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PLC程序家族的故事

  1．程序家族有哪些成員？
    PLC的控制程序一般由主程序、子程序和中斷程序組成。西門子的S7-300/400將子程序分為功能（Function，或稱為函數）和功能塊（Function Block）。
    在每一個掃描循環(huán)周期，CPU都要調用一次主程序，用戶程序必須有一個并且只能有一個主程序。小型控制系統(tǒng)可以只有主程序。
    中斷程序用于快速響應中斷事件。在中斷事件發(fā)生時，CPU將停止執(zhí)行當時正在處理的程序或任務，去執(zhí)行用戶編寫的中斷程序。執(zhí)行完中斷程序后，繼續(xù)執(zhí)行被暫停執(zhí)行的程序或任務。
    2．哪些情況需要使用子程序？
    當系統(tǒng)規(guī)模很大、控制要求復雜時，如果將全部控制任務放在主程序中，主程序將會非常復雜，既難以調試，也難以閱讀。使用子程序可以將程序分成容易管理的小塊，使程序結構簡單清晰，易于調試、查錯和維護。
    子程序也可以用于需要多次反復執(zhí)行相同任務的地方，只需要編寫一次子程序，別的程序在需要的時候多次調用它，而無需重寫該程序。
    3．怎樣調用子程序？
    主程序可以調用子程序，子程序也可以嵌套調用別的子程序。嵌套調用的層數是有限制的，例如S7-200的最大嵌套深度為8級。
    執(zhí)行完子程序后，返回調用它的程序中的調用指令的下一條指令。
    4．每個掃描周期都會執(zhí)行子程序嗎? 
    子程序的調用可以是有條件的，在被調用期間，每個掃描周期都要執(zhí)行一次被調用的子程序。調用條件不滿足時不會執(zhí)行子程序中的指令，因此使用子程序可以減少掃描循環(huán)時間。
    5．停止調用子程序后，子程序中的線圈處于什么狀態(tài)？
    停止調用子程序后，不再執(zhí)行子程序中的指令。子程序中線圈對應的編程元件如果沒有受到別的程序的控制，將保持子程序最后一次執(zhí)行后的狀態(tài)不變。即使控制這些線圈的觸點的狀態(tài)變化，該線圈對應的元件的狀態(tài)也不會變化，因為這時根本就沒有執(zhí)行子程序中的指令。
    6．怎樣實現子程序的無條件調用？
    有的PLC的子程序調用指令不能直接接到左側的垂直“電源”線上，需要通過觸點電路來控制是否調用子程序，即子程序的調用是有條件的�？梢杂靡恢睘镺N的特殊位元件（例如S7-200的SM0.0或FX系列的M8000）的常開觸點來實現子程序的無條件調用。

      不同品牌的PLC的子程序大致可以分為兩種，一種子程序沒有輸入、輸出參數和局部變量，另一種則有。
       1．什么是全局變量和局部變量？
        以西門子的S7-200為例，輸入I、輸出Q、變量存儲器V、內部存儲器位M、定時器T、計數器C等屬于全局變量，可以在符號表中為全局變量定義符號名。
       程序組織單元(Program Organizational Unit)簡稱為POU，包括主程序、子程序和中斷程序。每個POU均有自己的64字節(jié)局部變量，局部變量用L(Local)來表示，局部變量只能在它所在的POU中使用。與此相反，全局變量可以在各POU中使用。
       2．局部變量有哪些類型？
       子程序可以使用下列局部變量：
       1) TEMP (臨時變量)是暫時保存在局部數據區(qū)中的變量。只有在執(zhí)行該POU時，定義的臨時變量才被使用，POU執(zhí)行完后，不再保存臨時變量的數值。主程序和中斷程序的局部變量表中只有TEMP變量。
       2) IN(輸入參數)由調用它的POU提供的傳入子程序的輸入參數。
       3) OUT(輸出參數)是子程序的執(zhí)行結果，它被返回給調用它的POU。
       4) IN_OUT(輸入_輸出參數)的初始值由調用它的POU傳送給子程序，并用同一變量將子程序的執(zhí)行結果返回給調用它的POU。
       主程序和中斷程序的局部變量表中只有臨時變量TEMP。
       3．子程序的輸入、輸出參數有什么作用？
       具有輸入、輸出參數和局部變量的子程序易于實現結構化編程，對于長期生產同類設備或生產線的廠家尤為有用。編程人員為設備的各部件或工藝功能編寫了大量的通用的子程序。即使不知道子程序的內部代碼，只要知道子程序的功能和輸入、輸出參數的意義，就可以用它們快速“組裝”出滿足不同的用戶要求的控制程序。就好像可以用數字集成電路芯片組成復雜的數字電路一樣。
       如果子程序沒有輸入、輸出參數，這種子程序沒有明確的軟件接口，使用起來很不方便。
       4．局部變量有什么優(yōu)點？
       1) 子程序如果沒有局部變量，它和調用它的程序之間只能通過全局變量來交換數據，子程序內部也只能使用全局變量。將它移植到別的項目時，需要對各POU使用的全局變量作統(tǒng)一安排，以保證不會出現地址沖突。當程序很復雜，子程序很多時，這種地址分配是很花時間的。
       如果子程序有局部變量，并且在子程序中只使用局部變量，不使用全局變量，因為與其他POU沒有地址沖突，不作任何改動，就可以將子程序移植到別的項目中去。
       為了減少移植子程序的工作量，在子程序中應盡量避免使用全局變量和全局符號。
       2) 如果使用局部變量表中的臨時變量（TEMP），同一片物理存儲器可以在不同的程序中重復使用。

