程序结构与编程

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1、1 S7 CPU中的程序,1.1 用户程序中的块结构1.2 用户程序结构1.3 I/O过程映像1.4 程序循环执行,返回本章,1.1 用户程序中的块结构,返回本节,1.2 用户程序结构,线性程序（线性编程）分部式程序（分部编程、分块编程） 结构化程序（结构化编程或模块化编程）,返回本节,1. 线性程序（线性编程）,所谓线性程序结构，就是将整个用户程序连续放置在一个循环程序块（OB1）中，块中的程序按顺序执行，CPU通过反复执行OB1来实现自动化控制任务。这种结构和PLC所代替的硬接线继电器控制类似，CPU逐条地处理指令。事实上所有的程序都可以用线性结构实现，不过，线性结构一般适用于相对简单的程

2、序编写。,返回上级,2.分部式程序（分部编程、分块编程）,所谓分部程序，就是将整个程序按任务分成若干个部分，并分别放置在不同的功能（FC）、功能块（FB）及组织块中，在一个块中可以进一步分解成段。在组织块OB1中包含按顺序调用其他块的指令，并控制程序执行。 在分部程序中，既无数据交换，也不存在重复利用的程序代码。功能（FC）和功能块（FB）不传递也不接收参数，分部程序结构的编程效率比线性程序有所提高，程序测试也较方便，对程序员的要求也不太高。对不太复杂的控制程序可考虑采用这种程序结构。实际上就是编辑并调用无参功能（FC） 。,返回上级,3. 结构化程序（结构化编程或模块化编程）,所谓结构化程序

3、，就是处理复杂自动化控制任务的过程中，为了使任务更易于控制，常把过程要求类似或相关的功能进行分类，分割为可用于几个任务的通用解决方案的小任务，这些小任务以相应的程序段表示，称为块（FC或FB）。OB1通过调用这些程序块来完成整个自动化控制任务。 结构化程序的特点是每个块（FC或FB）在OB1中可能会被多次调用，以完成具有相同过程工艺要求的不同控制对象。这种结构可简化程序设计过程、减小代码长度、提高编程效率，比较适合于较复杂自动化控制任务的设计。实际上就是编辑并调用有参功能（FC）。,返回上级,1.3 I/O过程映像,返回本节,1.4 程序循环执行,返回本节,功能（FC）、功能块（FB）和组织块

4、（OB）统称为逻辑块（或程序块）。功能块（FB）有一个数据结构与该功能块的参数完全相同的数据块，称为背景数据块，背景数据块依附于功能块，它随着功能块的调用而打开，随着功能块的结束而关闭。存放在背景数据块中的数据在功能块结束时继续保持。而功能（FC）则不需要背景数据块，功能调用结束后数据不能保持。组织块（OB）是由操作系统直接调用的逻辑块。 3.1 逻辑块（FC和FB）的结构 3.1 逻辑块（FC和FB）的编程,3 逻辑块（FC和FB）的结构及编程,返回本章,逻辑块（OB、FB、FC）由变量声明表、代码段及其属性等几部分组成。局部变量声明表（局部数据） 逻辑块局部变量的数据类型 逻辑块的调用过程

5、及内存分配,3.1 逻辑块（FC和FB）的结构,返回本节,每个逻辑块前部都有一个变量声明表，称为局部变量声明表。,1. 局部变量声明表,局部数据分为参数和局部变量两大类，局部变量又包括静态变量和临时变量（暂态变量）两种。,返回上级,对于功能块（FB），操作系统为参数及静态变量分配的存储空间是背景数据块。这样参数变量在背景数据块中留有运行结果备份。在调用FB时，若没有提供实参，则功能块使用背景数据块中的数值。操作系统在L堆栈中给FB的临时变量分配存储空间。 对于功能（FC），操作系统在L堆栈中给FC的临时变量分配存储空间。由于没有背景数据块，因而FC不能使用静态变量。输入、输出、I/O参数以指向

