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OB 組織塊

● 什么是組織塊？

組織塊是操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口。OB 用于執(zhí)行具體的程序：

1、在 CPU 啟動(dòng)時(shí)；

2、在一個(gè)循環(huán)或延時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)；

3、當(dāng)發(fā)生硬件中斷時(shí)；

4、當(dāng)發(fā)生故障時(shí)；

5、組織塊根據(jù)其優(yōu)先級(jí)執(zhí)行。

OB 事件

● 組織塊 OB 的類型

圖1. OB 事件概覽

● 通過上圖，可以看到 OB 組織塊分為三個(gè)優(yōu)先組，高優(yōu)先組中的組織塊可中斷低優(yōu)先組中的組織塊；如果同一個(gè)優(yōu)先組中的組織塊同時(shí)觸發(fā)將按其優(yōu)先級(jí)由高到低進(jìn)行排隊(duì)依次執(zhí)行；如果同一個(gè)優(yōu)先級(jí)的組織塊同時(shí)觸發(fā)時(shí)，將按塊的編號(hào)由小到大依次執(zhí)行。

● CPU 為三個(gè) OB 優(yōu)先級(jí)組中的每一個(gè)組都提供了臨時(shí)（本地）存儲(chǔ)器：

1、16 KB 用于啟動(dòng)和程序循環(huán)（包括相關(guān)的 FB 和 FC）

2、4 KB 用于標(biāo)準(zhǔn)中斷事件（包括 FB 和 FC）

3、4 KB 用于錯(cuò)誤中斷事件（包括 FB 和 FC）

● 嵌套深度：是指可從 OB 調(diào)用功能 (FC) 或功能塊 (FB) 等程序代碼塊的深度。

1、從程序循環(huán) OB 或啟動(dòng) OB 開始調(diào)用 FC 和 FB 等程序代碼塊，嵌套深度為16層；

2、從延時(shí)中斷、循環(huán)中斷、硬件中斷、時(shí)間錯(cuò)誤中斷或診斷錯(cuò)誤中斷 OB 開始調(diào)用 FC 和 FB 等程序代碼塊，嵌套深度為4層。

程序循環(huán) OB

● 程序循環(huán) OB 的功能

程序循環(huán) OB 在 CPU 處于 RUN 模式時(shí)，周期性地循環(huán)執(zhí)行。可在程序循環(huán) OB 中放置控制程序的指令或調(diào)用其它功能塊（FC 或 FB）。主程序（Main）為程序循環(huán) OB ，要啟動(dòng)程序執(zhí)行，項(xiàng)目中至少有一個(gè)程序循環(huán) OB 。操作系統(tǒng)每個(gè)周期調(diào)用該程序循環(huán) OB 一次，從而啟動(dòng)用戶程序的執(zhí)行。

S7-1200 允許使用多個(gè)程序循環(huán) OB ，按 OB 的編號(hào)順序執(zhí)行。OB1 是默認(rèn)設(shè)置,其它程序循環(huán) OB 的編號(hào)必須大于或等于123。程序循環(huán) OB 的優(yōu)先級(jí)為1，可被高優(yōu)先級(jí)的組織塊中斷；程序循環(huán)執(zhí)行一次需要的時(shí)間即為程序的循環(huán)掃描周期時(shí)間。最長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間缺省設(shè)置為150ms。如果您的程序超過了最長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間，操作系統(tǒng)將調(diào)用 OB80（時(shí)間B )；如果 OB80 不存在，則 CPU 停機(jī)。

● 操作系統(tǒng)的執(zhí)行過程，請(qǐng)參見下圖1：

1、操作系統(tǒng)啟動(dòng)掃描循環(huán)監(jiān)視時(shí)間；

2、操作系統(tǒng)將輸出過程映像區(qū)的值寫到輸出模塊；

3、操作系統(tǒng)讀取輸入模塊的輸入狀態(tài)，并更新輸入過程映像區(qū)；

4、操作系統(tǒng)處理用戶程序并執(zhí)行程序中包含的運(yùn)算；

5、當(dāng)循環(huán)結(jié)束時(shí)，操作系統(tǒng)執(zhí)行所有未決的任務(wù)，例如加載和刪除塊，或調(diào)用其他循環(huán) OB

6、最后，CPU 返回循環(huán)起點(diǎn)，并重新啟動(dòng)掃描循環(huán)監(jiān)視時(shí)間。

圖2. 程序循環(huán)圖例

● 程序循環(huán) OB 的使用示例：

例如：在循環(huán)組織塊 OB123 中調(diào)用 FC1 。具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

