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德國制造: 現(xiàn)貨               聯(lián)   系   人： 黃勇《黃工》        24小時聯(lián)系手機(jī)：  13701633515
全新原裝: 參數(shù)
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西門子S7-200子程序，多次調(diào)用的“怪”現(xiàn)象

在S7-200編程中，子程序想必大家都用過，使用子程序可以更好地組織程序結(jié)構(gòu)，便于閱讀和調(diào)試，也可以縮短程序代碼。但是使用子程序也有一些需要注意的地方，除了子程序在同一周期內(nèi)被多次調(diào)用時，不能使用上升沿、下降沿、定時器和計數(shù)器之外，還有子程序中局部變量的特點，在編程多次調(diào)用帶參數(shù)子程序時要特別注意。下面就是前些天熱線上遇到的一個Case，非常有代表性，在這里跟大家分享。
E：您好，西門子技術(shù)支持。
C：您好，我想問下，200子程序是不是多次調(diào)用時會不好使？
E：不會啊，您是不是在子程序里使用了沿指令或者定時器？
C：沒有啊，我就編了一句很簡單的開關(guān)程序，開關(guān)閉合，線圈導(dǎo)通，然后主程序里調(diào)用了兩次這個子程序，結(jié)果第一個I點閉合了，兩個Q點都導(dǎo)通了。
E：（心里活動：看來是和子程序的局部變量有關(guān)了，估計客戶程序邏輯有問題）那請您描述一下您的子程序吧，我?guī)湍�看看�?/span>
于是客戶描述了一下自己的程序，大致了解了之后告知客戶我這邊測試下，稍后回復(fù)。
客戶的程序是這樣的：
子程序：是個常見的自保持邏輯，接口參數(shù)如紅框所示。

圖. 01
主程序：調(diào)用了兩次上面的子程序，實現(xiàn)I0.0和I0.1控制Q0.0的閉合和斷開，I0.2和I0.3控制Q0.1的閉合和斷開。

圖. 02
那么在線測試下程序執(zhí)行情況，發(fā)現(xiàn)果然如客戶所描述的，I0.0為1后，Q0.0和Q0.1都為1了。見下圖.03所示。而如果閉合I0.2，則Q0.0和Q0.1都斷開。

圖. 03
為什么會這樣呢？首先我們先明確子程序局部變量的特點。局部變量的變量類型分為四種：IN，IN_OUT，OUT和TEMP，局部變量存儲區(qū)是在子程序調(diào)用時開辟的，子程序調(diào)用完成，局部變量占用的存儲空間釋放。
我們來分析下客戶的子程序。
在主程序第一次調(diào)用子程序時，如果I0.0為1，I0.1為0，它們將自身值分別傳給輸入局部變量#AA和#BB，子程序中程序邏輯執(zhí)行如下圖.04所示。此時局部變量#CC值為1，子程序完成，#CC將值傳送到輸出參數(shù)Q0.0上，使其置1。根據(jù)局部變量的特點，子程序第一次調(diào)用完成后，局部變量存儲區(qū)釋放。

圖.04

那么當(dāng)主程序第二次調(diào)用該子程序時，開辟臨時存儲空間，但是此時的存儲空間與第一次調(diào)用時開辟的不一定一致�？墒�，也有可能由于程序簡單，仍然使用第一次調(diào)用時占用的存儲空間。如果這種情況發(fā)生了，那么第一次調(diào)用時已經(jīng)將#CC的L0.2置了1，而此值依舊存在，那么第二次調(diào)用時雖然輸入?yún)��?shù)I0.2和I0.3為0 ，但是#CC（L0.2）為1，由于客戶的子程序邏輯有自保持部分，所以最后L0.2的邏輯結(jié)果仍然是1。子程序完成后，#CC將值傳送到輸出參數(shù)Q0.1上，使其置1。所以就會出現(xiàn)客戶反映的那種問題。
那么該如何避免這種情況呢？
大家是否還記得剛剛介紹局部變量參數(shù)類型時除了IN, OUT類型外，還有一種類型叫IN_OUT，這種類型的參數(shù)是先讀入，然后再寫出，這里我們就可以利用它的特點解決上面的問題。
下面對子程序的參數(shù)進(jìn)行修改，將原先的#CC變量類型改為IN_OUT。如下圖所示：

