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西門子PLC中各個組織塊OB作用

1、自由循環(huán)組織塊OB1

      S7  CPU啟動完成后，操作系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行OB1，OB1執(zhí)行完成后，操作系統(tǒng)再次啟動OB1。在OB1中可以調(diào)用FB、SFB、FC、SFC等用戶程序使其循環(huán)執(zhí)行。除OB90以外，OB1優(yōu)先級最低，可以被其他OB中斷。OB1默認(rèn)掃描監(jiān)控時間為150ms（可設(shè)置），掃描超時，CPU自動調(diào)用）B80報錯，如果程序中沒有建立OB80，CPU進(jìn)入停止模式。

2、日期中斷組織塊OB10~OB17

      在CPU屬性中，可以設(shè)置日期中斷組織塊OB10~OB17觸發(fā)的日期、執(zhí)行模式（到達(dá)設(shè)定的觸發(fā)日期后，OB只執(zhí)行一次或按每分、每小時、每周、每月周期執(zhí)行）等參數(shù)，當(dāng)CPU的日期值大于設(shè)定的日期值時，觸發(fā)相應(yīng)的OB并按設(shè)定的模式執(zhí)行。在用戶程序中也可以通過調(diào)用SFC28系統(tǒng)函數(shù)設(shè)定CPU日期中斷的參數(shù)，調(diào)用SFC30激活日期中斷投入運(yùn)行，與在CPU屬性中的設(shè)置相比，通過用戶程序，可以在CPU運(yùn)行時靈活地修改設(shè)定的參數(shù)，兩種方式可以任意選擇，也可以同時對一個OB進(jìn)行設(shè)置。

3、時間延遲中斷組織塊OB20~OB23

      時間延遲中斷組織塊OB20~OB23的優(yōu)先級及更新過程映像區(qū)的參數(shù)需要在CPU屬性中設(shè)置，通過調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)SFC32觸發(fā)執(zhí)行，OB號及延遲時間在SFC32參數(shù)中設(shè)定，延遲時間為1~60000ms，大大優(yōu)于定時器精度。

4、循環(huán)中斷組織塊OB30~OB38

      循環(huán)中斷組織塊OB30~OB38按設(shè)定的時間間隔循環(huán)執(zhí)行，循環(huán)中斷的間隔時間在CPU屬性中設(shè)定，每一個OB默認(rèn)的時間間隔不同，例如）B35默認(rèn)的時間間隔為100ms，在OB35中的用程序?qū)⒚扛?/span>100ms調(diào)用一次，時間間隔可以自由設(shè)定，最小時間間隔不能小于55ms。OB中的用戶程序執(zhí)行時間必須小于設(shè)定的時間間隔，如果間隔時間較短，由于循環(huán)中斷OB沒有完成程序掃描而被再次調(diào)用，從而造成CPU故障，觸發(fā)OB80報錯，如果程序中沒有創(chuàng)建OB80，CPU進(jìn)入停止模式。通過調(diào)用SFC39~SFC42系統(tǒng)函數(shù)可以禁止、延遲、使能循環(huán)中斷的調(diào)用。循環(huán)中斷組織塊通常處理需要固定掃描周期的用戶程序，例如PID函數(shù)塊通常需在循環(huán)中斷中調(diào)用以處理積分時間的計(jì)算。

5、硬件中斷組織塊OB40~OB47

      硬件中斷也叫過程中斷，由外部設(shè)備產(chǎn)生，例如功能模塊FM、通信處理器CP及數(shù)字量輸入、輸出模塊等。通常使用具有硬件中斷的數(shù)字量輸入模塊觸發(fā)中斷響應(yīng)，然后為每一個模塊配置相應(yīng)的中斷OB（一個模塊只能良一個中斷OB，S7-300系列PLC  CPU只能觸發(fā)硬件中斷OB40），在模塊配置中可以選擇輸入點(diǎn)的上升沿、下降沿或全部作為觸發(fā)中斷OB的事件。配置中的中斷事件出現(xiàn)，中斷主程序，執(zhí)行中斷OB中的用戶程序一個周期，然后跳回中斷處繼續(xù)執(zhí)行主程序。使用中斷與普通輸入信號相比，沒有主程序掃描和過程映像區(qū)更新時間，適合需要快速響應(yīng)的應(yīng)用。

