西门子CPU模块6ES7288-1CR60-0AA1

plc的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式，每一次扫描所用的时间称为扫描周期。CPU从条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描工作的。概括而言，PLC是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。CPU从条指令执行开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回条指令开始新的一轮扫描。整个过程可分为三个部分:
1、上电处理：对PLC系统进行初始化，包括硬件初始化，I/O模块配置检查，停电保持范围设定及其他初始化处理等。
2、扫描过程：先完成输入处理，再完成与其他外设的通信处理，再次进行时钟、特殊寄存器更新。
3、出错处理：PLC每扫描一次，执行一次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常。当PLC处于正常运行时，它将不断循环扫描。
这个过程可分为“输入采样”、“程序执行”、“输出刷新”三个阶段。
1、输入采样阶段：首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中，输入映像寄存器被刷新。在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。接着进入程序执行阶段。
2、程序执行阶段：根据PLC梯形图程序扫描原则，一般按从左到右，从上到下的原则顺序执行程序。在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。
3、输出刷新阶段：在所有指令执行完毕后，元件映像器中所有输出继电器的状态在输出刷新阶段转存至输出锁存器中，通过一定的方式输出，后经过输出端子驱动外部负载。当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出

通过本方法优化可以极大的减少程序语句数，使程序更简洁、可读性更好，由于不需要做耗时的类型转换，程序运行效率也得到提高。且数学运算量越大，效率提高越明显。缺点是要多占用两字节的内存，以后程序中不能使用VW0。但S7-200的RAM空间很大，一般是用不完的，以226为例，有多达10K的RAM，偶从来没有超过1K。这些RAM都是花钱买来的，不用白不用，不用也是浪费了。
　　同理，如果有字节型变量经常需要与字类型变量相互转换，让字节变量占用一个字的内存宽度浪费一个字节，避免类型转换。具体步骤如下：
　　1.根据工程实际需求，进行功能块规划
　　编写子程序在plc中子程序是为一些特定的控制目的编制的相对独立的程序。执行子程序调用指令CALL等，如果条件不满足子程序调用时,程序的扫描就仅在主程序中进行，不再去扫描这段子程序,这样就减少不必要的扫描时间。
　　2.用字或双字数据传送给DO点方法来控制输出
　　在PLC的应用中通常都会有大量的输出控制，用字或双字数据传送给DO点方法来控制输出可以提高速度，只要根据实际应用的要求，合理分配输出地址，变换控制输出控制字，可以大大减少PLC程序执行的步数，从而加快PLC的程序运行速度。
　　3.脉冲触发SET、RESET
　　PLC中，使用SET指令只执行一次即可，不必每次扫描都执行这个指令，很适合与脉冲输出（PLS/PLF）指令配合使用。有些工程人员忽视了这个问题，使用了常规的方法来驱动SET指令，无意中增加了PLC程序扫描运行时间.
　　4.避免了类型转换，方法如下：
　　以S7-200为例，它的内存格式与我们常用的PC机正好相反，它是高字在前，低字在后的。所以我们可以将字变量放在后两个字节，在程序初始化时将前两个字节清零（程序的其它地方不得使用这两个字节）。
　　如我们定义符号时将字变量定义在VW2，同时保持VW0的值为零。则程序中可以用VW2以字型访问该变量，同时也可以VD0以双字型访问，避免了类型转换。
　　为了避免使用时混淆，好以明确的符号定义来区分字类型和双字类型。在此强烈推荐类匈牙利命名法：以前缀指示变量类型，用首字母大写的有意义的英文单词的组合作变量名。本人习惯用以下缀：
　　b————字节型变量（byte）
　　w————字型变量（word）
　　d————双字变量（double）
　　r————实型变量（real）
　　f————位变量（flag）
　　btn——-自复位按钮式输入（button）
　　sw————切换开关或自锁按钮输入（switch）
　　sig——-传感器、编码等电平信号输入（signal）
　　rly——-输出继电器位（relay）
　　当然，这个根据个人习惯来，没有定则，主要是利于自己区分。假如有一个字类型变量名为VarName，为使用前面的转换技巧，我们可以这样定义：
　　wVarName————VW2
　　dVarName————VD0
　　在程序初始化时将VW0清零（如果是不需要记忆的变量，直接将dVarName清零也可）或者在数据块中将VW0设置为零。
　　则以后需要以字类型访问变量时就用wVarName，需要以双字类型访问变量时就用dVarName。完全不需要类型转换了。
提高PLC运行效率，缩短完成相同任务时的执行时间。
提醒：初学者不必在意本文归纳的做法，以程序易读、规范为目标，完成功能要求即可。
1、可以用“字”的时候尽量避免用“双字”，可以用整数时，尽量避免用实数。
2、优先使用富余的（硬件连接以外的）IB、IW、ID、QB、QW、QD，其次是M，S；
3、尽量避免数据类型转换，不得不用时，尽量用AC存放中间变量，减少转换次数。或者编程时先预留出存储空间，比如：用VW2存整数时，VW0空出不用，就可以直接以VD0的形式来进行访问VW2中的数据；
4、减少非必要网络扫描，把可以设条件执行的网络（特别是AIW、AQW），归类到子程序中作条件调用（例如定时中断）；
5、用XOR指令实现任意位取反（这指令略有难度，调试中更需要认真对位，编程时建议用二进制数）；
6、在保证工艺要求前提下，适当减小发生中断的频率；
7、子程序应该尽量减少条件判断的次数，规格化子程序进出口参数，从而减少代码冗余。
8、对于有重复性、耗时的任务，应采用分周期处理；其中包括：把初始化工作分摊到多个周期完成。令多个PID回路的采样时间略有差别，以避免在同一周期内产生多个中断调用，让扫描周期更均匀稳定。
9、对于输入数据较少的子程序调用，可以先判断输入数据是否有变化，如果没有变化，可以直接跳过子程序，从而减少扫描周期。
10、尽量把在V区的位变量安排在V511.7内，把使用频率高的VB/VW/VD变量，安排在V4095内，可以缩短程序扫描周期。
11、SM0.0若和其它信号串联，只增加程序大小和执行时间，没有别的作用（如果网络已经满足了左侧必须的触点，没必要再串接SM0.0）；
12、没必要共享信号时，放置在同一网络里的多条指令，会产生额外的进出栈操作（具体可以转成STL来分析），而且如果不是逻辑要求，应避免横向串联，这样至少可以减少一个“与”指令。好处仅仅是放在一个网络里，感觉紧凑一点。
13、合理使用立即IO指令（尽量减少使用）节约PLC处理立即指令的转换时间。
14、计算中尽量使用计算结果存储器，而不用过渡存储器

发布时间：2024-05-08

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