圖.05
主程序結(jié)構(gòu)不變，如下所示，可以看到由于#CC的類型是IN-OUT，它在子程序塊的接口位置也轉(zhuǎn)到了左側(cè)輸入側(cè)。

圖.06
下面再次將I0.0置1，其他輸入都為0，監(jiān)控程序狀態(tài)，如圖.07所示，可以看到只有Q0.0為1，Q0.1狀態(tài)為0。而如果將I0.1置1， Q0.0被復(fù)位，Q0.1還是0，這樣就符合客戶的控制要求了。

圖.07
同樣，如果只給I0.2置1，那么也只有Q0.1會亮，不會再影響Q0.0。
了解了IN_OUT類型變量的特點，就不難分析以上的結(jié)果。因為每次調(diào)用子程序時，局部變量#CC都會先去讀取輸入?yún)��?shù)Q0.0或Q0.1的狀態(tài)，所以即使兩次調(diào)用子程序時，#CC變量使用的同一區(qū)域，該區(qū)域的值也會在開始被Q點的狀態(tài)所修改，就不存在兩次調(diào)用相互影響的情況了。
另外，如果在子程序一開始就添加一條指令，對局部變量#CC進(jìn)行賦初值（如圖.08），也可以避免臨時變量區(qū)數(shù)值不定的問題，您可以嘗試測試下。

圖.08
所以，在編寫200子程序時要特別注意局部變量的特點，一旦出現(xiàn)多次調(diào)用不正常的情況，就可以從局部變量的特點出發(fā)分析，看看是不是存在隱患。善加利用IN_OUT變量也許可以解決許多問題。

西門子PLC有源導(dǎo)軌

一.SIEMENS   PLC控制系統(tǒng)關(guān)于熱插拔功能的定義：
    1．帶電插拔模塊時，確保不造成模塊的硬件損壞；
    2．帶電插拔模塊時，CPU不停機(jī)，并產(chǎn)生報警；
    3．帶電插拔模塊時，該模塊I/O通道的數(shù)值保持不變，而其他模塊的運行不受影響；
    4．帶電插拔模塊時，CPU中觸發(fā)中斷組織塊或通過DP診斷程序塊，得到模塊拔出或插入的事件信息，在用戶程序或中斷組織塊OB**中進(jìn)行相應(yīng)控制邏輯和I/O通道的處理；
二.SIEMENS的PLC控制系統(tǒng)中：
   1. S7-200系列PLC不支持熱插拔功能；
   2. S7-300 CPU直接帶I/O模塊的方式不支持熱插拔；
   3. S7-300作為PROFIBUS DP主站下掛DP從站ET200M、ET200S、ET200iS，支持熱插拔功能；（ET200M作從站時需要使用有源總線底板，如下說明）
   注：采用S7-300作為主站的軟冗余系統(tǒng)無法實現(xiàn)熱插拔全部功能，不具備以上所列第3，4條目中的功能。當(dāng)您將ET200M從站上的模塊拔出時，CPU 不停機(jī)，主CPU、備用CPU上的SF燈亮，BUSF燈閃爍，ET200M從站上的2塊IM153-2模塊的SF燈亮，BF燈閃爍，該ET200M從站上所有模塊的I/O值被清0，S7-300主站失去對該ET200M從站的控制能力。當(dāng)您再次將模塊插入到ET200M站上時，系統(tǒng)從主CPU切換到備用 CPU，SF、BUSF、BF燈熄滅，軟冗余系統(tǒng)重新回到正常運行狀態(tài)。
   若要在軟冗余系統(tǒng)中實現(xiàn)熱插拔的4項功能，必須使用S7-400作為軟冗余系統(tǒng)的主站。
   4. S7-400作為PROFIBUS DP主站下掛DP從站ET200M、ET200S、ET200iS，支持熱插拔功能；（ET200M作從站時需要使用有源總線底板，如下說明）
   5.S7-400 CPU直接帶I/O模塊的方式支持熱插拔。
    S7-400系統(tǒng)由于很好的電磁兼容性和抗沖擊、耐震動性能，因而能最大限度的滿足各種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，模板能夠帶電插、拔，當(dāng)S7-400機(jī)架上插入或取出模板時，都會在CPU中產(chǎn)生一個中斷信息，供客戶在用戶程序中對模板更換的動作進(jìn)行相應(yīng)的處理。
三. ET200M的有源總線底板配置與說明：
    ET200M是在工業(yè)現(xiàn)場經(jīng)常使用的PROFIBUS DP分布式從站，一個ET200M從站一般由導(dǎo)軌（S7-300系列通用導(dǎo)軌）、IM153接口模塊、若干塊S7-300系列的模塊（PS電源模塊、I/O模塊、CP通訊模塊、FM功能模塊）組成：

