西門子6ES7211-1HE40-0XB0

 用戶程序的執(zhí)行

CPU 支持以下類型的代碼塊，使用它們可以創(chuàng)建有效的用戶程序結構：

組織塊 (OB) 定義程序的結構。 有些 OB 具有預定義的行為和啟動事件，但用戶也可以創(chuàng)建具有自定義啟動事件的 OB。
功能 (FC) 和功能塊 (FB) 包含與特定任務或參數(shù)組合相對應的程序代碼。 每個 FC 或 FB 都提供一組輸入和輸出參數(shù)，用于與調用塊共享數(shù)據(jù)。 FB 還使用相關聯(lián)的數(shù)據(jù)塊（稱為背景數(shù)據(jù)塊）來保存該 FB 調用實例的數(shù)據(jù)值。 可多次調用 FB，每次調用都采背景數(shù)據(jù)塊。 調用帶有不同背景數(shù)據(jù)塊的同一 FB 不會對其它任何背景數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)值產(chǎn)生影響。
數(shù)據(jù)塊 (DB) 存儲程序塊可以使用的數(shù)據(jù)。
用戶程序的執(zhí)行順序是：從一個或多個在進入 RUN 模式時運行一次的可選啟動組織塊 (OB) 開始，然后執(zhí)行一個或多個循環(huán)執(zhí)行的程序循環(huán) OB。還可以將 OB 與中斷事件關聯(lián)，該事件可以是標準事件或錯誤事件。當發(fā)生相應的標準或錯誤事件時，即會執(zhí)行這些 OB。

功能 (FC) 或功能塊 (FB) 是指可從 OB 或其它 FC/FB 調用的程序代碼塊，可下至以下嵌套深度：

16（從程序循環(huán) OB 或啟動 OB 開始）
6（從任意中斷事件 OB 開始）
FC 不與任何特定數(shù)據(jù)塊 (DB) 相關聯(lián)。FB 與 DB 直接相關并使用該 DB 傳遞參數(shù)及存儲中間值和結果。

用戶程序、數(shù)據(jù)及組態(tài)的大小受 CPU 中可用裝載存儲器和工作存儲器的限制。對各個 OB、FC、FB 和 DB 塊的數(shù)目沒有特殊限制。但是塊的總數(shù)限制在 1024 之內。

每個周期都包括寫入輸出、讀取輸入、執(zhí)行用戶程序指令以及執(zhí)行后臺處理。該周期稱為掃描周期或掃描。

S7?1200 自動化解決方案可由配備 S7?1200 CPU 和附加模塊的中央機架組成。術語“中央機架”表示 CPU 和關聯(lián)模塊采用導軌或面板式安裝。只有在通電時才會對模塊（SM、SB、BB、CB、CM 或 CP）進行檢測和記錄。

不支持通電時在中央機架中插入或拔出模塊（熱插拔）。切勿在 CPU 通電時在中央機架中插入或拔出模塊。
warning
警告

插入或拔出模塊的安全要求

在 CPU 通電時在中央機架中插入或拔出模塊（SM、SB、BB、CD、CM 或 CP）可能導致不可預知的行為，從而導致設備受損和/或人員受傷。

在中央機架中插入或拔出模塊前，請務必切斷 CPU 和中央機架的電源并遵守相應的安全預防措施。


可在 CPU 通電時插入或拔出 SIMATIC 存儲卡。但在 CPU 處于 RUN 模式時插入或拔出存儲卡會使 CPU 進入 STOP 模式。
注意

CPU 處于 RUN 模式時拔出存儲卡的風險

在 CPU 處于 RUN 模式時插入或拔出存儲卡會使 CPU 進入 STOP 模式，這可能導致受控的設備或過程受損。

只要插入或拔出存儲卡，CPU 就立即進入 STOP 模式。在插入或拔出存儲卡前，務必確保 CPU 當前未控制任何機器或過程。因此務必要為您的應用或過程安裝急停電路。


如果在 CPU 處于 RUN 模式時在分布式 I/O 機架（AS?i、PROFINET 或 PROFIBUS）中插入或拔出模塊，CPU 將在診斷緩沖區(qū)中生成一個條目，若存在拔出或插入模塊 OB 則執(zhí)行該 OB，并且默認保持在 RUN 模式。
過程映像更新與過程映像分區(qū)

CPU 伴隨掃描周期使用內部存儲區(qū)（即過程映像）對本地數(shù)字量和模擬量 I/O 點進行同步更新。過程映像包含物理輸入和輸出（CPU、信號板和信號模塊上的物理 I/O 點）的快照。

可組態(tài)在每個掃描周期或發(fā)生特定事件中斷時在過程映像中對 I/O 點進行更新。也可對 I/O 點進行組態(tài)使其排除在過程映像的更新之外。例如，當發(fā)生如硬件中斷這類事件時，過程可能只需要特定的數(shù)據(jù)值。通過為這些 I/O 點組態(tài)映像過程更新，使其與分配給硬件中斷 OB 的分區(qū)相關聯(lián)，就可避免在過程不需要持續(xù)更新時，CPU 于每個掃描周期中執(zhí)行不必要的數(shù)據(jù)值更新。

