西门子S7-300教程_第5章S7程序结构与程序设计

Date:2020/3/16Page:1Date:2020/3/16Page:2第5章S7程序结构与程序设计§5.1S7CPU中的程序§5.2数据块中的数据存储§5.3逻辑块（FC和FB）的结构及编程§5.4编辑并调用无参功能（FC）——分部程序设计§5.5编辑并调用有参功能（FC）——结构化程序设计§5.6编辑并调用无静态参数的功能块（FB）§5.7编辑并调用有静态参数的功能块（FB）§5.8使用多重背景——结构化程序设计§5.9思考与练习返回首页Date:2020/3/16Page:3§5.1S7CPU中的程序§5.1.1用户程序中的块结构§5.1.2用户程序结构§5.1.3I/O过程映像§5.1.4程序循环执行返回本章Date:2020/3/16Page:4§5.1.1用户程序中的块结构FCFBFCSFBFBSFCDBDB操作系统OB组织块循环定时过程故障FB图例：OB--组织块FB--功能块FC--功能SFC--系统功能SFB--系统功能块FB带背景数据块最大嵌套深度：S7-300：816（CPU318）S7-400：242至4个附加级给故障OB返回本节Date:2020/3/16Page:5§5.1.2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Date:2020/3/16Page:61.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序编写。返回上级Date:2020/3/16Page:72.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。返回上级Date:2020/3/16Page:83.结构化程序（结构化编程或模块化编程）所谓结构化程序，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。返回上级Date:2020/3/16Page:9§5.1.3I/O过程映像返回本节Date:2020/3/16Page:10§5.1.4程序循环执行返回本节Date:2020/3/16Page:11§5.2数据块中的数据存储§5.2.1数据存储区§5.2.2数据块§5.2.3数据块的数据结构§5.2.4建立数据块§5.2.5访问数据块返回本章Date:2020/3/16Page:12§5.2.1数据存储区数据以用户程序变量的形式存储，且具有唯一性。数据可以存储在输入过程映像存储器（PII）、输出过程映像存储器（PIQ）、位存储器（M）、局部数据堆栈（L堆栈）及数据块（DB）中。可以采用基本数据类型、复杂数据类型或参数类型。根据访问方式的不同，这些数据可以在全局符号表或共享数据块中声明，称为全局变量；也可以在OB、FC和FB的变量声明表中声明，称为局部变量。当块被执行时，变量将固定地存储在过程映像区（PII或PIQ）、位存储器区（M）、数据块（DB）或局部堆栈（L）中。返回本节Date:2020/3/16Page:13§5.2.2数据块数据块定义在S7CPU的存储器中，用户可在存储器中建立一个或多个数据块。每个数据块可大可小，但CPU对数据块数量及数据总量有限制。数据块（DB）可用来存储用户程序中逻辑块的变量数据（如：数值）。与临时数据不同，当逻辑块执行结束或数据块关闭时，数据块中的数据保持不变。用户程序可以位、字节、字或双字操作访问数据块中的数据，可以使用符号或绝对地址。返回本节Date:2020/3/16Page:141.数据块的分类共享数据块又称全局数据块。用于存储全局数据，所有逻辑块（OB、FC、FB）都可以访问共享数据块存储的信。背景数据块用作“私有存储器区”，即用作功能块（FB）的“存储器”。FB的参数和静态变量安排在它的背景数据块中。背景数据块不是由用户编辑的，而是由编辑器生成的。用户定义数据块（DBofType）是以UDT为模板所生成的数据块。创建用户定义数据块（DBofType）之前，必须先创建一个用户定义数据类型，如UDT1，并在LAD/STL/FBDS7程序编辑器内定义。返回上级Date:2020/3/16Page:152.数据块寄存器CPU有两个数据块寄存器：DB和DI寄存器。这样，可以同时打开两个数据块。返回上级Date:2020/3/16Page:16§5.2.3数据块的数据结构在STEP7中数据块的数据类型可以采用基本数据类型、复杂数据类型或用户定义数据类型（UDT）。基本数据类型复杂数据类型用户定义数据类型返回本节Date:2020/3/16Page:17基本数据类型根据IEC1131-3定义，长度不超过32位，可利用STEP7基本指令处理，能完全装入S7处理器的累加器中。基本数据类型包括：位数据类型：BOOL、BYTE、WORD、DWORD、CHAR数字数据类型：INT、DINT、REAL定时器类型：S5TIME、TIME、DATE、TIME_OF_DAY返回上级Date:2020/3/16Page:18复杂数据类型复杂数据类型只能结合共享数据块的变量声明使用。