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1、6.1 西门子PLC的程序结构6.2 程序控制指令与结构化编程6.3 S7-200的中断系统6.4 S7-300/400的中断与组织块6.5 S7-300/400的系统功能与系统功能块本章的主要内容本章的主要内容 1 2024/7/216.1.1 西门子西门子PLC的程序结构概述的程序结构概述 本本章章主主要要介介绍绍PLC的的程程序序结结构构。这这里里的的程程序序指指的的是是用用户户程程序序，即即用用户户根根据据控控制制要要求求编编写写的的控控制制程程序序。用用户户程程序序是是在在系系统统程程序序之之上上运运行行的的。西西门门子子PLC的的用用户户程程序序都都是是编编写写在在一一定定的的程程
2、序序块块中中的的。在在西西门门子子PLC中中，程程序序块块是是存存放放程程序序的的基基本本单单元元，所所有有的的程程序序必必定定属属于于特特定定的的程程序序块块，所所有有指指令令编编写写的的所所有有程程序序均均可可以以根根据据需需要要放放在在任任意的程序块中。意的程序块中。 西门子西门子PLC的程序总体结构由主程序（组织块）和的程序总体结构由主程序（组织块）和子程序（功能块）等组成。西门子子程序（功能块）等组成。西门子S7-200和和S7-300/400 PLC程序结构相似，只是各部分的名称不一样。程序结构相似，只是各部分的名称不一样。 2 2024/7/216.1.1 西门子西门子PLC的程
3、序结构概述（续）的程序结构概述（续） 西西门门子子PLC中中程程序序块块的的执执行行和和调调用用是是按按一一定定规规则则进进行行的的。根根据据程程序序执执行行的的调调用用机机制制不不同同，可可以以将将程程序序块块分分为为两两类类。一一类类是是系系统统调调用用程程序序块块，这这一一类类程程序序块块在在系系统统事事件件或或中中断断事事件件发发生生后后由由系系统统程程序序激激发发，从从而而得得以以执执行行。如如主主程程序序块块OB1，由由于于PLC的的“循循环环扫扫描描”的的原原理理，每每个个周周期期的的开开始始是是一一个个最最重重要要的的事事件件，系系统统会会在在该该事事件件发发生生后后，调调用用
4、主主程程序序块块OB1；又又如如中中断断响响应应子子程程序序（程程序序块块），当当相相应应的的中中断断事事件件发发生生后后，系系统统会会调调用用对对应应的的中中断断响响应应子子程程序序（程程序序块块）。另另一一类类程程序序块块是是程程序序调调用用程程序序块块，这这一一类类程程序序块块由由其其他他程程序序调调用用后后得得以以执执行行，如如S7-200中中的的子子程程序序、S7-300/400中中的的功功能能（FC）和和功功能能块（块（FB）等。）等。3 2024/7/216.1.1 西门子西门子PLC的程序结构概述（续）的程序结构概述（续） 在在控控制制任任务务简简单单时时，经经常常将将一一个个
5、工工程程的的全全部部控控制制任任务务都都按按照照工工程程控控制制的的顺顺序序写写在在一一个个程程序序中中，如如写写在在OB1中中。程程序序执执行行过过程程中中，CPU不不断断地地扫扫描描OB1，按按照照事事先先准准备备好好的的顺顺序序去去执执行行工工作作。一一般般情情况况下下，只只要要任任务务稍稍微微复复杂杂一一些些，就就要要把把一一个个复复杂杂的的过过程程分分解解成成多多个个简简单单的的过过程程，从从而而写写在在不不同同的的程程序序块块中中。分分为为多多个个不不同同程程序序块块后后，程程序序容容易易编编写写，容容易易调调试试，从从总总体体上上看看，分分块块程程序序的的优优势势是十分明显的。是
6、十分明显的。4 2024/7/216.1.2西门子西门子S7-200 PLC的程序结构的程序结构 1. 程序结构西西门门子子S7-200 PLC的的程程序序在在结结构构上上是是由由主主程程序序、子子程程序序和和中中断断子子程程序序组组成成的的，如如图图6-1所所示示。主主程程序序只只有有一一个个，每每个个循循环环扫扫描描周周期期，主主程程序序会会被被执执行行一一遍遍。主主程程序序执执行行过过程程中中可可以以调调用用子子程程序序。子子程程序序在在S7-200中中最最多多可可以以有有64个个，名名称称为为SBR0SBR63。子子程程序序可可以以由由主主程程序序、其其它它子子程程序序或或中中断断子子
7、程程序序调调用用。子子程程序序调调用用后后，才才能能执执行行。中中断断子子程程序序是是一一类类特特殊殊的的子子程程序序，在在系系统统规规定定的的中中断断请请求求到到来来时时，调调用用对对应应的的中中断断子子程程序序。中中断断子子程程序序最最多多有有128个个，名称为名称为INT0INT127。中断的内容在中断的内容在本章本章6.3节中讲解。节中讲解。图6-1西门子S7-200的PLC的程序结构 5 2024/7/216.1.2西门子西门子S7-200 PLC的程序结构（续）的程序结构（续） 2.2.子程序子程序子子程程序序调调用用有有时时不不带带参参数数，这这时时调调用用比比较较简简单单，如如
8、图图6-2所所示示。在在图图示示程程序序中中，SM0.0是是一一直直接接通通的的，这这是是无无条条件件调调用用。若若换换成成其其它它接接点点，则则称称为为有有条条件件调调用用。不不带带参参数数子子程程序序的的调调用用中中，子子程程序序和主程序也是可以通过全局变量交换数据的。和主程序也是可以通过全局变量交换数据的。 图6-2不带参数的子程序的调用 6 2024/7/216.1.2西门子西门子S7-200 PLC的程序结构（续）的程序结构（续） 子子程程序序调调用用也也可可以以带带参参数数。每每个个子子程程序序调调用用的的输输入入输输出出参参数数最最多多限限制制为为16个个。在在带带参参数数的的“
9、调调用用子子程程序序”指指令令中中，参参数数必必须须与与子子程程序序局局部部变变量量表表中中定定义义的的变变量量完完全全匹匹配配。参参数数顺顺序序必必须须以以输输入入参参数数开开始始，其其次次是是输输入入输输出出参参数数，然然后后是是输输出出参参数数。子子程程序序带带参参数数调调用用可可以以充充分分利利用用局局部部变变量量的的优优势势，使使程程序序更更具具模模块块化化。图图6-3是是一一子子程程序序符符号号表表，图图6-4为为带带参参数数子子程程序序调调用用的举例。的举例。 图6-3子程序符号表 7 2024/7/216.1.2西门子西门子S7-200 PLC的程序结构（续）的程序结构（续）
