电气控制与S7-1200 PLC应用技术教程课件-S7-1200 PLC的用户程序结构

S7-1200PLC的用户程序结构提纲电气控制与S7-1200应用技术教程2函数和函数块组织块交叉引用函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程3函数（Function，FC）和函数块（Functionblock，FB）是用户编写的子程序，它们包含完成特定任务的程序。FC和FB有与调用它的代码块交互信息的输入、输出接口参数，执行完FC和FB后，将执行结果返回给调用它的代码块。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程4函数函数FC主要用于进行一些运算，没有专用存储区，在FC执行结束后所有内部数据空间将全部释放。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程5函数函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程6函数注意：在函数接口区中定义的这些变量都只能在函数所在块内使用，都属于局部变量。程序编辑器自动地在局部变量的前面添加#号，例如#in1。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程7函数图8-3函数FC在OB1中的调用在OB1中对函数FC1进行了调用，方框外面的参数是实参。程序编辑器自动地在全局变量的符号地址两边添加双引号，例如“Tag_1”。注意：调用函数时，Output和InOut不能用常数来作实参。只有Input的实参能设置为常数。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程8函数函数FC除了像上面那样作为处理一个复杂的运算的子程序外，还可以将函数FC作为子程序被OB1调用，使得整个程序更加结构化。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程9函数块函数块FB是用户编写的有自己的存储区（背景数据块）的代码块。每次调用FB时，都需要指定一个背景数据块。函数块FB的输入、输出参数和静态局部数据（Static）用指定的背景数据块保存，函数块执行完后，背景数据块中的数值不会丢失。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程10函数块去掉FB1“优化的块访问”属性。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程11函数块UDT用户自定义数据类型“Motor”，“Motor”的定义如图所示。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程12函数块FB1函数块的接口区变量定义m是“Motor”类型变量，T0_IDB是IEC_TIMER类型变量，用来作IEC定时器的背景数据块。还定义了一个Input参数“制动时间”，Time数据类型。图8-7函数块FB1接口区变量定义函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程13函数块图8-8函数块FB1的梯形图程序函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程14函数块注意：

在FB中，IEC定时器的背景数据块如果指定FB外的一个固定的数据块，在同时多次调用FB1时，该固定的定时器背景数据块将会被同时用于两处或多处，程序运行将会因共用背景数据块而出错。这里通过在FB1接口区中定义IEC_TIMER的静态变量“T0_IDB”，用它提供FB1中所用定时器的背景数据。每次调用FB1时，在FB1不同的背景数据块中，都有保存定时器背景数据的存储区“T0_IDB”。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程15函数块注意：

在编写梯形图中的TOF定时器时，会弹出“调用选项”对话框，用来选择TOF定时器背景数据块的类型，注意这里需要选择“多重实例”->“#T0_IDB”选项，并“确定”。也即使用FB1数据块的IEC_TIMER类型变量“T0_IDB”保存定时器TOF的背景数据。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程16函数块OB1代码块中对上面定义的FB1进行两次调用。在出现的如图8-10所示的“调用选项”对话框中，输入背景数据块的名称，这里取系统默认名称。单击“确定”按钮，自动生成FB1的背景数据块。