复杂数据类型可大于32位，用装入指令不能把复杂数据类型完全装入累加器，一般利用库中的标准块（“IEC”S7程序）处理复杂数据类型。复杂数据类型包括：时间（DATE_AND_TIME）类型矩阵（ARRAY）类型结构（STRUCT）类型字符串（STRING）类型返回上级Date:2020/3/16Page:19用户定义数据类型（UDT）STEP7允许利用数据块编辑器，将基本数据类型和复杂数据类型组合成长度大于32位用户定义数据类型（UDT：User-DefineddataType）。用户定义数据类型不能存储在PLC中，只能存放在硬盘上的UDT块中。可以用用户定义数据类型作“模板”建立数据块，以节省录入时间。可用于建立结构化数据块、建立包含几个相同单元的矩阵、在带有给定结构的FC和FB中建立局部变量。返回上级Date:2020/3/16Page:20【5-2-1】创建用户定义数据类型：UDT1。创建一个名称为UDT1的用户定义数据类型，数据结构如下，则可按以下几个步骤完成。返回上级Date:2020/3/16Page:21【5-2-1】数据类型属性对话框②选择插入“数据类型”①点击块文件夹③输入UDT的名称④确认创建用户定义数据类型返回上级Date:2020/3/16Page:22【5-2-1】编辑UDT1返回上级Date:2020/3/16Page:23§5.2.4建立数据块在STEP7中，为了避免出现系统错误，在使用数据块之前，必须先建立数据块，并在块中定义变量（包括变量符号名、数据类型以及初始值等）。数据块中变量的顺序及类型决定了数据块的数据结构，变量的数量决定了数据块的大小。数据块建立后，还必须同程序块一起下载到CPU中，才能被程序块访问。建立数据块定义变量并下载数据块返回本节Date:2020/3/16Page:24数据块属性对话框④选择DB的类型③输入DB的名称②选择插入DB①点击块文件夹可选择输入数据块的符号名My_DB方法1：用SIMATICManager创建数据块。返回上级Date:2020/3/16Page:25选择项目类型选择S7项目选择“数据块”类型输入数据块名称点击“新建”图标方法2：用LAD/STL/FBDS7程序编辑器创建数据块。返回上级Date:2020/3/16Page:26创建共享数据块创建UDT数据块创建背景数据块指定相配套的UDT指定相配套的FB新DB类型选择窗口返回上级Date:2020/3/16Page:27编辑数据块（变量定义）DB1原始窗口在DB1内声明5个变量变量定义完成后，应单击保存按钮保存并编译（测试）。如果没有错误则需要单击下载按钮，像逻辑块一样，将数据块下载到CPU。返回上级Date:2020/3/16Page:28§5.2.5访问数据块在用户程序中可能存在多个数据块，而每个数据块的数据结构并不完全相同，因此在访问数据块时，必须指明数据块的编号、数据类型与位置。如果访问不存在的数据单元或数据块，而且没有编写错误处理OB块，CPU将进入STOP模式。寻址数据块访问数据块直接访问数据块返回本节Date:2020/3/16Page:29寻址数据块返回上级Date:2020/3/16Page:30访问数据块在STEP7中可以采用传统访问方式，即先打开后访问；也可以采用完全表示的直接访问方式。【例5-2-2】打开并访问共享数据块。返回上级Date:2020/3/16Page:31访问数据块用指令“OPNDB...”打开共享数据块（自动关闭之前打开的共享数据块），如果DB已经打开，则可用装入（L）或传送（T）指令访问数据块。【例5-2-3】打开并访问背景数据块。返回上级Date:2020/3/16Page:32直接访问数据块所谓直接访问数据块，就是在指令中同时给出数据块的编号和数据在数据块中的地址。可以用绝对地址，也可以用符号地址直接访问数据块。用绝对地址直接访问数据块，如：用符号地址直接访问数据块，如：返回上级Date:2020/3/16Page:33功能（FC）、功能块（FB）和组织块（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。§5.3.1逻辑块（FC和FB）的结构§5.3.1逻辑块（FC和FB）的编程§5.3逻辑块（FC和FB）的结构及编程返回本章Date:2020/3/16Page:34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逻辑块的调用过程及内存分配§5.3.1逻辑块（FC和FB）的结构返回本节Date:2020/3/16Page:35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Date:2020/3/16Page:36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参数以指向实参的指针形式存储在操作系统为参数传递而保留的额