)據(jù)。在下次處理函數(shù)塊之前，會(huì)一直保留存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。TEMP（臨時(shí)數(shù)據(jù)）是塊的本地?cái)?shù)據(jù)，并且在處理塊時(shí)將其存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)堆棧（L堆棧）。關(guān)閉塊并完成處理后，臨時(shí)數(shù)據(jù)就變得不能訪問。3多重背景

函數(shù)與函數(shù)塊的區(qū)別主要在于：函數(shù)沒有專用的存儲(chǔ)區(qū)，其有關(guān)數(shù)據(jù)臨時(shí)保存在局部數(shù)據(jù)堆棧存儲(chǔ)區(qū)中，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，這些數(shù)據(jù)會(huì)丟失；函數(shù)塊有專用的存儲(chǔ)區(qū)，其有關(guān)數(shù)據(jù)保存在指定的背景數(shù)據(jù)塊中，函數(shù)塊的程序執(zhí)行結(jié)束后，這些數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。也就是說，函數(shù)編程時(shí)不需要使用數(shù)據(jù)塊，而函數(shù)塊編程時(shí)需要用到數(shù)據(jù)塊，由于有數(shù)據(jù)塊的支持，故可以在函數(shù)塊中編寫更為復(fù)雜的程序。

有時(shí)需要多次調(diào)用同一個(gè)函數(shù)塊，每次調(diào)用都需要生成一個(gè)背景數(shù)據(jù)塊，但是這個(gè)背景數(shù)據(jù)塊中的變量又很少，這樣在項(xiàng)目中就出現(xiàn)了大量的背景數(shù)據(jù)塊碎片，用戶程序中使用多重背景數(shù)據(jù)塊就可以減少背景數(shù)據(jù)塊的數(shù)量。21西門子S7-300/400PLC項(xiàng)目教程項(xiàng)目八液體混合裝置控制設(shè)計(jì)與調(diào)試任務(wù)3組織塊與中斷處理組織塊是CPU的操作系統(tǒng)與用戶程序之間的接口。不同種類的OB啟動(dòng)的時(shí)間不同；啟動(dòng)CPU時(shí)、在循環(huán)或定時(shí)執(zhí)行過程中、出錯(cuò)時(shí)、發(fā)生硬件觸發(fā)時(shí)。組織塊OB都是事件觸發(fā)而執(zhí)行的中斷程序塊，組織塊根據(jù)優(yōu)先級(jí)來執(zhí)行，請(qǐng)注意：并非所有的CPU均可處理STEP7中可用的所有OB。中斷的基本概念12啟動(dòng)組織塊與循環(huán)中斷組織塊中斷的基本概念1中斷處理用來實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊內(nèi)部事件或外部事件的快速響應(yīng)。如果沒有中斷，CPU循環(huán)執(zhí)行組織塊0B1。除了背景循環(huán)中斷組織塊OB90以外，OB1的終端優(yōu)先級(jí)最低，CPU檢測(cè)到中斷源的中斷請(qǐng)求時(shí)，操作系統(tǒng)在執(zhí)行完當(dāng)前程序的當(dāng)前指令（即斷點(diǎn)處）后，立即響應(yīng)中斷。CPU暫停正在執(zhí)行的程序，調(diào)用中斷源對(duì)應(yīng)的中斷程序。在S7-300/400中，中斷用組織塊(OB)來處理。執(zhí)行完中斷程序后，返回被中斷程序的斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行原程序。2啟動(dòng)組織塊與循環(huán)中斷組織塊1.暖啟動(dòng)手動(dòng)暖啟動(dòng)：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位置。自動(dòng)暖啟動(dòng)：?jiǎn)?dòng)時(shí)將復(fù)位過程映像寄存器及非保持的存儲(chǔ)器位，復(fù)位定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。在STEP7中設(shè)置CPU的屬性時(shí)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(dòng)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(gè)初始化程序OB101，自動(dòng)完成熱啟動(dòng)，從上次RUN模式下中斷處繼續(xù)執(zhí)行，不對(duì)計(jì)數(shù)器等復(fù)位。3.冷啟動(dòng)手動(dòng)冷啟動(dòng)：將CPU的模式選擇開關(guān)扳到STOP位置，“STOP”的LED指示燈亮，再扳到MRES位置，STOP指示燈滅1s，亮1s，再滅1s，然后常亮，最后將模式開關(guān)再扳到RUN位置。自動(dòng)冷啟動(dòng)：過程映像區(qū)的所有過程映像數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)器位、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)塊以及有保持功能的器件的數(shù)據(jù)，都被復(fù)位到“0”。如果用戶程序希望在啟動(dòng)后繼續(xù)使用原有的值，也可以選擇不將過程映像區(qū)清“0”。29西門子S7-300/400PLC項(xiàng)目教程項(xiàng)目八液體混合裝置控制設(shè)計(jì)與調(diào)試任務(wù)4液體混合裝置控制設(shè)計(jì)與調(diào)試IO地址分配1234硬件設(shè)計(jì)軟件程序設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí)施5任務(wù)拓展IO地址分配1輸入信號(hào)輸出信號(hào)序號(hào)信號(hào)名稱地址序號(hào)信號(hào)名稱地址1啟動(dòng)按鈕SB1I0.01進(jìn)料泵1Q0.02停止按鈕SB2I0.12進(jìn)料泵2Q0.13模式開關(guān)SA1I0.23出料泵Q0.24低液位檢測(cè)開關(guān)SQ1I0.34混料泵低速Q(mào)0.35中液位檢測(cè)開關(guān)SQ2I0.45混料泵高速Q(mào)0.46高液位檢測(cè)開關(guān)SQ3I0.5

