PLC程序家族的故事

1、PLC程序家族的故事        1程序家族有哪些成员？    PLC的控制程序一般由主程序、子程序和中断程序组成。西门子的S7-300/400将子程序分为功能（Function，或称为函数）和功能块（Function Block）。    在每一个扫描循环周期，CPU都要调用一次主程序，用户程序必须有一个并且只能有一个主程序。小型控制系统可以只有主程序。    中断程序用于快速响应中断事件。在中断事件发生时，CPU将停止执行当时正在

2、处理的程序或任务，去执行用户编写的中断程序。执行完中断程序后，继续执行被暂停执行的程序或任务。    2哪些情况需要使用子程序？    当系统规模很大、控制要求复杂时，如果将全部控制任务放在主程序中，主程序将会非常复杂，既难以调试，也难以阅读。使用子程序可以将程序分成容易管理的小块，使程序结构简单清晰，易于调试、查错和维护。    子程序也可以用于需要多次反复执行相同任务的地方，只需要编写一次子程序，别的程序在需要的时候多次调用它，而无需重写该程序。    3怎样调用子程序？

3、    主程序可以调用子程序，子程序也可以嵌套调用别的子程序。嵌套调用的层数是有限制的，例如S7-200的最大嵌套深度为8级。    执行完子程序后，返回调用它的程序中的调用指令的下一条指令。    4每个扫描周期都会执行子程序吗?     子程序的调用可以是有条件的，在被调用期间，每个扫描周期都要执行一次被调用的子程序。调用条件不满足时不会执行子程序中的指令，因此使用子程序可以减少扫描循环时间。    5停止调用子程序后，子程序中的线

4、圈处于什么状态？    停止调用子程序后，不再执行子程序中的指令。子程序中线圈对应的编程元件如果没有受到别的程序的控制，将保持子程序最后一次执行后的状态不变。即使控制这些线圈的触点的状态变化，该线圈对应的元件的状态也不会变化，因为这时根本就没有执行子程序中的指令。    6怎样实现子程序的无条件调用？    有的PLC的子程序调用指令不能直接接到左侧的垂直“电源”线上，需要通过触点电路来控制是否调用子程序，即子程序的调用是有条件的。可以用一直为ON的特殊位元件（例如S7-200的SM0.0或FX系列的M8

5、000）的常开触点来实现子程序的无条件调用。      不同品牌的PLC的子程序大致可以分为两种，一种子程序没有输入、输出参数和局部变量，另一种则有。       1什么是全局变量和局部变量？        以西门子的S7-200为例，输入I、输出Q、变量存储器V、内部存储器位M、定时器T、计数器C等属于全局变量，可以在符号表中为全局变量定义符号名。     

6、;  程序组织单元(Program Organizational Unit)简称为POU，包括主程序、子程序和中断程序。每个POU均有自己的64字节局部变量，局部变量用L(Local)来表示，局部变量只能在它所在的POU中使用。与此相反，全局变量可以在各POU中使用。       2局部变量有哪些类型？       子程序可以使用下列局部变量：       1) TEMP (临时变量)是

7、暂时保存在局部数据区中的变量。只有在执行该POU时，定义的临时变量才被使用，POU执行完后，不再保存临时变量的数值。主程序和中断程序的局部变量表中只有TEMP变量。       2) IN(输入参数)由调用它的POU提供的传入子程序的输入参数。       3) OUT(输出参数)是子程序的执行结果，它被返回给调用它的POU。       4) IN_OUT(输入_输出参数)的初始值由调用它的PO

8、U传送给子程序，并用同一变量将子程序的执行结果返回给调用它的POU。       主程序和中断程序的局部变量表中只有临时变量TEMP。       3子程序的输入、输出参数有什么作用？       具有输入、输出参数和局部变量的子程序易于实现结构化编程，对于长期生产同类设备或生产线的厂家尤为有用。编程人员为设备的各部件或工艺功能编写了大量的通用的子程序。即使不知道子程序的内部代码，只要知道子程序的功能和输入

9、、输出参数的意义，就可以用它们快速“组装”出满足不同的用户要求的控制程序。就好像可以用数字集成电路芯片组成复杂的数字电路一样。       如果子程序没有输入、输出参数，这种子程序没有明确的软件接口，使用起来很不方便。       4局部变量有什么优点？       1) 子程序如果没有局部变量，它和调用它的程序之间只能通过全局变量来交换数据，子程序内部也只能使用全局变量。将它移植到别的项目时，需要对各POU使用的全

10、局变量作统一安排，以保证不会出现地址冲突。当程序很复杂，子程序很多时，这种地址分配是很花时间的。       如果子程序有局部变量，并且在子程序中只使用局部变量，不使用全局变量，因为与其他POU没有地址冲突，不作任何改动，就可以将子程序移植到别的项目中去。       为了减少移植子程序的工作量，在子程序中应尽量避免使用全局变量和全局符号。       2) 如果使用局部变量表中的临时变量（TEMP），同一

