- S7-1200 PLC應(yīng)用教程(第2版)
- 廖常初主編
- 2390字
- 2021-10-27 14:33:21
2.2.3 PLC的工作過(guò)程
1.操作系統(tǒng)與用戶(hù)程序
CPU的操作系統(tǒng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)與具體的控制任務(wù)無(wú)關(guān)的PLC的基本功能。操作系統(tǒng)的任務(wù)包括處理暖啟動(dòng)、刷新過(guò)程映像輸入/輸出、調(diào)用用戶(hù)程序、檢測(cè)中斷事件和調(diào)用中斷組織塊、檢測(cè)和處理錯(cuò)誤、管理存儲(chǔ)器,以及處理通信任務(wù)等。
用戶(hù)程序包含處理具體的自動(dòng)化任務(wù)必需的所有功能。用戶(hù)程序由用戶(hù)編寫(xiě)并下載到CPU,用戶(hù)程序的任務(wù)包括:
1)檢查是否滿足暖啟動(dòng)需要的條件,例如限位開(kāi)關(guān)是否在正確的位置。
2)處理過(guò)程數(shù)據(jù),例如用數(shù)字量輸入信號(hào)來(lái)控制數(shù)字量輸出信號(hào),讀取和處理模擬量輸入信號(hào),輸出模擬量值。
3)用OB(組織塊)中的程序?qū)χ袛嗍录龀龇磻?yīng),例如在診斷錯(cuò)誤中斷組織塊OB82中發(fā)出報(bào)警信號(hào),和編寫(xiě)處理錯(cuò)誤的程序。
2.CPU的工作模式
CPU有3種工作模式:RUN(運(yùn)行)、STOP(停止)與STARTUP(啟動(dòng))。CPU面板上的狀態(tài)LED(發(fā)光二極管)用來(lái)指示當(dāng)前的工作模式,可以用編程軟件改變CPU的工作模式。
在STOP模式,CPU僅處理通信請(qǐng)求和進(jìn)行自診斷,不執(zhí)行用戶(hù)程序,不會(huì)自動(dòng)更新過(guò)程映像。上電后CPU進(jìn)入STAPTUP(啟動(dòng))模式,進(jìn)行上電診斷和系統(tǒng)初始化,檢查到某些錯(cuò)誤時(shí),將禁止CPU進(jìn)入RUN模式,保持在STOP模式。
在CPU內(nèi)部的存儲(chǔ)器中,設(shè)置了一片區(qū)域來(lái)存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài),它們被稱(chēng)為過(guò)程映像輸入?yún)^(qū)和過(guò)程映像輸出區(qū)。從STOP模式切換到RUN模式時(shí),CPU進(jìn)入啟動(dòng)模式,執(zhí)行下列操作(見(jiàn)圖2-5中各階段的符號(hào)):
階段A復(fù)位過(guò)程映像輸入?yún)^(qū)(I存儲(chǔ)區(qū))。
階段B用上一次RUN模式最后的值或替代值來(lái)初始化輸出。
階段C執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)啟動(dòng)OB,將非保持性M存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)塊初始化為其初始值,并啟用組態(tài)的循環(huán)中斷事件和時(shí)鐘事件。
階段D將外設(shè)輸入狀態(tài)復(fù)制到過(guò)程映像輸入?yún)^(qū)。
階段E(整個(gè)啟動(dòng)階段)將中斷事件保存到隊(duì)列,以便在RUN模式進(jìn)行處理。
階段F將過(guò)程映像輸出區(qū)(Q區(qū))的值寫(xiě)到外設(shè)輸出。

圖2-5 啟動(dòng)與運(yùn)行過(guò)程示意圖
啟動(dòng)階段結(jié)束后,進(jìn)入RUN模式。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)各種輸入信號(hào),CPU反復(fù)地分階段處理各種不同的任務(wù)(見(jiàn)圖2-5中各階段的符號(hào)):
階段①將過(guò)程映像輸出區(qū)的值寫(xiě)到輸出模塊。
階段②將輸入模塊處的輸入傳送到過(guò)程映像輸入?yún)^(qū)。
階段③執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)程序循環(huán)OB,首先執(zhí)行主程序OB1。
階段④進(jìn)行自診斷。
上述任務(wù)是按順序循環(huán)執(zhí)行的,這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱(chēng)為掃描循環(huán)。
在掃描循環(huán)的任意階段(階段⑤)處理中斷和通信,執(zhí)行中斷程序。
3.工作模式的切換
CPU模塊上沒(méi)有切換工作模式的模式選擇開(kāi)關(guān),只能用STEP 7在線工具中的CPU操作面板(見(jiàn)圖6-26),或工具欄上的按鈕和
按鈕,來(lái)切換STOP或RUN工作模式。也可以在用戶(hù)程序中用STP指令使CPU進(jìn)入STOP模式。
4.冷啟動(dòng)與暖啟動(dòng)
下載了用戶(hù)程序的塊和硬件組態(tài)后,下一次切換到RUN模式時(shí),CPU執(zhí)行冷啟動(dòng)。冷啟動(dòng)時(shí)復(fù)位輸入,初始化輸出;復(fù)位存儲(chǔ)器,即清除工作存儲(chǔ)器、非保持性存儲(chǔ)區(qū)和保持性存儲(chǔ)區(qū),并將裝載存儲(chǔ)器的內(nèi)容復(fù)制到工作存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器復(fù)位不會(huì)清除診斷緩沖區(qū),也不會(huì)清除永久保存的IP地址。
冷啟動(dòng)之后,在下一次下載之前的STOP到RUN模式的切換均為暖啟動(dòng)。暖啟動(dòng)時(shí)所有非保持的系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶(hù)數(shù)據(jù)被初始化,不會(huì)清除保持性存儲(chǔ)區(qū)。
暖啟動(dòng)不對(duì)存儲(chǔ)器復(fù)位,可以用在線與診斷視圖的“CPU操作面板”上的“MRES”按鈕(見(jiàn)圖6-26)來(lái)復(fù)位存儲(chǔ)器。
移除或插入中央模塊將導(dǎo)致CPU進(jìn)入STOP模式。
5.RUN模式CPU的操作
下面是RUN模式各階段任務(wù)的詳細(xì)介紹。