1、按如下步驟創(chuàng)建循環(huán)組織塊 OB123 。如圖2。

圖3. 創(chuàng)建循環(huán)組織塊

2、通過上述類似方法創(chuàng)建功能 FC1 。如圖3。

圖4. 創(chuàng)建 FC1

3、在循環(huán)組織塊 OB123 中調(diào)用 FC1 。如圖4。

邏輯塊包括：功能（FC）、功能塊（FB）、組織塊（OB），它們都是由變量聲明表、代碼段及其屬性等組成。

1.局部變量聲明表

每個(gè)邏輯塊的前面都有一個(gè)變量聲明表，其稱為局部變量聲明表。

局部數(shù)據(jù)包括參數(shù)、局部變量。

局部變量包括靜態(tài)變量、臨時(shí)變量。

1）功能（FC）變量介紹

FC沒有背景數(shù)據(jù)塊，即FC不能使用靜態(tài)變量，可以使用臨時(shí)變量。輸入、輸出、I/O參數(shù)以指向?qū)崊⒌闹羔樞问酱鎯?chǔ)在操作系統(tǒng)為參數(shù)傳遞而保留的額外空間中。

2）功能塊（FB）變量介紹

FB除了臨時(shí)變量外，所有參數(shù)的存儲(chǔ)空間都在背景數(shù)據(jù)塊中。

3）組織塊（OB）

OB只有臨時(shí)變量，其他的變量由操作系統(tǒng)管理，用戶不能參與。

2.局部變量的數(shù)據(jù)類型

局部變量可以定義為基本數(shù)據(jù)類型、復(fù)式數(shù)據(jù)類型、也可以是專門用于參數(shù)傳遞的“參數(shù)類型"，參數(shù)類型包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、塊的地址或指針等。

3.變量使用方式

1）使用變量名，需在前加前綴“#"，以區(qū)別于符號(hào)表中的符號(hào)地址。增量方式下，前綴會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生。

2）直接使用局部變量的地址，該方式只對(duì)背景數(shù)據(jù)塊和L堆棧有效。

另外，在調(diào)用FB塊時(shí)，背景數(shù)據(jù)塊需要調(diào)用前生成，其順序格式需和變量聲明表保持一致。

6ES7515-2FM02-0AB0

Siemens編程器S7-200系列用在中小型設(shè)備上的自動(dòng)系統(tǒng)的控制單元，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)，監(jiān)測(cè)及控制。

　　　在這里和大家一起來討論S7-200幾個(gè)使用方面的情況。

　1.步進(jìn)、伺服脈沖定位控制。

　　在設(shè)備的控制系統(tǒng)中，有關(guān)運(yùn)動(dòng)控制是很重要的，下面我們來看一看西門子S7-200系列PLC怎樣來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

　　首先，確定使用哪個(gè)端口來發(fā)脈沖，如采用Q0.0發(fā)脈沖，則它的控制字為SMB67，脈沖同期為SMW68，脈沖個(gè)數(shù)存放在SMD72中。

　 下面是控制字節(jié)的說明：

     Q0.0 Q0.1 控制字節(jié)說明 ：

　SM67.0 　SM77.0 　PTO/PWM更新周期值 0=不更新，1=更新周期值

　SM67.1 　SM77.1 　PWM更新脈沖寬度值 0=不更新，1=脈沖寬度值

　SM67.2 　SM77.2 　PTO更新脈沖數(shù) 0=不更新，1=更新脈沖數(shù)

　SM67.3 　SM77.3 　PTO/PWM時(shí)間基準(zhǔn)選擇 0=1微秒值，1=1毫秒值

　SM67.4 　SM77.4 　PWM更新方法 0=異步更新，1=同步更新

　SM67.5 　SM77.5 　PTO操作 0=單段操作，1=多段操作

　SM67.6 　SM77.6 　PTO/PWM模式選擇 0=選擇PTO，1=選擇PWM

　SM67.7 　SM77.7 　PTO/PWM允許 0=禁止PTO/PWM，1=允許

　　這樣根據(jù)以上表格，我們得出Q0.0控制字：SMB67為：10000101      采用PTO輸出，微妙級(jí)周期，發(fā)脈沖的周期（也就是頻率）與脈沖個(gè)數(shù)都要重新輸入。10000101轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制為85，有了控制字以后，我們來寫這一段程序：

　　　根據(jù)上面這段程序，我們知道了控制字的使用，同時(shí)也知道步進(jìn)電機(jī)的脈沖周期與沖個(gè)數(shù)的存放位置（對(duì)Q0.0來說是SMW68與SMD72）。當(dāng)然，VW100與VD102內(nèi)的數(shù)據(jù)不同的話，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)就不一樣。