11、片物理存储器可以在不同的程序中重复使用。    下面以S7-200为例，介绍子程序的编程和调用的过程。    1创建子程序    生成项目时，自动生成一个子程序。打开程序编辑器，执行“编辑”菜单中的命令“插入”“子程序”，将自动生成和打开新的子程序。    2生成局部变量    名为“模拟量计算”的子程序如下图所示，在该子程序的局部变量表中，定义了3个输入（IN）参数，一个输出（OUT）参数，和名为“暂存1”的临时（TEMP）变量。局部变量表最左

12、边的一列是自动分配的每个变量在局部存储器（L）中的地址。     3编写子程序的梯形图    局部变量表的下面是程序区（见上图），输入参数“转换值”是来自模拟量输入模块的与模拟量成正比的转换值，输出参数“模拟值”是计算出的对应的模拟量（例如压力、温度等）的工程值。子程序中变量名称前的“#”表示该变量是局部变量，它是编程软件自动添加的，输入局部变量时不用输入“#”号。特殊存储器位SM0.0的常开触点总是闭合。    4子程序的调用    可以在主程序、其他子程序或中断

13、程序中调用子程序，调用子程序时将执行子程序中的指令，直至子程序结束，然后返回调用它的程序中该子程序调用指令的下一条指令之处。    创建子程序后，在上图左边指令树最下面的“调用子程序”文件夹中自动生成刚创建的子程序“模拟量计算”对应的图标。    在梯形图程序中插入子程序调用指令时，首先打开主程序，显示出需要调用子程序的网络。打开指令树最下面的“调用子程序”文件夹，用鼠标左键按住需要调用的子程序图标，将它“拖”到程序编辑器中需要的位置。放开左键，子程序块便被放置在该位置。    子程序方框中左边的“转换值

14、”等是在子程序“模拟量计算”的变量声明表中定义的输入参数，右边的“模拟值”是输出参数。它们被称为子程序的形式参数，简称为形参，形参在子程序内部的程序中使用。调用子程序时，需要为每个形参指定实际的参数（简称为实参），例如为形参“转换值”指定的实参为模拟量输入字AIW2（见上图）。    子程序调用指令中的实参的有效操作数为存储器地址、常量、全局符号和调用指令所在的POU中的局部变量，不能指定被调用子程序中的局部变量。    CPU调用子程序时，输入参数被复制到子程序的局部存储器，子程序执行完后，从局部存储器复制输出参数到指定的输出参数地

15、址。    西门子S7-300/400的子程序分为功能（Function）和功能块（Function Block）。    1功能（FC）     功能是用户编写的没有固定的存储区的程序块，其临时变量存储在局部数据堆栈中，功能执行结束后，不再保存这些数据。可以用共享数据区来存储那些在功能执行结束后需要保存的数据。    功能与S7-200的子程序的局部变量基本上相同（见下图）。与S7-200的子程序相比，其局部变量多了个返回值（RET_VAL）。返回值实际上属于输出参数。 &

16、#160;  1中断与中断程序    有很多PLC内部或外部的事件是随机发生的，例如外部开关量输入信号的上升沿或下降沿、通信事件、高速计数器的当前值等于设定值和定时中断等，事先并不知道这些事件何时发生，但是它们出现时需要尽快地处理它们，PLC用中断来快速处理上述事件。    例如电力系统出现故障时，可能引发多个断路器相继跳闸。为了分析故障的起因，需要及时准确记录事故发生的时间。可以用硬件中断来完成这一任务。    由于PLC的扫描工作方式，普通定时器的定时误差很大，定时时间到了也不能马上去处理要

17、作的事情。可以用定时中断来实现高精度定时，在定时时间到时CPU自动调用定时中断程序。    在出现一个中断事件时，当前正在执行的程序在当前指令执行完后被停止执行(被中断)，操作系统将会调用一个用户编写的分配给该事件的中断程序(S7-300/400称为组织块)。中断程序被执行完后，被暂停执行的程序将从被中断的地方开始继续执行。这一过程不受PLC扫描工作方式的影响，因此使PLC能迅速响应中断事件。换句话说，中断程序不是在每次扫描循环中处理，而是在需要时才被及时地处理。    2中断的优先级    中断事件有不

18、同的优先级，高优先级的中断程序可以中断低优先级的中断程序。    如果在执行中断程序时，又检测到一个中断请求，CPU将比较两个中断源的中断优先级。如果优先级相同，按照产生中断请求的先后次序进行处理。如果后者的优先级比正在执行的中断源的优先级高，将中止当前正在处理的中断程序，改为调用较高优先级的中断源的中断程序，这种处理方式称为中断程序的嵌套调用。    3中断的控制    不是所有的用户都需要PLC的中断功能，用户一般也不需要处理所有的中断事件，因此允许用户用指令来控制是否需要中断和需要哪些中断。    S7-200的中断允许指令EI允许处理中断事件。至于需要处理哪些中断事件，需要单独设置。禁止中断指令DI禁止处理所有的中断事件。    S7-200进入RU