10、图6-4 为带参数子程序调用的举例 8 2024/7/216.1.2西门子西门子S7-200 PLC的程序结构（续）的程序结构（续） 3.数据块、符号表与状态图 S7-200 PLC可以定义数据块，数据块定义在V区，因此S7-200 PLC中定义数据块并没有新建变量，而是对已有的变量区域进行再定义，如图6-5所示。图6-5 S7-200 PLC数据块的定义9 2024/7/216.1.2西门子西门子S7-200 PLC的程序结构（续）的程序结构（续） S7-200 PLC的数据块定义完成后，这些数据有的数据块定义完成后，这些数据有了初始值，访问这些数据的时候，还使用了初始值，访问这些数据的时候
11、，还使用V区的访问区的访问办法进行访问。可以对所有变量的名称和子程序块的办法进行访问。可以对所有变量的名称和子程序块的名称定义符号名称，在符号表中完成。符号表是给已名称定义符号名称，在符号表中完成。符号表是给已有的变量等另外取个更容易阅读和理解的名称，主要有的变量等另外取个更容易阅读和理解的名称，主要是注释的功能，不会下载到是注释的功能，不会下载到PLC中。中。 S7-200 PLC中还有一个概念叫状态图，也是一中还有一个概念叫状态图，也是一个表格，用于在线监控时，把需要监控的变量以各种个表格，用于在线监控时，把需要监控的变量以各种格式集中在一起，方便变量的监控和程序的调试。状格式集中在一起，
12、方便变量的监控和程序的调试。状态图既不会创建新的变量，也不会下载到态图既不会创建新的变量，也不会下载到PLC中。中。10 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构 1.1.程序结构程序结构 西西门门子子S7-300/400的的PLC的的程程序序在在结结构构上上是是由由若若干干块块组组成成的的。根根据据块块的的特特点点不不同同，分分为为组组织织块块(OB)、功功能能块块（FB）、功功能能（FC）、系系统统功功能能块块（SFB）、系系统统功能（功能（SFC）和和数据块（数据块（DB），如图如图6-6所示。所示。 图6-6西
13、门子S7-300/400的块 11 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 组组织织块块(OB)是是系系统统自自动动调调用用的的程程序序块块。根根据据组组织织块块的的不不同同作作用用，系系统统会会在在相相应应的的时时候候和和条条件件下下进进行行调调用用。例例如如，组组织织块块OB1，系系统统会会在在每每个个循循环环扫扫描描周周期期调调用用一一次次，我我们们称称为为主主程程序序。当当程程序序不不是是很很复复杂杂时时，我我们们可可以以将将程程序序全全部部写写在在OB1中中。组组织织块块OB100是是初初始
14、始化化组组织织块块，系系统统会会在在上上电电后后自自动动调调用用一一次次OB100，我我们们可可以以把把初初始始化化程程序序写写在在OB100中中。如如图图6-6所所示示，除除初初始始化化和和循循环环扫扫描描可可以以调调用用相相应应组组织织块块外外，定定时时和和故故障障会会激激发发相相应应的的中中断断，从从而而调调用用相相应应的的组组织织块块，中中断断组组织织块块的的内内容容在在6.4中中讲讲解解。对对PLC来来说说，不不同同的的组组织织块块是是有有特特定定功功能能的的。用用户户不不能能定定义义组组织织块块的的调调用用规规则则，从从而而不不能能创创建建新新名名称称的的组组织织块块，而而只只能能
15、将将系系统统的的组组织织块插入程序中，然后编写组织块的程序。块插入程序中，然后编写组织块的程序。12 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 在在STEP中中，可可以以在在工工程程的的程程序序中中插插入入块块。如如图图6-7所所示示，在在工工程程test的的S7 Program(1)的的Blocks中中，可可以以插插入入OB块块、FB块块、FC块块和和DB块块。而而SFC和和SFB块块，则则通通过过程程序序调调用用，由由系系统统自自动动插插入入。例例如如，在在图图6-8中中调调用用了了SFC14(DP
16、RD_DAT)，则则系系统统会会把把SFC14自动加入程序中，如图自动加入程序中，如图6-7所示。所示。 图图6-7 插入块的操作插入块的操作 13 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 2.2. 功能功能（FC）和）和功能块（功能块（FB） 功功能能块块（FB）和和功功能能（FC）是是用用户户定定义义的的子子程程序序。我我们们可可以以在在程程序序中中任任何何地地方方通通过过程程序序调调用用功功能能块块（FB）和和功功能能（FC）。FB和和FC是是有有区区别别的的，FB是是带带有有专专用用的的背背景
17、景数数据据块块的的，FB可可以以访访问问自自己己的的背背景景数数据据块块，也也可可以以访访问问共共享享数数据据块块；FC不不带带有有专专用用的的背背景景数数据块，可以访问共享数据块。据块，可以访问共享数据块。 除除此此之之外外，FB和和FC的的使使用用是是一一致致的的。块块的的调调用用程程序序如如图图6-8所所示示，第第一一行行程程序序为为条条件件调调用用，第第二二行行程程序序为无条件调用。为无条件调用。14 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 图6-8 块的调用15 2024/7/216.1.3