        如果輸入模塊中的一個通道觸發(fā)硬件中斷，操作系統(tǒng)將識別模塊的槽號及觸發(fā)相應(yīng)的OB，中斷OB執(zhí)行之后發(fā)送與通道相關(guān)的確認(rèn)。在識別和確認(rèn)過程中，該通道再次觸發(fā)的中斷事件將丟失；如果模塊其他通道觸發(fā)中斷事件，中斷不會丟失，在當(dāng)前正在運(yùn)行的中斷確認(rèn)之后觸發(fā)；如果是不同的模塊觸發(fā)的中斷事件，中斷請求被記錄，中斷OB在空閑（沒有模塊其他通道的中斷請求）時觸發(fā)。通過調(diào)用SFC39~SFC42系統(tǒng)函數(shù)可以禁止、延遲、使能硬件中斷的調(diào)用。

6、DPV1中斷組織塊OB55~OB57

      CPU響應(yīng)PROFIBUS-DP  V1從站觸發(fā)的中斷信息。

7、多處理器中斷組織塊OB60

      用于S7-400系列PLC多CPU（一個機(jī)架中最多插入4個CPU完成同一個復(fù)雜任務(wù)）處理功能，通過調(diào)用SFC35，可以觸發(fā)OB60在多個CPU中同時執(zhí)行。

8、時鐘同步中斷組織塊OB61~OB64

      用于處理PROFIBUS-DP  V1等時鐘同步，從采集各個從站的輸入到邏輯結(jié)果輸出，需要經(jīng)過從站輸入信號采樣循環(huán)（信號轉(zhuǎn)換）、從站背板總線循環(huán)（轉(zhuǎn)換的信號從模塊傳遞到從站接口）、PROFIBUS-DP總線循環(huán)（信號自從站傳遞到主站）、程序執(zhí)行循環(huán)（信號的程序處理）、PROFIBUS-DP總線循環(huán)（信號從主站傳遞到從站）、從站背板總線循環(huán)（信號從從站接口傳遞到輸出柜塊）及模塊輸出循環(huán)（信號轉(zhuǎn)換）7個循環(huán)，時鐘同步中斷將7個循環(huán)同步，優(yōu)化數(shù)據(jù)的傳遞并保證PROFIBUS-DP各個從站數(shù)據(jù)處理的同步性。PROFIBUS時鐘同步中斷只能用于S7-400系列PLC  CPU（具有DP  V2  功能）。

9、工藝同步處理中斷組織塊OB65

      用于T-CPU（具有運(yùn)動控制功能的CPU）工藝塊與開始程序的同步處理。

10、冗余故障中斷組織塊OB70、OB72

      用于S7-400H冗余系統(tǒng)，當(dāng)I/O冗余故障，例如冗余的PROFIBUS-DP從站故障時，觸發(fā)OB70的調(diào)用，當(dāng)CPU冗余故障，如CPU切換、同步故障時，觸發(fā)OB72的調(diào)用。如果I/O冗余，或者CPU冗余故障而在CPU中沒有創(chuàng)建OB70、OB72，CPU不會進(jìn)入停止模式。

11、異步故障中斷組織塊OB80~OB87

      異步故障中斷用于處理各種故障事件。

      OB80：處理時間故障、CIR（Configuration  In  Run）后的重新運(yùn)行等功能，例如OB1或OB35運(yùn)行超時，CPU自動調(diào)用OB80報錯，如果程序中沒有創(chuàng)建OB80，CPU進(jìn)入停止模式。

      OB81：處理與電源相關(guān)的各種信息（S7-400系列PLC  CPU只有電池故障時調(diào)用），出現(xiàn)故障，CPU自動調(diào)用OB81報錯，如果程序中沒有創(chuàng)建OB81，CPU不會進(jìn)入停止模式。

      OB82：診斷中斷，如果使能一個具有診斷中斷模塊的診斷功能（例如斷線、傳感器電源丟失），出現(xiàn)故障時調(diào)用OB82，如果程序中沒有創(chuàng)建OB82，CPU進(jìn)入停止模式。診斷中斷還對CPU所有內(nèi)外部故障，包括模塊前連接器拔出、硬件中斷丟失等作出響應(yīng)。