2硬件設(shè)計(jì)3軟件程序設(shè)計(jì)打開CPU模塊屬性，彈出CPU屬性對(duì)話框；在保持存儲(chǔ)器界面中，將“從T0開始的S7定時(shí)器的數(shù)目”設(shè)置為“10”，保存后關(guān)閉該界面。點(diǎn)擊程序塊中添加OB100、FC1、FC2、FC3和FC4；點(diǎn)擊FC4，進(jìn)入函數(shù)FC4的程序編寫界面，編寫復(fù)位程序。進(jìn)入OB100，調(diào)用函數(shù)FC4。這樣在CPU上電后，首先執(zhí)行函數(shù)FC4的復(fù)位程序。 進(jìn)入OB1，編寫調(diào)用各個(gè)函數(shù)的程序。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1為OFF狀態(tài)時(shí)，I0.2常閉觸點(diǎn)閉合，調(diào)用函數(shù)FC1，執(zhí)行配方1程序；當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1為ON狀態(tài)時(shí)，I0.2常閉觸點(diǎn)斷開，經(jīng)過M1.1下降沿檢測(cè)信號(hào)，位寄存器M2.0接通一個(gè)周期。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1為ON狀態(tài)時(shí)，I0.2常開觸點(diǎn)閉合，調(diào)用函數(shù)FC2，執(zhí)行配方2程序；當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1為OFF狀態(tài)時(shí)，I0.2常開觸點(diǎn)斷開，經(jīng)過M1.2下降沿檢測(cè)信號(hào)，位寄存器M2.1接通一個(gè)周期。CPU得電期間，一直調(diào)用函數(shù)FC3，F(xiàn)C3是兩種工藝的公共程序。 當(dāng)M2.0或M2.1接通時(shí)，調(diào)用復(fù)位程序。進(jìn)入函數(shù)FC1，編寫配方1程序。在執(zhí)行完復(fù)位程序后，位寄存器M1.0會(huì)被置位，液位在低液位以下時(shí)，輸入寄存器I0.3的常閉觸點(diǎn)閉合，線圈M4.0閉合并自鎖，位寄存器M1.0會(huì)被復(fù)位。此時(shí)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。按下啟動(dòng)按鈕SB1，進(jìn)料泵M1啟動(dòng)運(yùn)行，液位增加。當(dāng)SQ2檢測(cè)到達(dá)中液位時(shí)，進(jìn)料泵M2啟動(dòng)運(yùn)行運(yùn)行，液位加速上升，同時(shí)混料泵M4開始低速運(yùn)行。當(dāng)SQ3檢測(cè)到達(dá)高液位時(shí)，進(jìn)料泵M1、M2均關(guān)閉，液位不再上升，同時(shí)混料泵M4開始高速運(yùn)行。持續(xù)5秒后M4停止，然后出料泵M3開始運(yùn)行，液位開始下降。當(dāng)SQ1檢測(cè)低于低液位時(shí)，出料泵M3電機(jī)停止。進(jìn)入函數(shù)FC2，編寫配方2程序。在執(zhí)行完復(fù)位程序后，位寄存器M1.0會(huì)被置位，液位在低液位以下時(shí)，輸入寄存器I0.3的常閉觸點(diǎn)閉合，線圈M5.0閉合并自鎖，位寄存器M1.0會(huì)被復(fù)位。此時(shí)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。按下SB1，進(jìn)料泵M1啟動(dòng)運(yùn)行，進(jìn)料泵M2也啟動(dòng)運(yùn)行，液位增加。當(dāng)SQ2檢測(cè)到達(dá)中液位