18、西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 与与S7-200 PLCS7-200 PLC相似，在相似，在S7-300/400 PLCS7-300/400 PLC的块中，的块中，可以使用局部变量可以使用局部变量L L，从而支持带参数的调用。局部变量，从而支持带参数的调用。局部变量L L存储区的大小与存储区的大小与PLCPLC型号有关，一般大于型号有关，一般大于256B256B。局部变。局部变量量L L在块被调用时才分配存储空间，当调用结束后，释放在块被调用时才分配存储空间，当调用结束后，释放存储空间。存储空间。 图图6-96-9为一带
19、参数程序块的程序。需要首先定义为一带参数程序块的程序。需要首先定义该程序块的输入和输出参数，当然这些参数是局部变量，该程序块的输入和输出参数，当然这些参数是局部变量，在调用时，用实际参数代替局部变量。该图中，定义了在调用时，用实际参数代替局部变量。该图中，定义了输入参数输入参数x1x1和和x2x2，输出参数，输出参数y y，临时的中间变量，临时的中间变量Temp1Temp1。程序中，计算程序中，计算x1x1和和x2x2的平均值，保存在的平均值，保存在y y中。中。16 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续
20、) ) 图6-9 带参数程序块的编写17 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 带带参参数数程程序序块块的的调调用用如如图图6-10所所示示。FC1为为已已经经定定义义好好的的带带参参数数的的功功能能（子子程程序序）在在主主程程序序或或其其他他程程序序中中，可可以以多多次次调调用用FC1，调调用用时时需需要要赋赋值值给给x1和和x2，计计算算结结果果也也要要指指定定实实际际的的存存储储空空间间。用用计计算算机机的的术术语语来来讲讲，x1、x2和和y是形式参数，而是形式参数，而MW0和和MW2等是实际
21、参数。等是实际参数。图6-10 带参数程序块的调用18 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 系系统统功功能能块块（SFB）和和系系统统功功能能（SFC）是是系系统统定定义义的的子子程程序序，是是PLC生生产产厂厂家家将将具具有有特特定定功功能能的的子子程程序序编编好好后后，提提供供给给用用户户使使用用，用用户户可可以以直直接接调调用用。比比如如SFC14/15是是PROFIBUS数数据据发发送送/接接收收功功能能。SFB带带有有背背景景数数据据块块，而而SFC不不带带。SFB和和SFC调调用用方方
22、法法与与FC的的调调用用一一样样。了了解解和和掌掌握握系系统统功功能能对对程程序序的的编编写写会会带来很大的便利带来很大的便利 数数据据块块（DB）分分为为共共享享数数据据块块和和背背景景数数据据块块。数数据据块块创创建建后后，就就是是给给PLC定定义义了了新新的的变变量量，程程序序可可以以访访问这些变量。问这些变量。19 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 3. 数据块 数据块（数据块（DB）分为共享数据块和背景数据块。）分为共享数据块和背景数据块。数据块的创建，就是给数据块的创建，就是给PLC
23、定义了新的变量，程序可定义了新的变量，程序可以访问这些变量。数据块的名称是按数字进行编号的，以访问这些变量。数据块的名称是按数字进行编号的，如如DB1、DB2等。等。 在如图在如图6-7所示的界面中，插入数据块。然后所示的界面中，插入数据块。然后对数据块进行定义，如图对数据块进行定义，如图6-11所示。数据块的创建就所示。数据块的创建就是填一张表格，一行一行去填写。是填一张表格，一行一行去填写。“地址地址”是数据块是数据块中的物理地址，由系统自动依次生成；中的物理地址，由系统自动依次生成；“名称名称”是数是数据块中变量的符号名；据块中变量的符号名；“类型类型”是变量的数据类型；是变量的数据类型
24、；在数据块中还可以设定数据的初始值和注释。在数据块中还可以设定数据的初始值和注释。20 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 图6-11 数据块DB1的创建21 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 用户可以在程序中访问数据块中的数据，变量的表达有规定的形式。访问某一位，用DB1.DBXx.y表示，如DB1.DBX0.0和DB1.DBX0.1表示DB1的第1个字节的第1位和第2位，当然也可以用DB1.b0
25、和DB1.b1来表示。访问某一字节，用DB1.DBBx表示，如DB1.DBB1表示DB1的第2个字节，也可以用DB1.x0表示。访问某一个字，用DB1.DBWx表示，如DB1.DBW2表示以DB1的第3个字节开始的一个字，也可以用DB1.x1表示。访问某个双字，用DB1.DBDx表示。以上“x”表示数据块中的字节单元地址。22 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 创建数据块时，可以创建一些位、字节和字等，而使用时可以把数据块看成一定字节长度的空间，用任意格式访问数据块，不受定义的限制。图6-12中
26、，程序段3的后半段，DBW0表示DB1的前两个字节。因此，有时直接定义成“ARRAY0.9 BYTE”，表示10个字节的数组。23 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 图6-12 数据块的访问24 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 4. 变量表与符号表 在如图6-7所示的界面中，可以插入变量表，用于在线监控。变量表把需要监控的变量以各种格式集中在一起，方便变量的监控和程序的调试，如图6-13所示。变
27、量表既不创建新的变量，也不必下载到PLC中。 S7-300 PLC中，可以对所有变量的名称和程序块的名称定义符号名称，在符号表中完成。符号表是为了方便程序的阅读和理解，主要是注释的功能，不下载到PLC中。25 2024/7/216.1.3西门子西门子S7-300/400S7-300/400的的PLCPLC的程序结构的程序结构( (续续) ) 图6-13 S7-300/400 PLC的变量表26 2024/7/216.1 西门子PLC的程序结构6.2 程序控制指令与结构化编程6.3 S7-200的中断系统6.4 S7-300/400的中断与组织块6.5 S7-300/400的系统功能与系统功能块