      OB83：用于模塊插拔事件的中斷處理，事件出現(xiàn)，CPU自動調(diào)用OB83報警，如果程序中沒有創(chuàng)建OB83，CPU進(jìn)入停止模式。

      OB84：用于處理存儲器、冗余系統(tǒng)中兩個CPU的冗余連接性能降低等事件。

      OB85：用于處理操作系統(tǒng)訪問模塊故障、更新過程映像區(qū)時I/O訪問故障、事件觸發(fā)但相應(yīng)的OB沒有下載到CPU等事件，事件出現(xiàn)，CPU自動調(diào)用OB85報錯，如果程序中沒創(chuàng)建OB85，CPU進(jìn)入停止模式。

      OB86：用于處理擴(kuò)展機(jī)架（不適用于S7-300系列）、PROFIBUS-DP主站、PROFIBUS-DP或PROFINET  I/O分布I/O系統(tǒng)中站點(diǎn)故障等事件，事件出現(xiàn)，CPU自動調(diào)用OB86報錯，如果程序中沒有創(chuàng)建，CPU進(jìn)入停止模式。

      OB87：用于處理MPI  GD  通信及時鐘同步故障，事件出現(xiàn)，CPU自動調(diào)用OB87報錯，如果程序中沒有創(chuàng)建，CPU不會進(jìn)入停止模式。

12、處理中斷組織塊OB88

      用于處理程序嵌套、區(qū)域數(shù)據(jù)分配故障，故障出現(xiàn)，CPU自動調(diào)用OB88報錯，如果程序中沒有創(chuàng)建，CPU進(jìn)入停止模式。

13、背景循環(huán)中斷組織塊OB90

      優(yōu)先級最低，保證CPU最短的掃描時間，避免過程映像區(qū)更新過于頻繁。程序的下載和CPU中程序的刪除觸發(fā)OB90的調(diào)用。只能用于S7-400系列PLC  CPU。

14、啟動中斷組織塊OB100~OB102

      用于處理CPU啟動事件，暖啟動CPU調(diào)用OB100，熱啟動CPU調(diào)用OB101（不適合S7-300系列PLC和S7-400H），冷啟動CPU調(diào)用OB102，溫度越低，CPU啟動時清除存儲器中數(shù)據(jù)區(qū)的類型越多。

15、同步錯誤中斷組織塊OB121、OB122

      OB121處理與編程故障有關(guān)的事件，例如調(diào)用的函數(shù)沒有下載到CPU中、BCD碼出錯等，OB122處理與I/O地址訪問故障有關(guān)的事件，例如訪問一個I/O模塊時，出現(xiàn)讀故障等。如果上述故障出現(xiàn)，在程序中沒有創(chuàng)建OB121、OB122，CP進(jìn)入停止模式。

        注意：不是所有的OB都可以在S7  CPU中使用，例如S7-300系列PLC  PU中只有暖啟動OB100，操作系統(tǒng)不能調(diào)用OB101、OB102，CPU中可以使用的OB請參考CPU選型手冊。

        S7-300系列PLC中組織塊的優(yōu)先級是固定的，不能修改，在S7-400系列PLC中下列組織塊的優(yōu)先級可以進(jìn)行修改：

        OB10~OB47：優(yōu)先級修改范圍2~23。

        OB70~OB72：優(yōu)先級修改范圍2~38。

        OB81~OB87：優(yōu)先級修改范圍2~26，優(yōu)先級24~26確保異步故障中斷不被其他的事件中斷。

        幾個組織塊可以具有相同的優(yōu)先級，當(dāng)事件同時出現(xiàn)時，組織塊按事件出現(xiàn)的先后順序觸發(fā)，如果超過12個相同優(yōu)先級的OB同進(jìn)觸發(fā)，中斷可能丟失。

PLC主要有哪些應(yīng)用？

PLC經(jīng)過不斷地發(fā)展，一般都具有“開關(guān)I/0、模擬I/0、網(wǎng)絡(luò)通信”功能；然而，工程師們只需要使用開關(guān)I/O、少量的模擬I/O、以及簡單的編程技巧，就可開發(fā)出約80%的工業(yè)應(yīng)用。