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程17函数块程序的仿真调试可以通过“监控表”进行：函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程18函数块函数块中定义的Static类型的UDT变量与PLC软元件进行映射：图8-13新建用于映射的FC图8-14用于映射的PLC变量函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程19函数块图8-15FC中编写的SCL映射代码函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程20函数块打开“Main[OB1]”代码块，在代码块中增加“Mapping”映射函数的调用，OB1梯形图程序如图所示。图8-16OB1中增加Mapping映射FC的调用函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程21函数块添加映射代码程序的仿真调试可以通过“监控表”进行图8-17添加映射后的监控表调试程序函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程22函数块总结： 1.FB接口区的参数类型与FC相比，新增了Static型数据；2.FB通过定义Static的UDT类型变量，而不是Input、Output类型变量，可以减少调用FB时因配置参数传递而带来的大量额外工作。至于Static的UDT类型变量与PLC的I点、Q点、M点映射可以通过新建一个FC，在FC中通过SCL语言进行映射；3.FB中使用定时器时，在FB的Static型数据中定义IEC_TIMER型变量，并将其作为定时器的背景数据，也即多重背景。多重背景使得多次调用相同FB时，各个FB中的定时器的背景数据被包含在它们所在FB的背景数据块中，从而避免使用FB外的一个固定的DB作背景数据块，也即单个实例，所带来的相同FB被多次调用时定时器因共享同一背景数据块而产生的严重冲突。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程23函数块的多重背景函数块“电动机控制FB1”使用的是单个实例。因此在两次调用FB1时在“程序块”目录下生成了两个背景数据块“电动机控制_DB[DB1]”和“电动机控制_DB_1[DB2]”。试想，如果一个程序需要控制一百台电机或者更多的电机，那“程序块”目录下的背景数据块也会生成一百个甚至更多，整个“程序块”的目录将十分庞大，不便于管理，因此这里提出多重实例，也叫多重背景的方式。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程24函数块的多重背景打开“添加新块”对话框，单击其中的“函数块”按钮，FB默认的编号为2，默认的语言为LAD，设置函数块名称为“多台电动机控制”，单击“确定”按钮，在项目树中生成FB2。去掉FB2“优化的块访问”属性。打开FB2，在函数块的接口区定义2个数据类型为“电动机控制”的Static类型变量“1号电动机”和“2号电动机”。每个Static类型变量将用作FB1调用时的背景数据，相当于在FB2中定义了FB1的2个背景数据。以此类推，如果在FB2中要控制一百台电机，那就可以在FB2中定义一百个数据类型为“电动机控制”的Static类型变量，这时可以通过数组的方式进行定义。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程25函数块的多重背景注意：FB2接口区中Static类型变量的数据类型是“电动机控制”。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程26函数块的多重背景接下来在FB2代码块中对FB1进行两次或多次调用。注意第一次调用FB1时，这里需要选择“多重实例”->#"1号电动机"（或#电动机数组[0]）选项，并“确定”，第二次调用FB1时，这里需要选择“多重实例”->#"2号电动机"（或#电动机数组[1]）选项，并“确定”，以此类推。因FB2中存在多个背景数据，故也称为多重背景或多重实例。使用多重背景后“程序块”的目录结构清晰，不会因多次调用FB1而生成多个背景数据块。函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程27函数块的多重背景函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程28函数块的多重背景图8-21函数块FB2调用选项对话框函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程29函数块的多重背景图8-22OB1中调用FB2函数和函数块电气控制与S7-1200应用技术教程30函数块的多重背景图8-23用于映射的PLC变量表和函数Mapping中的SCL映射代码组织块电气控制与S7-1200应用技术教程31程序循环OB程序循环OB在CPU处于RUN模式时，周期性地循环执行。可在程序循环OB中放置控制程序的指令或调用其它功能块（FC或FB）。主程序（Main）为程序循环OB，要启动程序执行，项目中至少有一个程序循环OB。操作系统每个扫描周期调用该程序循环OB一次，从而启动用户程序的执行。S7-1200允许使用多个程序循环OB，按OB的编号顺序执行。