28、本章的主要内容本章的主要内容 27 2024/7/216.2.1 程序控制概述程序控制概述 在在具具体体的的程程序序块块内内，编编写写PLC控控制制程程序序也也要要对对程程序序的的流流程程进进行行控控制制。用用计计算算机机编编程程的的观观点点看看待待PLC程程序序的的编编写写，PLC的的程程序序属属于于结结构构化化编编程程的的模模型型。PLC的的程程序序控控制是通过程序控制指令完成的。制是通过程序控制指令完成的。 PLC最最基基本本的的结结构构是是顺顺序序结结构构，即即执执行行完完上上一一行行程程序序再再执执行行下下一一行行。除除此此之之外外，分分支支结结构构、循循环环结结构构和和子子程程序序
29、结结构构也也是是常常见见的的程程序序结结构构。需需要要注注意意的的是是，这这里里所所讲的结构是相对于一个讲的结构是相对于一个PLC扫描周期而言的。扫描周期而言的。28 2024/7/216.2.2程序控制指令程序控制指令 29 2024/7/216.2.2程序控制指令（续）程序控制指令（续） 跳跳转转指指令令是是程程序序控控制制常常用用指指令令。当当逻逻辑辑条条件件满满足足时时，使使用用该该指指令令可可以以有有选选择择地地执执行行程程序序中中的的某某些些部部分分，完完成成某某些些特特定定的的功功能能，这这样样可可以以使使程程序序结结构构更更加加灵灵活活，减少扫描时间，加快系统的响应速度。减少扫
30、描时间，加快系统的响应速度。 跳跳转转指指令令由由两两条条指指令令组组成成：JMP和和LBL，这这两两条条指指令令必必须须配配合合使使用用，且且必必须须使使用用在在同同一一个个程程序序块块中中，例例如如可可以以在在主主程程序序中中使使用用，也也可可以以在在子子程程序序中中使使用用，或或者者在在中中断断程程序序中中使使用用，但但不不允允许许从从主主程程序序跳跳转转到到子子程程序序或或中中断断程程序序中中，当当然然也也不不允允许许从从一一个个子子程程序序跳跳到到另一个子程序中或者中断程序、主程序里。另一个子程序中或者中断程序、主程序里。 程序控制指令如表程序控制指令如表6-1所示。所示。 30 2
31、024/7/216.2.3 分支结构分支结构 分分支支结结构构又又称称为为选选择择分分支支结结构构。如如果果在在不不同同条条件件下下，需需要要执执行行不不同同的的程程序序段段时时，就就需需要要用用分分支支结结构构。例例如如，机机电电设设备备控控制制中中，经经常常存存在在手手动动和和自自动动两两种种模模式式，在在两两种种模模式式下下的的控控制制程程序序是是不不同同的的，这这时时就就可可以以用用分分支支结构实现有选择的控制。结构实现有选择的控制。 分分支支结结构构中中是是由由判判定定条条件件来来控控制制程程序序运运行行方方向向的的，如如图图6-146-14所所示示。当当条条件件成成立立时时，执执行
32、行程程序序段段2 2；当当条条件件不不成成立立时时，执执行行程程序序段段1 1。分分支支结结构构一一般般通通过过跳跳转转指指令令实实现现，在在图图6-156-15中中，根根据据I0.0I0.0的的状状态态决决定定执执行行程程序序段段1 1还还是是程程序序段段2 2。当当I0.0I0.0有有输输入入，则则执执行行程程序序段段2 2，否否则则执行程序段执行程序段1 1。 31 2024/7/216.2.3 分支结构分支结构 （续）（续） 图6-14 分支结构 图6-15用JMP指令实现分支结构 32 2024/7/216.2.4 循环结构循环结构 循循环环是是计计算算机机程程序序的的基基本本结结构
33、构。但但在在PLCPLC中中，需需要要注注意意PLCPLC程程序序本本身身也也是是循循环环的的。所所谓谓循循环环结结构构是是指指PLCPLC大大循环中间的一段循环程序，在应用时特别需要注意。循环中间的一段循环程序，在应用时特别需要注意。 循循环环结结构构如如图图6-166-16所所示示，循循环环变变量量是是循循环环的的控控制制变变量量，每每次次循循环环中中循循环环变变量量的的值值都都会会改改变变。循循环环结结构构中中有有一一个个分分支支结结构构，用用于于判判断断是是否否结结束束循循环环。图图6-176-17是是用用FORFOR指指令令实实现现循循环环结结构构的的例例子子，当当I2.0=1I2.
34、0=1时时，外外循循环环执执行行100100次次；当当I2.1=1I2.1=1时时，外外循循环环每每执执行行1 1次次，内内循循环环执行执行2 2次。次。 西西门门子子S7-300/400S7-300/400的的基基本本指指令令中中没没有有FORFOR指指令令，这这时时也也可可以以用用JMPJMP等等指指令令实实现现循循环环结结构构。在在实实际际应应用用中中，循循环结构的应用是比较少的。环结构的应用是比较少的。 33 2024/7/216.2.4 循环结构循环结构 （续）（续） 图6-16循环结构 图6-17 用FOR指令实现循环结构 34 2024/7/216.2.5 子程序结构子程序结构
35、子子程程序序的的使使用用有有两两种种情情况况。一一是是程程序序比比较较长长，为为了了使使其其结结构构清清楚楚，将将其其分分成成若若干干段段，每每一一段段写写出出一一个个子子程程序序；第第二二种种情情况况是是某某些些程程序序段段需需要要反反复复执执行行，这这时时将将其其写写成成子子程程序序形形式式，可可以以减减少少代代码码长长度度，降降低低系系统统内存资源的占用，提高程序的效率和结构化程度。内存资源的占用，提高程序的效率和结构化程度。 子子程程序序结结构构如如图图6-186-18所所示示。子子程程序序分分为为一一般般子子程程序序和和中中断断子子程程序序，两两者者从从程程序序的的角角度度看看是是一