    下面以S7-200為例，介紹子程序的編程和調用的過程。
    1．創(chuàng)建子程序
    生成項目時，自動生成一個子程序。打開程序編輯器，執(zhí)行“編輯”菜單中的命令“插入”→“子程序”，將自動生成和打開新的子程序。
    2．生成局部變量
    名為“模擬量計算”的子程序如下圖所示，在該子程序的局部變量表中，定義了3個輸入（IN）參數，一個輸出（OUT）參數，和名為“暫存1”的臨時（TEMP）變量。局部變量表最左邊的一列是自動分配的每個變量在局部存儲器（L）中的地址。

    3．編寫子程序的梯形圖
    局部變量表的下面是程序區(qū)（見上圖），輸入參數“轉換值”是來自模擬量輸入模塊的與模擬量成正比的轉換值，輸出參數“模擬值”是計算出的對應的模擬量（例如壓力、溫度等）的工程值。子程序中變量名稱前的“#”表示該變量是局部變量，它是編程軟件自動添加的，輸入局部變量時不用輸入“#”號。特殊存儲器位SM0.0的常開觸點總是閉合。
    4．子程序的調用
    可以在主程序、其他子程序或中斷程序中調用子程序，調用子程序時將執(zhí)行子程序中的指令，直至子程序結束，然后返回調用它的程序中該子程序調用指令的下一條指令之處。
    創(chuàng)建子程序后，在上圖左邊指令樹最下面的“調用子程序”文件夾中自動生成剛創(chuàng)建的子程序“模擬量計算”對應的圖標。
    在梯形圖程序中插入子程序調用指令時，首先打開主程序，顯示出需要調用子程序的網絡。打開指令樹最下面的“調用子程序”文件夾，用鼠標左鍵按住需要調用的子程序圖標，將它“拖”到程序編輯器中需要的位置。放開左鍵，子程序塊便被放置在該位置。

    子程序方框中左邊的“轉換值”等是在子程序“模擬量計算”的變量聲明表中定義的輸入參數，右邊的“模擬值”是輸出參數。它們被稱為子程序的形式參數，簡稱為形參，形參在子程序內部的程序中使用。調用子程序時，需要為每個形參指定實際的參數（簡稱為實參），例如為形參“轉換值”指定的實參為模擬量輸入字AIW2（見上圖）。
    子程序調用指令中的實參的有效操作數為存儲器地址、常量、全局符號和調用指令所在的POU中的局部變量，不能指定被調用子程序中的局部變量。
    CPU調用子程序時，輸入參數被復制到子程序的局部存儲器，子程序執(zhí)行完后，從局部存儲器復制輸出參數到指定的輸出參數地址。

1FT7 電機是永磁同步電機，具有非常緊湊的外形尺寸和極為精致的外觀設計。由于采用久經考驗的橫剖面設計和帶有快速釋放鎖的可旋轉連接器，可實現電機的快速便捷安裝。

1FT7 緊湊型電機滿足了用戶對動態(tài)響應、速度設置范圍、軸和法蘭精度方面的最高要求。它們采用最新的編碼器技術，并針對與我們的全數字控制和驅動系統(tǒng)配套使用進行了優(yōu)化。

自然冷卻、強制通風或水冷卻可用作冷卻類型。采用自然冷卻方法，熱通過電機表面進行消散，而采用強制通風方法，熱通過內置風扇強制排出。使用水冷卻可以實現最大冷卻效果，因此可達到最大額定功率。

• 由于使用自然冷卻時，具有 ≥ 4 × M₀ 的高過載能力，所以可以在廣泛的轉速范圍內實現出色的動態(tài)性能
• 高防護等級 – 允許在惡劣的環(huán)境條件下運行
• 由于編碼器采用振動隔離安裝，所以可實現能夠耐受振動和沖擊負載的高堅固耐用性
• 由于采用久經考驗的橫剖面設計和帶有快速釋放鎖的可旋轉連接器，可實現電機的快速便捷安裝
• 極高效率
• 由于 1FT7 緊湊型電機的轉矩脈動低，所以它們特別適合在需要最大表面質量和最佳機加工質量的機床中使用。它們的尺寸緊湊，允許在有限的空間內安裝。
• 1FT7 高動態(tài)性能型電機轉動慣量非常低，可以實現極佳的動態(tài)性能和非常短的循環(huán)時間。由于 1FT7 高動態(tài)性能型電機具有強制通風和水冷兩種類型，所以它們具有較高的連續(xù)運行性能。

節(jié)能軟件 SinaSave 可用于配有電源供電電機（定速）和變頻器供電電機（變速）的應用等。對于線路供電操作，可以使用三個比較基準來計算西門子 EFF1 節(jié)能電機節(jié)約的費用以及附加成本的回報時間。

進行比較：

• 西門子 EFF2 節(jié)能電機 – 情況 1
• 單獨選擇的已知電機 – 情況 2
• 總體裝置/系統(tǒng)分析中的已知電機 - 情況 3

單獨應用案例如下：

情況 1

當西門子 EFF1 節(jié)能電機與西門子 EFF2 節(jié)能電機相比時，計算能源成本節(jié)約以及附加成本的回報時間。

在此情況下，西門子節(jié)能電機的電機數據已隨其訂貨號一起存儲。此外，您還會了解到節(jié)能電機附加成本的回報時間。