OB1是新建工程时默认生成的，其它程序循环OB的编号必须大于或等于123。程序循环OB的优先级为1，可被高优先级的组织块中断；程序循环执行一次需要的时间即为程序的循环扫描周期时间。最长循环时间缺省设置为150ms。如果您的程序超过了最长循环时间，操作系统将调用OB80（时间故障OB)；如果OB80不存在，则CPU停机。例如：在循环组织块OB123中调用FC1。具体实现过程如下：组织块电气控制与S7-1200应用技术教程32程序循环OB组织块电气控制与S7-1200应用技术教程33程序循环OB组织块电气控制与S7-1200应用技术教程34程序循环OB组织块电气控制与S7-1200应用技术教程35时间中断OB时间中断OB用于在时间可控的应用中定期运行一部分用户程序，可实现在某个预设时间到达时只运行一次；或者在设定的触发日期到达后，按每分/小时/天/周/月等周期运行。只有在设置并激活了时间中断，且程序中存在时间中断组织块的情况下，才能运行时间中断。时间中断OB的默认编号是10。与时间中断OB10相关的指令：SET_TINTL（设置时间中断）、CAN_TINT（取消时间中断）、ACT_TINT（激活时间中断）和QRY_TINT（查询时间中断状态），这些指令的位置在指令列表的“扩展指令”->“中断”->“时间中断”。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程36时间中断OB例如：从设定时间开始每分钟执行时间中断OB10，每调用一次OB10将MD200加1。具体实现过程如下：1、按如下步骤创建时间中断OB10。如图8-27所示。2、OB10中编程，当触发时间中断时执行OB10，将MD200加1。如图8-28所示。3、OB1中编程，设置时间中断、激活时间中断、取消时间中断、查询时间中断。如图8-29所示。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程37时间中断OB图8-27创建时间中断OB10组织块电气控制与S7-1200应用技术教程38时间中断OB图8-28OB10中编程组织块电气控制与S7-1200应用技术教程39时间中断OB图8-29OB1中编程组织块电气控制与S7-1200应用技术教程40延时中断OBPLC的普通定时器的工作过程与扫描工作方式有关，其定时精度较差。如果需要高精度的延时，应使用延时中断。延时中断OB在经过一段指定的时间延时后，才执行相应的延时中断OB中的程序。可以通过在OB1中调用“SRT_DINT”指令启动延时中断OB。在使用“SRT_DINT”指令编程时，需要提供延时中断OB号、延时时间，当到达设定的延时时间，操作系统将启动相应的延时中断OB；当启动延时中断后，在延时时间到达之前，也可以通过“CAN_DINT”指令取消已启动的延时中断，同时还可以使用“QRY_DINT”指令查询延时中断的状态。这些指令的位置在指令列表的“扩展指令”->“中断”->“延时中断”中。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程41延时中断OB例如：当M0.0由1变0时，延时5s后启动延时中断OB20，将Q0.0置位。具体实现过程如下：1、按如下步骤创建延时中断OB20。如图所示。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程42延时中断OB2、打开OB20，在OB20中编程，当延时中断执行时，置位Q0.0。如图8-32。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程43延时中断OB3、在OB1中编程调用“SRT_DINT”指令启动延时中断；调用“CAN_DINT”指令取消延时中断；调用“QRY_DINT”指令查询中断状态。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程44延时中断OB4、测试结果：当M0.0由1变0时，延时5s后执行延时中断OB20，可看到PLC输出点Q0.0指示灯亮；当M0.0由1变0时，在延时的5s到达之前，如果M0.1由0变1则取消延时中断，OB20将不会执行。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程45循环中断OB循环中断OB在经过一段固定的时间间隔后执行循环中断OB中的程序。S7-1200在创建循环中断OB时设定固定的间隔扫描时间。可以使用“SET_CINT”指令设置循环中断的间隔扫描时间；使用“QRY_CINT”指令查询循环中断的状态。这些指令的位置在指令列表的“扩展指令”->“中断”->“循环中断”中。循环中断OB的默认编号为30。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程46循环中断OB例如：运用循环中断，使Q0.0点500ms输出为1，500ms输出为0，即实现周期为1s的方波输出。具体实现过程如下：1、按如下步骤创建循环中断OB30，这里将循环时间设置成500ms。