36、一致致的的，只只是是调调用用的的方方法法不不同同。一一般般子子程程序序用用程程序序调调用用，而而中中断断子子程序是由中断调用的，所以又称为中断服务子程序。程序是由中断调用的，所以又称为中断服务子程序。 35 2024/7/215.2.5 子程序结构（续）子程序结构（续） 图6-18 子程序结构 36 2024/7/216.1 西门子PLC的程序结构6.2 程序控制指令与结构化编程6.3 S7-200的中断系统6.4 S7-300/400的中断与组织块6.5 S7-300/400的系统功能与系统功能块本章的主要内容本章的主要内容 37 2024/7/216.3.16.3.1中断程序类型与优先级中
37、断程序类型与优先级S7-200支持以下中断程序类型：支持以下中断程序类型：（1）通通信信端端口口中中断断：S7-200生生成成允允许许程程序序控控制制通通信信端端口的事件。口的事件。（2）I/O中中断断：S7-200生生成成用用于于各各种种I/O状状态态不不同同变变化化的的事事件件。这这些些事事件件允允许许程程序序对对高高速速计计数数器器、脉脉冲冲输输出出或输入的升高或降低状态作出应答。或输入的升高或降低状态作出应答。（3）时时基基中中断断：S7-200生生成成允允许许程程序序按按照照具具体体间间隔隔作作出应答的事件。出应答的事件。38 2024/7/216.3.16.3.1西门子西门子S7-
38、200S7-200的中断的中断 ( (续续) ) 39 2024/7/215.3.15.3.1西门子西门子S7-200S7-200的中断的中断 ( (续续) ) 40 2024/7/216.3.16.3.1西门子西门子S7-200S7-200的中断的中断 ( (续续) ) 41 2024/7/216.3.2 6.3.2 中断指令与中断设置中断指令与中断设置 中中断断指指令令如如表表6-3所所示示。要要使使用用中中断断，首首先先必必须须启启动动中中断断，并并且且将将中中断断事事件件和和中中断断服服务务子子程程序序相相关关联联。可可以以将多个中断和一个中断服务子程序相关联。将多个中断和一个中断服务
39、子程序相关联。 42 2024/7/216.3.26.3.2西门子西门子S7-200S7-200的中断的中断 ( (续续) ) 中中断断的的应应用用是是很很方方便便的的。如如图图5-19所所示示，在在完完成成启启动动中中断断（ENI指指令令）后后，将将中中断断事事件件（0号号中中断断，I0.0上上升升沿沿）和和中中断断响响应应子子程程序序建建立立关关联联。当当I0.0有有上上升升沿沿，0号号中中断断事事件件出出现现，系系统统会会自自动动调调用用中中断断子子程程序序INT_0。中中断断子子程程序序在在中中断断启启动动的的条条件件下下，在在中中断断事事件件发发生生时时被被调调用用。注注意意，用用户
40、户不不能能在在程程序序中中通通过过子子程程序序调调用用指指令调用中断子程序。令调用中断子程序。 图6-19 启动中断和附加中断程序 43 2024/7/216.3.26.3.2西门子西门子S7-200S7-200的中断的中断 ( (续续) ) 中中断断的的应应用用很很多多。例例如如，我我们们经经常常通通过过定定时时中中断断来来读取模拟转换的数值，程序如图读取模拟转换的数值，程序如图6-20所示。所示。 图6-20 通过定时中断读取模拟转换的数值 44 2024/7/216.3.3 6.3.3 共享数据共享数据 用用户户可可以以在在主主程程序序和和一一个个或或多多个个中中断断程程序序之之间间共共
41、享享数数据据。因因为为无无法法预预测测S7-200何何时时可可能能生生成成中中断断，最最好好限限制制中中断断程程序序和和程程序序中中其其他他位位置置使使用用的的变变量量数数目目。由由于于主主程程序序中中指指令令执执行行被被中中断断事事件件中中断断时时中中断断程程序序采采取取的的措措施施，会会导导致致共共享享数数据据一一致致性性故故障障。使使用用中中断断例例行行程程序序局局部部变变量量表表，以以确确保保中中断断例例行行程程序序仅仅使使用用临临时时内存，并且不改写程序其他位置使用的数据。内存，并且不改写程序其他位置使用的数据。 45 2024/7/216.1 西门子PLC的程序结构6.2 程序控制
42、指令与结构化编程6.3 S7-200的中断系统6.4 S7-300/400的中断与组织块6.5 S7-300/400的系统功能与系统功能块本章的主要内容本章的主要内容 46 2024/7/216.4.1 S7-300/4006.4.1 S7-300/400的中断与组织块概述的中断与组织块概述 在在S7-300/400中中，将将所所有有的的中中断断服服务务子子程程序序称称为为组组织织块块，用用OB表表示示。组组织织块块是是系系统统程程序和用户程序之间的接口。序和用户程序之间的接口。 组组织织块块是是系系统统调调用用程程序序块块，在在系系统统事事件件或或中中断断事事件件发发生生后后由由系系统统程程
43、序序调调用用，从从而而得得以以执执行行。常常见见的的事事件件或或时时刻刻有有：在在CPU启启动动时时、在在一一个个循循环环或或时时钟钟执执行行时时、当当发发生生故故障障时时以以及及当当发生硬件中断时。发生硬件中断时。 不不同同组组织织块块具具有有不不同同的的优优先先级级，组组织织块块根根据其优先级执行。据其优先级执行。 47 2024/7/216.4.26.4.2西门子西门子S7-300/400S7-300/400的组织块的组织块 S7-300/400中中的的组组织织块块全全部部都都是是中中断断服服务务子子程程序序，如如 表表 6-4所所 示示 。 OB1是是 主主 程程 序序 循循 环环 中
44、中 断断 、OB100（OB101、OB102）是是启启动动中中断断，也也是是启启动动中中断断服服务务程程序序。除除此此之之外外，还还有有时时间间中中断断、延延时时中中断断、定时中断、硬件中断和错误中断等。定时中断、硬件中断和错误中断等。 48 2024/7/216.4.26.4.2西门子西门子S7-300/400S7-300/400的组织块的组织块49 2024/7/216.4.26.4.2西门子西门子S7-300/400S7-300/400的组织块的组织块 1. 主程序循环组织块（OB1） PLC的的系系统统程程序序周周期期性性地地执执行行组组织织块块OB1程程序序。CPU启启动动后后，O