對于需要在每個掃描周期進行更新的 I/O，CPU 將在每個掃描周期期間執(zhí)行以下任務：

CPU 將過程映像輸出區(qū)中的輸出值寫入到物理輸出。
CPU 僅在用戶程序執(zhí)行前讀取物理輸入，并將輸入值存儲在過程映像輸入?yún)^(qū)。這樣一來，這些值便將在整個用戶指令執(zhí)行過程中保持一致。
CPU 執(zhí)行用戶指令邏輯，并更新過程映像輸出區(qū)中的輸出值，而不是寫入實際的物理輸出。
這一過程通過在給定周期內執(zhí)行用戶指令而提供一致的邏輯，并防止物理輸出點可能在過程映像輸出區(qū)中多次改變狀態(tài)而出現(xiàn)抖動。

為控制在每個掃描周期或在事件觸發(fā)時是否自動更新 I/O 點，S7-1200 提供了五個過程映像分區(qū)。個過程映像分區(qū) PIP0 用于每個掃描周期都自動更新的 I/O，此為默認分配。其余四個分區(qū) PIP1、PIP2、PIP3 和 PIP4 可用于將 I/O 過程映像更新分配給不同的中斷事件。在設備組態(tài)中將 I/O 分配給過程映像分區(qū)，并在創(chuàng)建中斷 OB 或編輯 OB 屬性時將過程映像分區(qū)分配給中斷事件。

默認情況下，在設備視圖中插入模塊時，STEP 7 會將其 I/O 過程映像更新為“自動更新”(Automatic update)。對于組態(tài)為“自動更新”(Automatic update) 的 I/O，CPU 將在每個掃描周期自動處理模塊和過程映像之間的數(shù)據(jù)交換。

• 智能緊湊型解決方案
• 帶有 10 點集成輸入/輸出
• 可通過下列各項進行擴展：
  • 1 個信號板 (SB)
  • 多達 3 個通訊模塊 (CM)
  •  

緊湊型 CPU 1211C 具有：

• 3 種設備類型，帶有不同的電源和控制電壓。
• 集成的電源，可作為寬范圍交流或直流電源（85 至 264 V 交流或 24 V 直流）
• 集成的 24 V 編碼器/負載電流源：
  用于直接連接傳感器和編碼器。300 mA 輸出電流，也可用作負載電源。
• 14 點集成 24 V 直流數(shù)字量輸入（漏電流/源電流（IEC 1 型漏電流））。
• 10 點集成數(shù)字量輸出，24 V 直流或繼電器。
• 2 點集成模擬量輸入，0 至 10 V。
• 2 點脈沖輸出 (PTO)，頻率zui高 100 kHz。
• 脈沖寬度調制輸出 (PWM)，頻率zui高 100 kHz。
• 集成以太網(wǎng)接口（TCP/IP native、ISO-on-TCP）
• 3 個快速計數(shù)器 (100 kHz)，帶有可參數(shù)化的使能和復位輸入，可以同時用作帶有單獨輸入的加減計數(shù)器，或用于連接增量型編碼器。
• 通過附加通訊接口擴展，例如，RS485 或 RS232
• 通過信號板使用模擬或數(shù)字信號直接在 CPU 上擴展（保持 CPU 安裝尺寸）
• 通過信號模塊使用各種模擬量和數(shù)字量輸入和輸出信號擴展
• 可選存儲器擴展（SIMATIC 存儲卡）
• PID 控制器，具有自動調諧功能
• 集成實時時鐘
• 中斷輸入：
  對過程信號的上升沿或下降沿作出*速響應
• 所有模塊上均為可拆卸的端子
• 仿真器（可選）：
  用于仿真集成輸入和測試用戶程序
• 豐富的指令集: 
  運算種類眾多，便于編程：
  • 基本操作,如二進制邏輯運算、結果賦值、存儲、計數(shù)、產(chǎn)生時間、裝載、傳輸、比較、移位、循環(huán)移位、產(chǎn)生補碼、調用子程序（帶局部變量）
  • 集成通信命令（例如，USS 協(xié)議、Modbus RTU、S7 通信“T-Send/T-Receive”（T 發(fā)送/T 接收）或自由端口模式 (Freeport)）
  • 使用簡便的功能，如脈沖寬度調制、脈沖序列功能、運算功能、浮點運算功能、PID 閉環(huán)控制、跳轉功能、環(huán)路功能和代碼轉換
  • 數(shù)學函數(shù)，例如 SIN、COS、TAN、LN、EXP
• 計數(shù): 
  用戶友好的計數(shù)功能配以集成的計數(shù)器和高速計數(shù)器指令給用戶開辟了新的應用領域。
• 中斷處理：
  • 邊沿觸發(fā)中斷（由過程信號的上升沿或下降沿觸發(fā)）允許對過程中斷作出極快的響應。
  • 時間觸發(fā)中斷。
  • 當達到設定值或計數(shù)器方向改變時，可觸發(fā)計數(shù)器中斷。
  • 通信中斷使得能迅速方便地與周圍的設備如打印機或條碼閱讀器交換信息。
• 口令保護
• 測試和診斷功能： 
  易于使用的功能支持測試和診斷，例如，在線/離線診斷。
• 在測試和診斷過程中“強制”輸入和輸出： 
  可不在循環(huán)周期內獨立設置輸入和輸出，例如可以檢測用戶程序。
• 按照 PLCopen 對簡單運動進行的運動控制。
• 