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程47循环中断OB2、OB30中编程如下图，当循环中断执行时，Q0.0以方波形式输出。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程48循环中断OB3、在OB1中编程调用“SET_CINT”指令，可以重新设置循环中断时间间隔，例如：CYCLE=1s（即周期为2s）。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程49循环中断OB4、测试结果：程序下载后，可看到CPU的输出Q0.0指示灯0.5s亮，0.5s灭交替切换；当M100.0由0变1时，通过“SET_CINT”将循环间隔时间设置为1s，这时，可看到CPU的输出Q0.0指示灯1s亮，1s灭交替切换。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程50硬件中断OB硬件中断OB在发生相关硬件事件时执行，可以快速的响应并执行硬件中断OB中的程序（例如立即停止某些关键设备）。硬件中断事件包括内置数字输入端的上升沿和下降沿事件以及HSC（高速计数器）事件。当发生硬件中断事件，硬件中断OB将中断正常的循环程序而优先执行。S7-1200可以在硬件配置的属性中预先定义硬件中断事件。硬件中断OB的编号默认为40起始。与硬件中断OB相关的指令功能：“ATTACH”将硬件中断事件和硬件中断OB进行关联；“DETACH”将硬件中断事件和硬件中断OB进行分离。这些指令的位置在指令列表的“扩展指令”->“中断”中。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程51硬件中断OB例如：当硬件输入I0.0上升沿时，触发硬件中断OB40（执行累加程序），当硬件输入I0.1上升沿时，触发硬件中断OB41（执行递减程序）。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程52硬件中断OB1、按如下步骤创建硬件中断OB40，同样的方法创建OB41。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程53硬件中断OB2、OB40中编程如下图，当硬件输入I0.0上升沿时，触发硬件中断执行MW200加1。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程54硬件中断OB3、OB41中编程如下图，当硬件输入I0.1上升沿时，触发硬件中断执行MW200减1。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程55硬件中断OB4.在CPU属性窗口中关联硬件中断事件，分别将I0.0和OB40关联，I0.1和OB41关联。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程56硬件中断OB5、测试结果：硬件中断只能在物理PLC上进行测试，不能仿真。程序下载后，在监控表中查看MW200的数据。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程57诊断错误、插拔中断、机架或站故障用户在写程序时由于没有考虑到现场很多因素，导致写的程序，有可能进入死循环的状态，当出现这种错误时就会启用诊断错误OB82。如果程序在编写的时候没有建立OB82这个组织块，PLC将会停机。除了程序错误，还有硬件错误，比如某个模块烧了、模块通道出现短路、超出模块测量上下限等都会产生诊断错误，调用OB82。用户可以在OB82里写一些跟安全生产相关的保护程序，防止产生严重的事故，如紧急关掉一些设备，阀门等。用户搭建分布式IO的时候，有些设备比较低端，是不支持热插拔的，一旦在运行时插拔这类模块，如果没有插拔中断OB83的话，同样会导致PLC停机。为了保证整个系统能连续稳定的运行，需要在PLC程序中创建一个OB83组织块，即使是空的。当CPU检测到分布式机架或站出现故障或发生通信丢失时，如果用户没有在PLC程序中创建机架或站故障OB86，会导致PLC停机。为了保证整个系统能连续稳定的运行，也需要在PLC程序中创建一个OB86组织块，即使是空的。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程58诊断错误、插拔中断、机架或站故障提示：实际中，一些设备厂家，为了降低PLC停机给公司带来的人员现场维护成本的增加，程序里会调用一个空的OB82、OB83、OB86，即使里面没有代码，就可以保证我们的程序不会因为OB82、OB83、OB86的错误导致PLC的停机。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程59启动OB启动OB用于系统初始化，CPU从STOP切换到RUN时，执行一次启动OB。执行完后，才执行主“程序循环”OB1。启动OB默认的是OB100，一般只需要一个启动组织块。组织块电气控制与S7-1200应用技术教程60启动OB例如：在启动OB100中无条