    這樣的ET200M從站是不支持熱插拔功能的。為了實現(xiàn)ET200M從站的熱插拔功能，我們需要對ET200M的硬件配置進(jìn)行一些調(diào)整，通用導(dǎo)軌更換成帶有有源總線模板的導(dǎo)軌，下圖向您展示了1個有源總線導(dǎo)軌和5個有源總線模板組裝后的情形：
 

下圖比對了有源總線導(dǎo)軌與S7-300通用導(dǎo)軌的區(qū)別
 

下圖展示有源總線導(dǎo)軌、有源總線模板和2個IM153-2接口模塊組裝后的情形：
 

STEP1：在STEP7的硬件組態(tài)窗口的PROFIBUS DP目錄中選擇相應(yīng)IM153模塊，可以看出該模塊支持“module exchange in opration”（熱插拔）；
STEP2：將IM153模塊拖到PROFIBUS總線上；
STEP3：選擇I/O模塊，插入到ET200M站的各個槽位中；
STEP4：雙擊ET200M站，打開屬性窗口，選中“Replace modules during operation“(熱插拔)選項；
STEP5：屬性窗口中提供了ET200M站熱插拔功能所需的有源總線導(dǎo)軌的訂貨號；
STEP6：屬性窗口中提供了該型號IM153，插入的I/O模塊對應(yīng)使用的有源總線底板的訂貨號；
除了以上的硬件組態(tài)之外，還要向S7-400中下載OB82、OB83、OB84、OB85、OB86、OB87、OB121、OB122等組織塊。當(dāng)ET200M從站上進(jìn)行模塊的熱插拔時，中斷組織塊OB83 ，OB85，OB122被調(diào)用。
    如果你采用S7-300 CPU 或 CP 342-5作為DP主站，那么您只能夠通過安裝GSD文件的方式將IM153模塊組態(tài)成DP從站，并雙擊IM153，打開它的屬性窗口，進(jìn)行設(shè)置。否則您在STEP7的硬件組態(tài)窗口中直接將PROFIBUS DP目錄ET200M文件夾下IM153模塊掛在PROFIBUS總線上，如下圖：
 

     從上圖可以看出，當(dāng)你從右側(cè)的PROFIBUS DP樹型目錄中將IM153-2模塊拖到PROFIBUS總線上后，雙擊點開IM153的屬性，“Repalce modules during operation”(熱插拔功能)選項為灰色，所以在這種方式下，無法實現(xiàn)熱插拔的全部功能，只能實現(xiàn)第1、2兩條，不能實現(xiàn)第3、4條功能。
 