6、实参的指针形式存储在操作系统为参数传递而保留的额外空间中。 对于组织块（OB）来说，其调用是由操作系统管理的，用户不能参与。因此，OB只有定义在L堆栈中的临时变量。,返回上级,对逻辑块编程时必须编辑下列三个部分： 变量声明：分别定义形参、静态变量和临时变量（FC块中不包括静态变量）；确定各变量的声明类型（Decl.）、变量名（Name）和数据类型（Data Type），还要为变量设置初始值（Initial Value）。如果需要还可为变量注释（Comment）。在增量编程模式下，STEP 7将自动产生局部变量地址（Address）。 代码段：对将要由PLC进行处理的块代码进行编程。 块属性：块

7、属性包含了其它附加的信息，例如由系统输入的时间标志或路径。此外，也可输入相关详细资料。,3.2 逻辑块（FC和FB）的编程,返回本节,1.临时变量的定义和使用,返回上级,4.定义形式参数,返回上级,编写逻辑块（FC和FB）程序时，可以用以下两种方式使用局部变量： 使用变量名，此时变量名前加前缀“#”，以区别于在符号表中定义的符号地址。增量方式下，前缀会自动产生。 直接使用局部变量的地址，这种方式只对背景数据块和L堆栈有效。 在调用FB块时，要说明其背景数据块。背景数据块应在调用前生成，其顺序格式与变量声明表必须保持一致。,5.编写控制程序,返回上级,所谓无参功能（FC），是指在编辑功能（FC）

8、时，在局部变量声明表不进行形式参数的定义，在功能（FC）中直接使用绝对地址完成控制程序的编程。这种方式一般应用于分部式结构的程序编写，每个功能（FC）实现整个控制任务的一部分，不重复调用。4.1 编辑无参功能（FC）4.2 在OB1中调用无参功能（FC）,4 编辑并调用无参功能（FC）分部程序设计,返回本章,所谓有参功能（FC），是指编辑功能（FC）时，在局部变量声明表内定义了形式参数，在功能（FC）中使用了虚拟的符号地址完成控制程序的编程，以便在其他块中能重复调用有参功能（FC）。这种方式一般应用于结构化程序编写。5.5.1 编辑有参功能（FC） 5.5.2 在OB1中调用有参功能（FC）,

9、5 编辑并调用有参功能（FC）结构化程序设计,返回本章,功能块（FB）在程序的体系结构中位于组织块之下。它包含程序的一部分，这部分程序在OB1中可以多次调用。功能块的所有形参和静态数据都存储在一个单独的、被指定给该功能块的数据块（DB）中，该数据块被称为背景数据块。当调用FB时，该背景数据块会自动打开，实际参数的值被存储在背景数据块中；当块退出时，背景数据块中的数据仍然保持。 5.6.1 编辑无静态参数的功能块（FB）5.6.2 在OB1中调用无静态参数的功能块（FB）,6 编辑无静参的功能块（FB ）,返回本章,5.7 编辑并调用有静态参数的功能块,在编辑功能块（FB）时，如果程序中需要特定

10、数据的参数，可以考虑将该特定数据定义为静态参数，并在FB的声明表内STAT处声明。 下面以交通信号灯控制系统的设计为例，介绍如何编辑和调用有静态参数的功能块。5.7.1 编辑有静态参数的功能块（FB）5.7.2 在OB1中调用有静态参数的功能块（FB）,返回本章,5.8 使用多重背景结构化程序设计,使用多重背景可以有效地减少数据块的数量，其编程思想是创建一个比FB1级别更高的功能块，如FB10，将未作任何修改的FB1作为一个“局部背景”，在FB10中调用。对于FB1的每一个调用，都将数据存储在FB10的背景数据块DB10中。5.8.1 创建多重背景的S7项目5.8.2 编辑功能（FC）5.8.