　　　還有一點(diǎn)需要說明得是：M0.0導(dǎo)通---PLC捕捉到上升沿發(fā)動(dòng)脈沖輸出后，想停止的話，只須改變端口脈沖的控制字，再啟動(dòng)PLS即可，程序如下：

  　2.高速計(jì)數(shù)功能。

　　　西門子S7-200系列PLC具有高速計(jì)數(shù)的功能；舉一例子來談?wù)劯咚儆?jì)數(shù)的用途，我們采用普通電機(jī)來帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，我們想控制轉(zhuǎn)動(dòng)距離，怎么來解決這個(gè)問題？那么我們可在電機(jī)另一頭與一編碼器聯(lián)接，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，編碼器也隨之轉(zhuǎn)一圈，同時(shí)根據(jù)規(guī)格發(fā)出不同的脈沖數(shù)。當(dāng)然，這些脈沖數(shù)的頻率比較高，PLC不能用普通的上升沿計(jì)數(shù)來取得這些脈沖，只能通過高速計(jì)數(shù)功能了。

　　　啟動(dòng)高速計(jì)數(shù)功能，也要具有控制字

     HSCO HSC1 描述

　SM37.0 　SM47.0 　復(fù)位有效電平控制位 0=高電平有效， 1=低電平有效

　SM37.1 　SM47.1 　啟動(dòng)有效電平控制位于 0=高電平有效， 1=低電平有效

　SM37.2 　SM47.2 　正交計(jì)數(shù)器速率選擇 0=4X計(jì)數(shù)率， 1=1X計(jì)數(shù)率

　SM37.3 　SM47.3 　計(jì)數(shù)方向控制位 0=減計(jì)數(shù)， 1=正計(jì)數(shù)

　SM37.4 　SM47.4 　向HSC中寫入計(jì)數(shù)方向 0=不更新， 1=更新計(jì)數(shù)方向

　SM37.5 　SM47.5 　向HSC中寫入預(yù)置值 0=不更新， 1=更新預(yù)置值

　SM37.6 　SM47.6 　向HSC中寫入當(dāng)前值 0=不更新， 1=更新當(dāng)前值

　SM37.7 　SM47.7 　HSC允許 0=禁止HSC， 1=允許HSC

　　參照上面的表格，我們選擇HSC1高速計(jì)數(shù)器，控制字為SMB47，現(xiàn)在我們啟動(dòng)高速計(jì)數(shù)器HSC1，選擇為增計(jì)數(shù)，更新計(jì)數(shù)方向，重新設(shè)置值，更新當(dāng)前值：這樣的話，HSC1的啟動(dòng)控制高為：11111000轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制為　F8，將啟動(dòng)計(jì)數(shù)器時(shí)當(dāng)前值存放在SMD48中，將預(yù)存置放在SMD52中，具體的程序　如下：

 　　　同樣的，如果計(jì)數(shù)器在工作狀態(tài)下想停止計(jì)數(shù)器，也必須改變它的控制字后，啟動(dòng)HSC具體程序　如下：

 　　３． PID回路控制功能。

　　西門子S7-200系列PLC的PID控制相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單，可以通過micro/win軟件的一個(gè)向?qū)С绦?，按照提?一步一步執(zhí)行您所要求PID控制的屬性即可，在這里談一談PID這三個(gè)參數(shù)的具體意義：P為增益項(xiàng)，Ｐ越大，響應(yīng)起就快，在調(diào)節(jié)流量閥時(shí)：設(shè)定流量為50%，當(dāng)目前流量接近50%，剛超過，如果P值很大的話，那么流量閥會(huì)馬上會(huì)關(guān)閉，而不會(huì)控制在某一區(qū)域。這就是增益項(xiàng)太大引起。在調(diào)節(jié)的過程中應(yīng)該先將P值調(diào)節(jié)比較適當(dāng)了，再去調(diào)節(jié)I值，它為積分項(xiàng)，是在控制器回路中控制對(duì)當(dāng)前值與設(shè)定值相等的偏差范圍。D為微分項(xiàng)，主要作用是避免給定值的微分作用而引起的跳變。

　　在現(xiàn)場(chǎng)的PID參數(shù)的調(diào)整過程中，針對(duì)西門子S7-200型PLC我的建議是在不同的控制階段，采用不同的PID參數(shù)組，具體而言就是當(dāng)目前距離設(shè)定值差距較大時(shí)，采用P值較大的一套PID參數(shù)，如果當(dāng)前值快接近設(shè)定值范圍時(shí)，采用P值較小的一套PID參數(shù)。