①(單機(jī)獨(dú)立完成)開關(guān)量的采集與控制

如：電動機(jī)的啟停、定時控制，電磁閥的開閥、關(guān)閥控制，倉庫門的開門、關(guān)門控制，產(chǎn)品的計(jì)數(shù)控制，機(jī)械手、生產(chǎn)線、組合機(jī)床、電梯等設(shè)備的運(yùn)行控制，等等。

②(單機(jī)獨(dú)立完成)模擬量的采集與控制

如：溫度、壓力、流量等過程量的采集與PID控制，位移、速度等運(yùn)動量的采集與控制。

③(與上位機(jī)連網(wǎng))作為高級系統(tǒng)(如集散型控制系統(tǒng)DCS)現(xiàn)場端的采集器和控制器

1-n臺PLC與上位機(jī)(工控機(jī)IPC、人機(jī)界面HMI等)連網(wǎng)通信，由上位機(jī)實(shí)現(xiàn)“集中管理”，由PLC實(shí)現(xiàn)“分散采集+分散控制”/或“集中采集+集中控制”。

PLC四十年來的發(fā)展概況

1985年，國際電工委員會(IEC)對PLC作出如下定義：

可編程控制器PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)；它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏緝運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)與算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字、模擬式的輸入、輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程；可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備的設(shè)計(jì)，都要按照“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴(kuò)充功能的原則”進(jìn)行。

由該定義可知：PLC是一種由“事先存貯的程序”來確定控制功能的工控類計(jì)算機(jī)。

20世紀(jì)60年代，汽車生產(chǎn)線的自控系統(tǒng)基本上由繼電器控制裝置構(gòu)成。當(dāng)時汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新的周期變短，因而繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，這不僅費(fèi)時、費(fèi)工、費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，希望用新的控制裝置來取代繼電器控制裝置，并提出了以下10項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)：

①編程方便，現(xiàn)場可修改程序；

②維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；

③可靠性高于繼電器控制裝置；

④體積小于繼電器控制裝置；

⑤數(shù)據(jù)可直接送入起管理作用的(上位)計(jì)算機(jī)；

⑹成本可與繼電器控制裝置竟?fàn)帲?/p>

⑺輸入可以是交流115V(注：我們中國是AC220V)；

⑻輸出為(交流115V，2A以上)，能直接驅(qū)動電磁閥、接觸器等；

⑼在擴(kuò)展時，原系統(tǒng)只需要進(jìn)行很小的變更；

⑽用戶程序存儲器容量至少能擴(kuò)展到4KB。

1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出*臺PLC，并在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工控裝置，以其體積小、可變性好、可靠性高、使用壽命長、簡單易懂、操作維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快就在美國的許多行業(yè)里得到推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品、飲料、冶金、造紙等行業(yè)。

這一新型的工控裝置的出現(xiàn)，受到世界上許多國家的高度重視。1971年，日本從美國引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了他們的第1臺PLC。1973年，西歐國家也研制出他們的第1臺PLC。我國從1974年始研制，到1977年開始應(yīng)用于工控領(lǐng)域。

早期的PLC，一般稱為“可編程邏輯控制器”(Programmable Logic Controller)。這時的PLC基本上是(硬)繼電器控制裝置的替代物，主要用于實(shí)現(xiàn)原先由繼電器完成的順序控制、定時、計(jì)數(shù)等功能。它在硬件上以“準(zhǔn)計(jì)算機(jī)”的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上做了改進(jìn)以適應(yīng)工控現(xiàn)場要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，并采用磁芯存儲器。另外，還采取了一些措施，以提高抗*力。在軟件編程上，采用類似于電氣工程師所熟悉的繼電器控制線路的方式——梯形圖(Ladder)語言。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)是簡單易懂、便于安裝、體積小、能耗低、有故障顯示、能重復(fù)使用等。其中PLC*的編程語言——梯形圖語言一直沿用至今。

20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨變。美國、日本、德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的CPU(中央處理單元)，這樣使PLC的功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了保持原有的邏緝運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊，并擴(kuò)大了存儲器的容量，而且還提供一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器。

到了20世紀(jì)80年，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。早期的PLC一般采用8位的CPU，現(xiàn)在的PLC一般采用16位或32位的CPU。另外，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠還紛紛研制開發(fā)出的邏輯處理芯片，這就使得PLC的軟、硬件功能有了巨變。

