西门子6ES7241-1AA22-0XA0详细使用

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PLC的循环程序是如何执行的。（这一点非常重要）

1.循环程序如何执行



西门子PLC程序执行图（建议保存）

1.1在CPU上电之后，启动块OB100/101/102先启动一次。（调用哪一个OB块由系统的启动模式配置决定）

1.2启动块执行完毕后，系统的循环监视时间就被激活了（这个时间可以在STEP7的硬件配置中设置，如果循环时间超出则PLC停机）

1.3之后，CPU会从输入模块及其它过程映象设备读取所有的输入状态

1.4接着下来便到了主循环程序的执行

1.4.1主循环执行也是按照语句顺序执行，如图所示，当OB1执行个语句CallFB,则此时程序进入所调用FB块顺序执行FB块的语句

1.4.2若在所调用的FB块，在某一语句中执行了CallFB/FC，则程序又进入下一级的FC中依次执行块中语句，依此类推

1.4.3当调用的下一级FC所有语句执行完成后，程序回到CallFC的这一语句，继续执行后面的语句

1.4.4当所Call的FB也执行完成后，程序回到OB1的CallFB处，继续执行后面的语句。

1.4.5直至后，完成OB1的所有程序，则主循环结束。

1.4.6在OB1执行的过程中，循环中断（如OB35）、故障中断（如OB86）等可以插入执行，执行完成后会回到中断的地方继续主循环的执行。

1.5主循环执行完成后，PLC将过程映象的输出写到输出模块

1.6完成1.5的步骤之后一个完整的循环就结束了，此时跳至1.2步骤，重新开始新一循环的监视时间，如此周而复始。

2.程序块类型

　　知道了PLC循环程序如何执行后，我们再来看一看STEP7的程序块有哪些类型

2.1用户块

　　用户块包括程序代码和用户数据。在结构化程序中，一些块循环调用处理，一些块需要时才调用。



2.1.1组织块

　　OB块构成了S7CPU和用户程序的接口。可以把全部程序存在OB1中，让它连续不断地循环处理。也可以把程序放在不同的块中，用OB1在需要的时候调用这些程序块。除OB1外。操作系统根据不同的事件可以调用其他的OB块，例如：

2.1.1.1时间-日期中断

2.1.1.2周期时间中断

2.1.1.3诊断中断

2.1.1.4硬件中断

2.1.1.5故障处理中断

2.1.1.6硬件启动

2.1.2功能块(FB)

　　功能块是在逻辑操作块内的功能或功能组，在操作块内分配有存储器，并存储有变量。FB需要这个背景数据块形式的辅助存储器。通过背景数据块传递参数，而且，一些局部参数也保存在此区。其他的临时变量存在局部堆栈中。保存在背景数据块内的数据，当功能块关闭时数据仍保持。而保存在局部堆栈中的数据不能保存。

2.1.3功能(FC)

　　功能是类似于功能块的逻辑操作块，但是，其中不分配存储区。FC不需要背景数据块。临时变量保存在局部堆栈中，直到功能结束。当FC执行结束时，使用的变量要丢失。

2.1.4数据块(DB)

　　数据块是一个分配的区域，其中保存其他功能的数据或信息。数据块是可读/写区，并做为用户程序的一部分转入CPU。

2.2系统块

　　系统块是在CPU操作系统中预先定义好的功能和功能块。这些块不占用用户程序空间。用户程序调用系统块，在整个系统中这些块具有相同的接口、相同的标示和相同的号。用户程序可以容易地转换到不同的CPU或PLC。



2.2.1系统功能块（SFC）

　　系统功能是集成在S7CPU中的已经编程并调试过的功能。这些块支持的一些任务是设置模块参数、数据通讯和拷贝功能等。用户程序可以不用装载直接调用SFC。SFC不需要分配数据块。

2.2.2系统功能块（SFB）

　　系统功能块是S7CPU的集成功能。由于SFB是操作系统的一部分，用户程序可以不用装载直接调用SFB。SFB需要分配背景数据块DB，数据块必须作为用户程序的一部分下装到CPU。