45、B1循循环环执执行行，每每个个扫扫描描周周期期执执行行一一次次。用用户户可可以以在在OB1中中调调用用其其他他功功能能块块（FB，SFB）或或功功能能（FC，SFC）。）。 OB1执执行行完完后后，系系统统程程序序发发送送全全局局数数据据。再再次次启启动动OB1之之前前，系系统统程程序序会会将将输输出出映映像像区区数数据据写写入入输输出出接接口口，然然后后进进行行输输入入采采样样，刷刷新新输输入入映映像像区区并并接接收收全全局局数数据据。PLC的的系系统统程程序序会会监监视视最最长长的的循循环环周周期期时时间间，保保证证最最长长的的响应时间。最长循环时间默认设置为响应时间。最长循环时间默认设置
46、为150ms。 除除OB90OB90以以外外，OB1OB1的的优优先先级级最最低低，其其他他所所有有OBOB均均可可中中断断OB1OB1的执行。的执行。 由由于于OB1OB1在在每每个个扫扫描描周周期期中中均均会会被被执执行行一一次次，因因此此称称为主程序。为主程序。 50 2024/7/216.4.26.4.2西门子西门子S7-300/400S7-300/400的中断的中断 ( (续续) ) 2. 日期时间中断组织块（日期时间中断组织块（OB10OB17） 在在硬硬件件组组态态CPUCPU属属性性设设置置中中，可可以以在在 Time Time of of Day Day Interrupts
47、Interrupts卡卡片片中中设设置置日日期期时时间间中中断断。当当设设置置了了OB10OB10后后，OB10OB10必必须须在在PLCPLC中中存存在在，否否则则CPUCPU调调用用不不到到OB10OB10将将转转为为STOPSTOP状状态态。OB10OB10到到OB17OB17都都是是日日期期时时间间中中断断，S7-S7-300300只支持只支持OB10OB10，S7-400S7-400支持的日期时间中断会多一些。支持的日期时间中断会多一些。3. 延时中断组织块（延时中断组织块（OB20OB23） 通通过过调调用用SFC32SFC32，可可以以使使CPUCPU在在某某外外部部条条件件发发
48、生生后后，延延时时指指定定的的时时间间后后，调调用用延延时时中中断断OB20OB20。其其中中的的外外部部条条件件调调用用SFC32SFC32，而而延延时时时时间间是是在在调调用用的的SFC32SFC32中中定定义义的的。S7-300S7-300只支持只支持OB20OB20，S7-400S7-400支持支持OB20OB20OB23OB23共共4 4个。个。51 2024/7/216.4.26.4.2西门子西门子S7-300/400S7-300/400的中断的中断 ( (续续) ) 4. 循环中断组织块（循环中断组织块（OB30OB38） 在在 硬硬 件件 组组 态态 CPUCPU属属 性性 设
49、设 置置 中中 ， 可可 以以 在在 Cyclic Cyclic InterruptInterrupt卡卡片片中中设设置置定定时时中中断断。缺缺省省的的OB35OB35调调用用时时间间间间隔隔为为100ms100ms，用用户户可可以以设设置置的的范范围围为为1 160000ms60000ms。需需要要注注意意的的是是OB35OB35的的执执行行时时间间必必须须小小于于设设置置的的时时间间间间隔隔，否则会激发否则会激发OB80OB80（定时中断错误）。（定时中断错误）。 5. 硬件中断组织块（硬件中断组织块（OB40OB47） 通通过过组组态态，可可以以使使CPU响响应应外外部部模模块块的的硬硬
50、件件中中断断请请求求，调调用用硬硬件件中中断断OB40。S7-300只只支支持持OB40，S7-400支持支持OB40OB47共共8个。个。 52 2024/7/216.4.26.4.2西门子西门子S7-300/400S7-300/400的中断的中断 ( (续续) ) 6. 状态中断组织块（OB55） 一一个个状状态态中中断断组组织织块块OBOB（OB55OB55）只只在在有有DPV1DPV1能能力力的的CPUCPU中中存存在在。如如果果状状态态中中断断通通过过DPV1DPV1从从站站槽槽触触发发，CPUCPU系系统统程程序序调调用用OB55OB55。这这可可能能是是一一个个DPV1DPV1从
51、从站站组组件件更更改改其其操操作作模模式式的的情情况况。例例如如从从运运行行到到停停止止。事事件件触触发发一一个个状状态态中中断断的的详细信息，参见详细信息，参见DPV1DPV1从站手册。从站手册。 7. 刷新中断组织块（OB56） 一一个个刷刷新新中中断断组组织织块块OBOB（OB56OB56）只只在在有有DPV1DPV1能能力力的的CPUCPU中中存存在在。如如果果刷刷新新中中断断通通过过DPV1DPV1从从站站槽槽触触发发，CPUCPU运运行行系系统统调调用用OB56OB56。这这可可能能是是如如果果用用户户变变换换了了DPV1DPV1从从站站槽槽的的参参数数（通通过过本本地地或或远远程
52、程访访问问）。详详细细的的刷刷新新中中断断触触发发事事件件信信息，参见息，参见DPV1DPV1从站手册。从站手册。 8. 制造商用中断组织块（OB57） 制制造造商商指指定定的的中中断断组组织织块块OBOB（OB57OB57）只只在在有有DPV1DPV1能能力力的的CPUCPU中中存存在在。如如果果制制造造商商用用中中断断通通过过DPV1DPV1从从站站槽槽触触发发，CPUCPU运行系统调用运行系统调用OB57OB57。 53 2024/7/216.4.26.4.2西门子西门子S7-300/400S7-300/400的中断的中断 ( (续续) ) 9. 多处理器中断组织块（OB60） 使使用用
53、多多处处理理器器中中断断，可可以以确确定定在在多多处处理理器器运运行行期期间间CPUCPU的的反反应应是是否否与与一一个个事事件件同同步步。同同硬硬件件中中断断由由信信号号模模板板触触发发相相反，多处理器中断仅由反，多处理器中断仅由CPUCPU输出。输出。10. 同步循环中断OB（OB61OB64） 同同步步循循环环中中断断给给用用户户提提供供与与DPDP周周期期同同步步启启动动程程序序的的选选择择。OB61OB61作作为为接接口口OBOB提提供供周周期期同同步步中中断断TSAL1TSAL1。可可以以在在0 0（不不选选择择OBOB）和）和2 22626之间为之间为OB61OB61设定优先级。