• 控制要求主要指控制的基本、應完成的、自動工作循環(huán)的組成、必要的保護和聯(lián)鎖等。對較復雜的控制，還可將控制任務分成幾個部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調試。
  （ 2 ）確定 I/O 設備
  根據(jù)被控對象對 PLC 控制的功能要求，確定所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、器、指示燈、電磁閥等。
  （ 3 ）選擇的 PLC 類型
  根據(jù)已確定的用戶 /O 設備，統(tǒng)計所需的輸入和輸出的點數(shù)，選擇的 PLC 類型，包括機型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。
  （ 4 ）分配 I/O 點
  分配 PLC 的輸入輸出點，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進行 PLC 程序設計，同時可進行控制柜或操作臺的設計和現(xiàn)場施工。
  （ 5 ）設計應用梯形圖程序
  根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設計出梯形圖即編程。這一步是整個應用設計的核心工作，也是比較困難的一步，要設計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的實踐。
  （ 6 ）將程序輸入 PLC
  當使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時，需要先將梯形圖轉換成指令助記符，以便輸入。當使用可編程序控制器的輔助編程在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。
  （ 7 ）進行
  程序輸入 PLC 后，應*行工作。因為在程序設計中，難免會有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場設備上去之前，必需進行，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調試打好基礎，縮短整體調試的周期。
  （ 8 ）應用整體調試
  在 PLC 軟硬件設計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行整個的聯(lián)機調試，如果控制是由幾個部分組成，則應先作局部調試，然后再進行整體調試；如果控制程序的步序較多，則可*行分段調試，然后再連接起來總調。調試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調試成功。
  （ 9 ）編制技術文件
  技術文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細表、

  西門子6ES7331-7KF02-0AB0說明書

  西門子PLC的組成
  程序由PLC制造廠商設計編寫的，并存入PLC的存儲器中，用戶不能直接讀寫與更改。程序一般包括診斷程序、輸入處理程序、編譯程序、信息傳送程序、監(jiān)控程序等。
   PLC的用戶程序是用戶利用PLC的編程語言，根據(jù)控制要求編制的程序。在PLC的應用中，重要的是用PLC的編程語言來編寫用戶程序，以實現(xiàn)控制目的。由于PLC是專門為工業(yè)控制而的裝置，其主要使用者是廣大電氣技術人員，為了他們的習慣和能力，PLC的主要編程語言采用比計算機語言相對簡單、易懂、形象的語言。

  

• 西門子6ES7211-1HE40-0XB0

• 西門子PLC的選型：
  在PLC設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。PLC及有關設備應是集成的、的，按照易于與工業(yè)控制形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績、成熟可靠的，PLC的硬件、配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設

  
      一、輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算
      I/O點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再10%～20%的可擴展
      余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進行圓整。
      二、存儲器容量的估算
      存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。
      存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。
      三、控制功能的選擇
      該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。
      (一)運算功
      簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通PLC的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他運算功能。隨著開放的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或機的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數(shù)應用，只需要邏輯運算和計時計數(shù)功能，有些應用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運算，數(shù)值轉換和PID運算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。
      (二)控制功能
      控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪M單元、ASC碼轉換單元等。
      (三)通信功能
      大中型PLC應支持多種現(xiàn)場總線和通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應能與工廠網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應符合ISO/IEEE通信，應是開放的通信網(wǎng)絡。
      PLC的通信接口應包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設備和電纜）應1：1冗余配置，通信總線應符合，通信距離應裝置實際要求
      PLC的通信網(wǎng)絡中，上級的網(wǎng)絡通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%。PLC的通信網(wǎng)絡主要形式有下列幾種形式：1）PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網(wǎng)絡；2）1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構成主從式PLC網(wǎng)絡；3）PLC網(wǎng)絡通過特定網(wǎng)絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；4）PLC網(wǎng)絡（各廠商的PLC通信網(wǎng)絡）。
      為減輕CPU通信任務，根據(jù)網(wǎng)絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現(xiàn)場總

      (四)編程功能
      離線編程：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程時，CPU只為編程器提供服務，不對現(xiàn)場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行，CPU對現(xiàn)場設備進行控制，不能進行編程。離線編程可成本，但使用和調試不方便。在線編程：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種成本較高，但調試和操作方便，在大中型PLC中常采用。
      五種化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結構文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其（IEC6113123），同時，還應支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以特殊控制的控制要求。
      (五)診斷功能
      PLC的診斷功能包括硬件和的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，診斷分內診斷和外診斷。通過對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷

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