11、3 编辑共享数据块 5.8.4 编辑功能块（FB）5.8.5 生成多重背景数据块DB105.8.6 在OB1中调用功能(FC)及上层功能块(FB),返回本章,5.8.1 创建多重背景的S7项目,【例5-8-1】 发动机组控制系统设计使用多重背景。 设某发动机组由1台汽油发动机和1台柴油发动机组成，现要求用PLC控制发动机组，使各台发动机的转速稳定在设定的速度上，并控制散热风扇的起动和延时关闭。每台发动机均设置一个起动按钮和一个停止按钮。创建S7项目硬件配置编写符号表 规划程序结构,返回本节,1. 创建S7项目 使用菜单【File】【“New Project”Wizard】创建发动机组控制系统的

12、S7项目，并命名为“多重背景”。CPU选择CPU 315-2DP，项目包含组织块OB1。2. 硬件配置 在“多重背景”项目内打开“SIMATIC 300 Station”文件夹，打开硬件配置窗口，并按下图所示完成硬件配置。,返回上级,3.编辑符号表,返回上级,I/O分配：I1.0汽油发动机启动 Q5.0汽油发动机启动命令I1.1汽油发动机停止 Q5.2汽油发动机风扇的启动命令I1.2汽油发动机故障 T1汽油发动机风扇延时关闭定时器I1.4柴油发动机启动 Q5.4柴油发动机启动命令I1.5柴油发动机停止 Q5.6柴油发动机风扇启动命令I1.6柴油发动机故障 T2柴油发动机风扇延时关闭定时器Fc1

13、风扇控制FB1发动机控制FB10发动机控制上层功能块DB3共享数据块DB10 FB10的实例数据块,4.规划程序结构,FB10为上层功能块，它把FB1作为其“局部实例”，通过二次调用本地实例，分别实现对汽油机和柴油机的控制。这种调用不占用数据块DB1和DB2，它将每次调用（对于每个调用实例）的数据存储到体系的上层功能块FB10的背景数据块DB10中。,返回上级,5.8.2 编辑功能（FC）,1.定义局部变量声明表 FC1用来实现发动机（汽油机或柴油机）的风扇控制，按照控制要求，当发动机起动时，风扇应立即起动；当发动机停机后，风扇应延时关闭。因此FC1需要一个发动机起动信号、一个风扇控制信号和一

14、个延时定时器。,返回本节,2.编辑FC1的控制程序,FC1所实现的控制要求：发动机起动时风扇起动，当发动机再次关闭后，风扇继续运行4s，然后停止。定时器采用断电延时定时器，控制程序如下图所示。,返回上级,5.8.3 编辑共享数据块,共享数据块DB3可为FB10保存发动机（汽油机和柴油机）的实际转速，当发动机转速都达到预设速度时，还可以保存该状态的标志数据。,返回本节,5.8.4 编辑功能块（FB）,在该系统的程序结构内，有2个功能块：FB1和FB10。FB1为底层功能块，所以应首先创建并编辑；FB10为上层功能块，可以调用FB1。编辑底层功能块FB1 编辑上层功能块FB10,返回本节,1.编辑

15、底层功能块FB1,在“多重背景”项目内创建FB1，符号名“Engine”。定义功能块FB1的变量声明表,返回上级,编写功能块FB1的控制程序,FB1主要实现发动机的起停控制及速度监视功能，其控制程序如下图所示。,返回上级,2. 编辑上层功能块FB10,在“多重背景”项目内创建FB10，符号名“Engines”。在FB10的属性对话框内激活“Multi-instance capable”选项。,返回上级,定义功能块FB10的变量声明表,要将FB1作为FB10的一个“局部背景”调用，需要在FB10的变量声明表中为FB1的调用声明不同名称的静态变量，数据类型为FB1（或使用符号名“Engine”）。

16、,返回上级,编写功能块FB10的控制程序,在变量声明表内完成FB1类型的局部实例：“Petrol_Engine”和“Diesel_Engine”的声明以后，在程序元素目录的“Multiple Instances”目录中就会出现所声明的多重实例，如图所示。接下来可在FB10的代码区，调用FB1的“局部实例”。,返回上级,编写功能块FB10的控制程序,调用FB1局部实例时，不再使用独立的背景数据块，FB1的实例数据位于FB10的实例数据块DB10中。发动机的实际转速可直接从共享数据块中得到，如DB3.DBW2 （符号地址为，S_Data.PE_Actual_Speed）。,返回上级,5.8.5 生成多重背景数据块DB10,