添加IM153-2模塊到PROFIBUS總線上，設(shè)置熱插拔選項
 

設(shè)置IM153-1模塊的熱插拔功能選項
除了以上的硬件配置之外，還要向S7-300的CPU中下載OB82、OB86、OB121、OB122等組織塊,才能保證當(dāng)您在ET200M站上進(jìn)行模塊熱插拔時，S7-300的CPU保持運行，而ET200M站上其他模塊的工作不受影響。同時，當(dāng)您進(jìn)行ET200M站上模塊的拔出或插入，系統(tǒng)都會調(diào)用 OB82、OB86，您可以獲取OB86和OB82中的參數(shù)返回值，得知什么時間是哪一個主站下的哪一個從站上的模塊被插拔, 您可以根據(jù)系統(tǒng)控制邏輯的需要，在組織塊OB82，OB86中編寫用戶程序，調(diào)整I、O的數(shù)值，確保進(jìn)行模塊熱插拔時，生產(chǎn)機(jī)構(gòu)處于安全運行狀態(tài)。
您可以在S7-300的用戶程序中循環(huán)調(diào)用SFC13（DP總線診斷功能塊），不斷獲取DP網(wǎng)絡(luò)的診斷信息，當(dāng)ET200M從站上進(jìn)行模塊的熱插拔時，可以從SFC13的返回數(shù)據(jù)（在DB塊中）獲取插拔模塊的信息，在用戶程序中對返回的診斷信息進(jìn)行判斷、評估后，進(jìn)行相應(yīng)的邏輯控制和I/O處理，使生產(chǎn)機(jī)構(gòu)處于安全運行狀態(tài)；
如果您在ET200M站中使用了參數(shù)化的模塊（如FM354，CP340等非輸入輸出的模塊），在DP主站通電初始化過程中會對這些模板進(jìn)行參數(shù)化和配置。當(dāng)您帶電拔掉可參數(shù)化的模塊，再插入后，模塊原有的參數(shù)就會丟失。除非重新啟動DP主站，在主站進(jìn)行初始化過程中，對這些模塊在進(jìn)行一次參數(shù)化和配置，否則這類模塊在被拔掉，再插入后，只能夠以它的默認(rèn)參數(shù)運行。

             PLC系統(tǒng)的基本構(gòu)成

1.   PLC的硬件結(jié)構(gòu)

可編程控制器主要由中央處理單元(CPU)、存儲器(RAM、ROM)、輸入輸出單元(I/O)、電源和編程器等幾組成。PLC硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 PLC硬件結(jié)構(gòu)

2.   中央控制處理單元(CPU)

可編程控制器中常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機(jī)和雙極型位片式微處理器三種類型。

通用微處理器有8080、8086、80286、80386等；單片機(jī)有8031、8096等；位片式微處理器的AM2900、AM2903等。FX2可編程控制器使用的微處理器是16位的8096單片機(jī)。

3.   存儲器

可編程控制器配有兩種存儲器：系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。

系統(tǒng)存儲器：存放系統(tǒng)管理程序。

用戶存儲器：存放用戶編制的控制程序。

4.   輸入接口電路

PLC通過輸入單元可實現(xiàn)將不同輸入電路的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成PLC所需的標(biāo)準(zhǔn)電平供PLC進(jìn)行處理。

接到PLC輸入接口的輸入器件是：各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。各種PLC的輸入電路大都相同，PLC輸入電路中有光耦合器隔離，并設(shè)有RC濾波器，用以消除輸入觸點的抖動和外部噪聲干擾。PLC輸入電路通常有三種類型：直流(12∽24)V輸入、交流(100∽120)V輸入與交流(200∽240)V輸入和交直流(12∽24)V輸入

圖2  直流輸入模塊

圖3  交、直流輸入模塊

圖4  交流輸入模塊

5.   輸出接口電路

PLC的輸出有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出。如圖所示：

圖5  場效應(yīng)晶體管輸出方式（直流輸出）

圖6  可控硅輸出方式（交流輸出）

圖7  繼電器輸出方式（交直流輸出）

輸出端子有兩種接法：

一種是輸出各自獨立，無公共點：各輸出端子各自形成獨立回路。

一種為每4∽8個輸出點構(gòu)成一組，共有一個公共點：在輸出共用一個公共端子時，必須用同一電壓類型和同一電壓等級，但不同的公共點組可使用不同電壓類型和等級的負(fù)載，且各輸出公共點之間是相互隔離的。

輸入輸出端子處理的過程如下：

6.   電源

PLC的供電電源一般是市電，也有用直流24V電源供電的。

7.   編程器

利用編程器可將用戶程序輸入PLC的存儲器，還可以用編程器檢查程序、修改程序；利用編程器還可以監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。編程器一般分簡易型 和智能型。

8.   PLC的軟件結(jié)構(gòu)

在可編程控制器中，PLC的軟件分為兩大部分：

1.      系統(tǒng)監(jiān)控程序：用于控制可編程控制器本身的運行。主要由管理程序、用戶指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊，系統(tǒng)調(diào)用。

2.      用戶程序：它是由可編程控制器的使用者編制的，用于控制被控裝置的運行。

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