54、设定优先级。11. 冗余故障OB（OB70、OB72和OB73） 当当PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP上上的的冗冗余余丢丢失失（例例如如，主主动动的的DPDP主主站站总总线线故故障障或或DPDP从从站站的的接接口口模模板板出出现现故故障障时时）或或当当主主动动的的DPDP主主站站的的DPDP从从站站连连接接的的I/OI/O改改变变时时，H H CPUCPU的的系系统统程程序序调调用用OB70OB70。I/OI/O冗冗余余故故障障OBOB（OB70OB70）仅仅可可用用在在H H CPUCPU。如如果果启启动动事事件件出出现现且且OB70OB70未未编编程程，则则CPUCPU不不变变
55、为为STOPSTOP方方式式。如如果果OB70OB70已已下下装且如果该装且如果该H H系统处于冗余方式，则两个系统处于冗余方式，则两个CPUCPU都执行都执行OB70OB70。54 2024/7/216.4.26.4.2西门子西门子S7-300/400S7-300/400的中断的中断 ( (续续) ) 12. 异步故障中断（OB80OB88）所所谓谓异异步步错错误误是是指指一一些些与与PLCPLC硬硬件件或或者者系系统统程程序序有有关关系系的的错错误误，这这种种错错误误与与程程序序执执行行无无关关，不不能能跟跟踪踪到到程程序序中中的的某某个个具具体体位位置置。在在发发生生异异步步错错误误时时
56、，调调用用相相应应的的中中断断组组织块。异步错误中断组织块如表织块。异步错误中断组织块如表6-56-5所示。所示。55 2024/7/216.4.26.4.2西门子西门子S7-300/400S7-300/400的中断的中断 ( (续续) ) 13. 背景组织块（OB90）STEP7STEP7可可以以监监视视最最大大扫扫描描周周期期时时间间，并并可可以以保保证证最最小小扫扫描描周周期期时时间间。如如果果OB1OB1包包括括所所有有的的嵌嵌套套中中断断和和系系统统功功能能的的执执行行时时间间小小于于指指定定的的最最小小扫扫描描周周期期时时间间，则则系系统统程程序序反反应应如如下下：它它调调用用背背
57、景景OBOB（如如果果CPUCPU中中OB90OB90已已存存在在）；它延时下一次它延时下一次OB1OB1启动（如果在启动（如果在CPUCPU中中OB90OB90不存在）。不存在）。OB90OB90在在所所有有OBOB中中优优先先级级最最低低。它它可可以以被被任任何何系系统统功功能能和和任任务务所所中中断断（OB1OB1在在小小周周期期时时间间超超出出时时）并并仅仅在在所所选选的的最最小小扫扫描描周周期期时时间间还还没没有有达达到到时时执执行行。一一个个例例外外是是在在OB90OB90中中调调用用SFCSFC和和SFBSFB，它它们们用用OB1OB1优优先先级级的的执执行行并并且且不不会会被被
58、OB1OB1中中断断，没没有有OB90OB90的的时时间间监监视视。当当组组态态中中最最小小扫扫描描周周期期时时间间和和周周期期监监视视时时间间之之间间差差距距不不大大时时，在在背背景景OBOB中的中的SFCSFC和和SFBSFB调用可能会导致循环时间超出。调用可能会导致循环时间超出。56 2024/7/216.4.26.4.2西门子西门子S7-300/400S7-300/400的中断的中断 ( (续续) ) 14. 启动中断（OB100OB102）启启动动中中断断包包括括热热启启动动中中断断OB101OB101、暖暖启启动动中中断断OB100OB100和和冷冷启启动动中中断断OB102OB1
59、02。根根据据启启动动事事件件，特特定定的的CPUCPU和和它它的的参参数数，启动相应的启动相应的OBOB（OB100OB100、OB101OB101或或OB102OB102）。）。15. 同步错误响应中断（OB121和OB122）所所谓谓同同步步错错误误是是指指在在程程序序的的执执行行过过程程中中，在在程程序序的的某某个个特特定定位位置置上上发发生生的的错错误误。同同步步错错误误响响应应中中断断与与当当前前OBOB具具有有相相同同的的优优先先级级。同同步步错错误误响响应应中中断断包包括括编编程程错错误误OB121OB121和和访访问问错错误误OB122OB122。当当程程序序中中发发生生如如
60、BCDBCD转转换换错错误误、调调用用一一个个不不存存在在的的块块、访访问问数数据据块块中中没没有有经经过过编编辑辑的的地地址址等等错错误误时时，系系统统调调用用OB121OB121；当当程程序序中中发发生生如如访访问问一一个个不不存存在在的的外外设设地地址址、访访问问的的模模块块有有故故障障等等错错误误时时，系系统统调调用用OB122OB122。发发生生同同步步/ /异异步步错错误误时时，系系统统会会调调用用相相应应的的错错误误响响应应中中断断组组织织块块。若若其其存存在在（即即便便是是空空的的），则则PLCPLC的的状状态态为为RUNRUN，SFSF亮亮；若若调调用用不不到到，则则转转为为
61、STOPSTOP，并并将诊断信息记录在诊断缓存区。将诊断信息记录在诊断缓存区。 57 2024/7/216.1 西门子PLC的程序结构6.2 程序控制指令与结构化编程6.3 S7-200的中断系统6.4 S7-300/400的中断与组织块6.5 S7-300/400的系统功能与系统功能块本章的主要内容本章的主要内容 58 2024/7/216.5.1 S7-300/4006.5.1 S7-300/400的系统功能与系统功能块概述的系统功能与系统功能块概述 用户为了实现特定的控制与运算功能，经常需要用户为了实现特定的控制与运算功能，经常需要编写一些子程序，在编写一些子程序，在S7-300/400