2.2.3系统数据块（SDB）

　　系统数据块是由不同STEP7工具产生的程序存储区，其中存有操作控制器的必要数据。SDB中存有一些信息，例如：组态数据、通讯连接和参数。

3.编程方法

　　前面大致了解了一下PLC程序的一个循环是如何执行的，并了解了一下程序中块的类型，下面再来看看有哪些编程方法组织这些块。

　　每一个西门子的编程人员都会有自已的编程习惯和方法。STEP7为设计程序提供了三种方法。基于这些方法，可以选择适合于你的应用的程序设计方法。

3.1线性化编程

　　所有的程序都在一个连续的指令块中。这种结构和PLC所代替的固定接线的继电器线路类似。系统按照顺序处理各个指令。

3.2模块化编程

　　程序分成不同的块，每个块包含了一些设备和任务的逻辑指令。组织块中的指令决定是否调用有关的控制程序模块。例如，一个模块程序包含有一个被控加工过程的各个操作模式。

3.3结构化编程

　　结构化程序包含有带有参数的用户自定义的指令块。这些块可以设计成一般调用。实际的参数（输入和输出的地址）在调用时进行赋值。

1. 引言
　　在本章中将重点介绍如何使用GForce-200 PLCCPU222进行PID回路控制。

2. PID控制概述
　　GForce-200系列PLC能够进行PID控制，其CPU多可支持8个PID控制回路。PID是闭环控制系统中比例-积分-微分控制算法，它可以看作是这三项之和，根据设定值与被控对象实际值的差值，按PID方式计算出控制输出量，使反馈跟随设定值变化，因此PID控制是负反馈闭环控制。其中比例项是增益（Kc）与偏差的乘积，积分项与偏差的和成正比，而微分项与偏差的变化成正比。
　　PID控制功能是通过PID指令功能块实现的。在S7-200中，PID回路指令运用回路表中的输入信息和组态信息，进行PID运算，交换数据，编程极其简便，该指令影响特殊存储器标志位SM1.1 (溢出)。只有在逻辑堆栈栈顶值为1时，才能进行PID运算。本指令有两个操作数：TBL和LOOP（如下图所示）。其中TBL 是回路表的起始地址，操作数限用VB区，数据类型是BYTE型；LOOP 是回路号可以是 0 到 7 的整数，因此在程序中多可以用 8 条PID 指令。如果有两个或两个以上的 PID 指令用了同一个回路号，即使这些指令的回路表不同，那么这些 PID 运算之间也会产生不可预料的结果。在直接使用PID 指令功能块之前，必须把增益（Kc）、采样时间（Ts）、积分时间（Ti）、微分时间（Td）等等这些实数全部转换成0.0-1.0之间的实数，以便PID 指令功能块接受，也就是说把外界实际物理量转换成PID 指令可以接收的数据，即输入/输出的转换与标准化处理。

3. PID控制编程调试
　　在本套系统中，为了生产需求，锅炉内蒸汽压力应维持在0.85-1.0MPa之间，压力的大小由压力变送器检测，变送器压力量程0-2.5MPa，输出DC4-20mA。因此在0.85MPa时，相应的电流输出是9.44Ma，同样1.0MPa时输出为10.4mA，其标准化刻度值如下图所示。

　　过程变量值是压力变送器检测的单极性模拟量，回路输出值也是一个单极性模拟量用来控制鼓风机的速度。这两个模拟量的范围是 0.0 -1.0 ，分辨率为1/32000 (标准化)。可以初步确定Kc=0.06，Ts=0.2，Ti=10.0，在这里不用微分作用，程序编辑如下图。

　　程序上采用了主程序，子程序，中断程序的结构模式，程序清晰，明了，大大缩短了周期扫描时间。

4. 调试程序
　　选择PID的参数，以及相互间的配合，可以影响PID控制的稳定性。如采样时间过短对外部信号的变化有可能检测不到，而过长的采样时间显然不能满足控制精度的要求。又如过大的增益又会造成控制的震荡。在调试程序时要注意这些参数的设置，慢慢调试以至达到稳定的PID控制。

5. 结束语
　　PID控制在闭环控制中有着重要的作用，这里仅以控制鼓风机的速度来保持锅炉内蒸汽压力的恒定，介绍PID控制。同样锅炉内负压的维持，也是类似与此，这里不在详细介绍。