目前，世界上約有200家PLC生產(chǎn)廠商，其中，美國的Rockwell、GE，德國的西門子(Siemens)，法國的施耐德(Schneider)，日本的三菱、歐姆龍(Omron)，他們掌控著全世界80%以上的PLC*，他們的系列產(chǎn)品從只有幾十個點(diǎn)(I/O總點(diǎn)數(shù))的微型PLC到有上萬個點(diǎn)的巨型PLC，*。

經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家約有三十家，但尚未形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力，國內(nèi)PLC應(yīng)用市場仍然以國外產(chǎn)品為主，如：Siemens的S7-200小系列、S7-300中系列、S7-400大系列，三菱的FX小系列、Q中大系列，0mron的CPM小系列、C200H中大系列等。

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小系統(tǒng)用戶希望在數(shù)據(jù)處理上像DCS、可靠性上像PLC、價格上像單片機(jī)嵌入系統(tǒng)。嵌入式PLC正好滿足用戶的這些愿望。嵌入式PLC是指“將支持PLC(梯形圖)編程語言的內(nèi)核EasyCore以小板芯的形式”嵌入到特定的控制裝置中，使該裝置除了具有自身的功能之外，還具有PLC的基本功能；開發(fā)人員能夠在該P(yáng)LC編程語言平臺上，輕而易舉地設(shè)計(jì)出通用型PLC、客戶型PLC、以及各種特型控制板。嵌入式PLC是科威公司立足原有的自動化儀表技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)和10多年的自動化工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，在華中科技大學(xué)、武漢理工大學(xué)的協(xié)作下，經(jīng)過3年多的努力攻關(guān)，成功的。由于嵌入式PLC的社會及經(jīng)濟(jì)價值十分巨大，2005年被列為國家攻關(guān)計(jì)劃。迄今為止，科威公司的嵌入式PLC產(chǎn)品——通用型PLC、(按照客戶要求定制的)客戶型PLC、特型控制板，已在紡織機(jī)械、工業(yè)窯爐、塑料機(jī)械、印刷包裝機(jī)械、食品機(jī)械、數(shù)控機(jī)床、恒壓供水設(shè)備、環(huán)保設(shè)備等行業(yè)中成功應(yīng)用，并且在窯爐自動化系統(tǒng)的應(yīng)用中占有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

長期以來，PLC始終是工業(yè)自動化的主角，并且與DCS(集散控制系統(tǒng))及IPC(工控機(jī))形成三足鼎立之勢。同時，PLC也承受著來自其它技術(shù)產(chǎn)品的沖擊，尤其是IPC所帶來的沖擊。微型化、網(wǎng)絡(luò)化、IPC化、開放性是PLC未來發(fā)展的主要方向。PLC依然前途無限。

PLC幾種結(jié)構(gòu)形式及其特點(diǎn)

1 ． 單元式

　　單元式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊。它將所有的電路都裝入一個模塊內(nèi)，構(gòu)成一個整體，這樣體積小巧、成本低、安裝方便。

FX2 系列可編程控制器由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊適配器等四種產(chǎn)品構(gòu)成。僅用基本單元或?qū)⑸鲜龈鞣N產(chǎn)品組合起來使用均可。

　 　基本單元（ M ）：內(nèi)有 CPU 與存貯器，為*裝置。

　　擴(kuò)展單元（ E ） : 要增加Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)時使用的裝置。

　　可利用擴(kuò)展模塊，以 8 為單位增加輸入／輸出點(diǎn)數(shù)。也可只增加輸入點(diǎn)數(shù)或只增加輸出點(diǎn)數(shù)，因而使輸入／輸出的點(diǎn)數(shù)比率改變。

　　2 ．模塊式

　　模塊式可編程控制器采用搭積木的方式組成系統(tǒng)，在一塊基板上插上 CPU 、電源、Ｉ／Ｏ模塊及特殊功能模塊，構(gòu)成一個總Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)很多的大規(guī)模綜合控制系統(tǒng)。

　　這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)是 CPU 為獨(dú)立的模塊 , 輸入、輸出也是獨(dú)立模塊。

　　3 ．疊裝式

　　它的結(jié)構(gòu)也是各種單元、 CPU 自成獨(dú)立的模塊，但安裝不用基板，僅用電纜進(jìn)行單元間聯(lián)接，且各單元可以一層層地疊裝。

　　FX2 系列 PLC 是單元式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu)。

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