62、 PLC中称为功能（中称为功能（FC）与功能块（与功能块（FB），它们的区别在于），它们的区别在于FB有自己专用的背景有自己专用的背景数据块。然而西门子作为其自动化系统的研制开发者和设数据块。然而西门子作为其自动化系统的研制开发者和设备供应商，了解用户的这种需求，除了提供了基本的编程备供应商，了解用户的这种需求，除了提供了基本的编程指令之外，还提供了实现一些常见功能的程序块，称为库，指令之外，还提供了实现一些常见功能的程序块，称为库，如图如图6-21所示。所示。SFB和和SFC就是标准库中的系统功能块。就是标准库中的系统功能块。59 2024/7/216.5.1 S7-300/4006.5.1
63、 S7-300/400的系统功能与系统功能块概述的系统功能与系统功能块概述 图6-21 S7-300/400 PLC的库60 2024/7/216.5.1 S7-300/4006.5.1 S7-300/400的系统功能与系统功能块概述的系统功能与系统功能块概述 SFB和和SFC是由西门子公司开发人员开发的，是由西门子公司开发人员开发的，用户并不能对程序块进行读取和编辑，用户可以调用户并不能对程序块进行读取和编辑，用户可以调用不同功能的用不同功能的SFC和和SFB。根据西门子公司的相关。根据西门子公司的相关手册或手册或STEP7中的帮助文件，用户可以知道系统提中的帮助文件，用户可以知道系统提供的
64、供的SFC和和SFB的功能和相关的参数。的功能和相关的参数。 用户在使用中可以把某一个用户在使用中可以把某一个SFC和和SFB看成看成一个模块或一个函数，在熟悉其功能的基础上，正一个模块或一个函数，在熟悉其功能的基础上，正确调用，实现相应的控制作用，用户无须了解确调用，实现相应的控制作用，用户无须了解SFC和和SFB是怎么编写的。是怎么编写的。61 2024/7/216.5.1 S7-300/4006.5.1 S7-300/400的系统功能与系统功能块概述的系统功能与系统功能块概述 使用使用SFC和和SFB还需要注意到，还需要注意到，SFC和和SFB与相应的与相应的PLC有关，并不是所有的有关
65、，并不是所有的PLC均支持所有的均支持所有的SFC和和SFB。若将。若将SFC或或SFB用在不支持它的用在不支持它的PLC中中将发生系统错误。另外，有些将发生系统错误。另外，有些SFC和和SFB写在一些写在一些FC和和FB中，但它们的功能一般不变。例如，对于中，但它们的功能一般不变。例如，对于CPU315-2DP/PN，该，该PLC不支持不支持SFB41/42/43，但用，但用户可以使用系统提供的户可以使用系统提供的FB41/42/43来实现来实现PID运算功运算功能。也就是说，在部分能。也就是说，在部分PLC中，有些中，有些FC/FB也作为系也作为系统程序块使用了。统程序块使用了。 SFC和
66、和SFB的区别在于的区别在于SFB有自己专用的背有自己专用的背景数据块。景数据块。62 2024/7/216.5.2 S7-300/4006.5.2 S7-300/400的系统功能（的系统功能（SFCSFC） S7-300/400 PLC提提供供了了100多多个个SFC，如如附附表表1所所示。示。 SFC的的使使用用是是非非常常方方便便的的，用用户户在在程程序序中中直直接接调调用用标标准准库库中中的的SFC就就可可以以了了。一一旦旦在在用用户户程程序序中中调调用用某个某个SFC之后，该之后，该SFC会自动添加到用户的工程中。会自动添加到用户的工程中。 63 2024/7/216.5.2 S7-
67、300/4006.5.2 S7-300/400的系统功能的系统功能（SFCSFC） 以以SFC0“SET_CLK”（设设定定系系统统时时钟钟）为为例例，如如图图6-22所所示示。使使用用SFC0可可以以设设定定CPU时时钟钟的的时时间间和和日日期期。调调用用SFC0会会启启动动时时钟钟。时时钟钟将将从从设设定定时时间间和和设设定定日日期期开开始始运运行行。如如果果这这个个时时钟钟是是主主时时钟钟，则则在在调调用用SFC0的的同同时时，CPU启启动动同同步步时时间间的的功功能能。可可使使用用STEP7设设定定同同步步周周期期。以以数数据据类类型型DT输输入入日日期期和和时时间间。例例如如：200
68、8年年10月月6日日，上上午午10点点10分分30秒秒，输输入入为为DT#2008-10-06-10：10：30。输输入入时时间间值值精精确确到秒级。由到秒级。由SFC0“SET_CLK”从日期推算周的天数。从日期推算周的天数。 图图6-22中中的的网网络络1调调用用了了IEC的的FC3，将将日日期期和和时时间间进进行行组组合合，形形成成日日期期时时间间值值，并并将将其其保保存存在在#OB1_DATA_TIME中。中。 64 2024/7/216.5.2 S7-300/4006.5.2 S7-300/400的系统功能的系统功能（SFCSFC）图6-22 SFC0的使用 65 2024/7/21
69、6.5.3 S7-300/4006.5.3 S7-300/400的系统功能块的系统功能块（SFBSFB） S7-300/400 PLC提提供供了了40多多个个SFB，如如附附表表2所所示示。在在使使用用SFB时时需需要要指指定定其其对对应应的的背背景景数数据据块块DB。若若指指定定的的背背景景数数据据块块DB不不存存在在，则则STEP7会会创创建建一一个个背背景景数据块。数据块。 以以 SFB0为为 例例 ， 如如 图图 6-23所所 示示 。 可可 以以 使使 用用SFB0“CTU”进进行行递递增增计计数数。CU输输入入出出现现上上升升沿沿将将使使计计数数器器递递增增1（与与S7-200中中
70、的的CTU一一致致）。如如果果计计数数值值达达到到上上限限32 767，将将不不再再递递增增。CU输输入入出出现现任任何何后后续续上上升升沿沿都都将将不不再再起起作作用用。不不管管CU输输入入的的当当前前值值是是什什么么，R输输入入信信号号级级别别为为1时时将将把把计计数数器器重重置置为为0。Q输输出出指指示示当当前前计计数数值值是是否否大大于于或或等等于于预预设设值值PV。SFB0“CTU”符符合合IEC61131-3标准。标准。 66 2024/7/216.5.3 S7-300/4006.5.3 S7-300/400的系统功能块（的系统功能块（SFBSFB） 图6-23 SFB0的使用 67 2024/7/21