(1)寫(xiě)外設(shè)輸出
在掃描循環(huán)的第一階段,操作系統(tǒng)將過(guò)程映像輸出中的值寫(xiě)到輸出模塊并鎖存起來(lái)。梯形圖中某輸出位的線圈“通電”時(shí),對(duì)應(yīng)的過(guò)程映像輸出位中的二進(jìn)制數(shù)為1。信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后,繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電,其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,使外部負(fù)載通電工作。若梯形圖中某輸出位的線圈“斷電”,對(duì)應(yīng)的過(guò)程映像輸出位中的二進(jìn)制數(shù)為0。將它送到繼電器型輸出模塊,對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電,其常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi),外部負(fù)載斷電,停止工作。
可以用指令立即改寫(xiě)外設(shè)輸出點(diǎn)的值,同時(shí)將刷新過(guò)程映像輸出。
(2)讀外設(shè)輸入
在掃描循環(huán)的第二階段,讀取輸入模塊的輸入,并傳送到過(guò)程映像輸入?yún)^(qū)。外接的輸入電路閉合時(shí),對(duì)應(yīng)的過(guò)程映像輸入位中的二進(jìn)制數(shù)為1,梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)的常開(kāi)觸點(diǎn)接通,常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。外接的輸入電路斷開(kāi)時(shí),對(duì)應(yīng)的過(guò)程映像輸入位中的二進(jìn)制數(shù)為0,梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi),常閉觸點(diǎn)接通。
可以用指令立即讀取數(shù)字量或模擬量的外設(shè)輸入點(diǎn)的值,但是不會(huì)刷新過(guò)程映像輸入。
(3)執(zhí)行用戶(hù)程序
PLC的用戶(hù)程序由若干條指令組成,指令在存儲(chǔ)器中按順序排列。讀取輸入后,從第一條指令開(kāi)始,逐條順序執(zhí)行用戶(hù)程序中的指令,包括程序循環(huán)OB調(diào)用FC和FB的指令,直到最后一條指令。
在執(zhí)行指令時(shí),從過(guò)程映像輸入/輸出或別的位元件的存儲(chǔ)單元讀出其0、1狀態(tài),并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算,運(yùn)算的結(jié)果寫(xiě)入相應(yīng)的過(guò)程映像輸出和其他存儲(chǔ)單元,它們的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。
程序執(zhí)行過(guò)程中,各輸出點(diǎn)的值被保存到過(guò)程映像輸出,而不是立即寫(xiě)給輸出模塊。
在程序執(zhí)行階段,即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化,過(guò)程映像輸入的狀態(tài)也不會(huì)隨之而變,輸入信號(hào)變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的讀取輸入階段被讀入。執(zhí)行程序時(shí),對(duì)輸入/輸出的訪問(wèn)通常是通過(guò)過(guò)程映像,而不是實(shí)際的I/O點(diǎn),這樣做有以下好處:
1)在整個(gè)程序執(zhí)行階段,各過(guò)程映像輸入點(diǎn)的狀態(tài)是固定不變的,程序執(zhí)行完后再用過(guò)程映像輸出的值更新輸出模塊,使系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。
2)由于過(guò)程映像保存在CPU的系統(tǒng)存儲(chǔ)器中,訪問(wèn)速度比直接訪問(wèn)信號(hào)模塊快得多。
(4)通信處理與自診斷
在掃描循環(huán)的通信處理和自診斷階段,處理接收到的報(bào)文,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)?bào)文發(fā)送給通信的請(qǐng)求方。此外還要周期性地檢查固件和I/O模塊的狀態(tài)。
(5)中斷處理
事件驅(qū)動(dòng)的中斷可以在掃描循環(huán)的任意階段發(fā)生。有事件出現(xiàn)時(shí),CPU中斷掃描循環(huán),調(diào)用組態(tài)給該事件的OB。OB處理完事件后,CPU在中斷點(diǎn)恢復(fù)用戶(hù)程序的執(zhí)行。中斷功能可以提高PLC對(duì)事件的響應(yīng)速度。
- 上門(mén)速查快修新型洗衣機(jī)500例
- 零點(diǎn)起飛學(xué)西門(mén)子S7-1200 PLC編程
- 創(chuàng)客:80例玩轉(zhuǎn)趣味電子小制作
- 220kV輸電線路鋼管桿標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)圖集:鋼管桿桿型圖
- 低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)
- 低壓電器及可編程控制器應(yīng)用技術(shù)
- 直流配用電系統(tǒng)的小信號(hào)穩(wěn)定性分析及致穩(wěn)控制
- PLC步進(jìn)與伺服從入門(mén)到精通
- 教你玩轉(zhuǎn)電工常用儀表
- 有機(jī)光電材料與器件實(shí)驗(yàn)
- 手把手教你學(xué)修電磁爐/微波爐/電飯煲
- 機(jī)電故障下發(fā)電機(jī)定子繞組電磁力及振動(dòng)特性分析
- 220kV輸電線路鋼管桿標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)圖集:鋼管桿加工圖(適用2×JL/G1A-630/45型鋼芯鋁絞線)
- 經(jīng)典電工電路
- 案例分析西門(mén)子S7-200系列PLC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)