西门子中国一级总代理
在S7系列PLC中，用户程序是由块组成的。构成用户程序的块包括：
(a)组织块OB(Organization Block);(b)功能块FB(Function Block);(c)功能FC(Function);
a.组织块OB。组织块OB是操作系统和用户程序之间的界面。操作系统只调用组织块，其他的程序块需要通过用户程序中的指令训用，操作系统才会加以处理(扫描)。其中*主要的组织块是OB1，这是操作系统自动地做循环扫描的唯一的一个块。其他的组织块包括启动组织块和各种中断组织块，均由操作系统在特定条件下调用，用户不可以用简单的指令调用组织块。
b.功能FC和功能块FB。功能FC和功能块FB是用户程序中的主要逻辑操作块。主要的控制、运算、操作等均由PC和FB来完成。组织块(主要是OB1)负责安排FC和FB的调用条件和调用顺序。在前期的实验中，首先把程序写在FC中，在OB1中安排调用。
c.系统功能块SFB和系统功能SFC，系统功能块SFB和系统功能SFC本质上就是FB 和FC，只是它们属于西门子公司。SFB和SFC通常用于完成一些通用的功能，如读写实时时钟、设置参数、数据通信等。在S7-300/400 CPU中通常会固化有一部分SFB和SFC，用户在编程时可以调用。
d.数据块DB。数据块DB用于记录数据。在数据块中只有数据没有程序，但数据块占用程序容量。按使用方法，数据块可分为全局(共享)数据块和背景(伴随)数据块两种。
PLC程序启动和扫描循环PLC通过输入模块接收外来的输入信号，通过输出模块驱动外部执行机构，而各种信号之间的逻辑控制关系则是通过用户程序来实现的。PLC本质上是一台计算机，和其他的计算机一样，它按照分时工作的原理进行工作。也就是说，它在每一个时刻只能进行一项操作，按照既定的顺序一步一步地完成各种操作。S7 CPU的工作过程如图3-1所示。
①启动(Start Up)
如S7-PLCCPU从STOP状态转入RUN状态时执行一次完全重启动(Complete Restart)，包括清除1、Q和非保持性的M、T、C，调用启动组织块OB100;然后进入扫描循环。
②扫描循环(Scan Cycle) 在扫描循环的开始，首先刷新循环监控时间(Watch Dog Timer)，如对S7-300 CPU缺省的循环监控时间是150ms;然后按顺序进行输入处理、程序处理和输出处理，这三项处理必须在设定的循环监控时间内完成，也就是在上述的150ms 时间内完成;然后再回去刷新循环监控时间，如此反复。
a.输入处理。输入处理是以批处理的方式，读入输入模块中各个输入点的通/断状态，以1/0的方式写在输入过程映像表PII。在程序执行过程中，即使输入点的状态改变，输入过程映像表的内容也不会变化，直到下一个扫描周期再一次做输入处理的时候，新的变化才得以写入。
b.程序处理。程序处理是以扫描方式逐一处理OB1中的程序。逻辑运算的结果涉及输出的，把结果写到输出过程映像表(Process Image Output Table)。
c.输出处理。输出处理是以批处理的方式，把输出过程映像表(PIQ)的内容抄到输出模块的输出锁存缓冲区，真正影响输出点的通/断。
完成一个循环的时间称为扫描周期(Scan Cycle Time)。实际上，在一个扫描周期中，除了上述三项处理外，还要留一段时间给操作系统完成其他的任务。另外，西门子公司在定
(d)数据块DB(Data Block);
(e)系统功能块 SFB(System Function Block);(f)系统功能 SFC(System Function)。
义扫描周期的时候，把输出处理和输入处理排在一起，如图3-2所示。
这样定义，并没有改变CPU的工作顺序，只是改变了扫描周期的起算点。
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双击项目树某个PLC文件夹中的"设备配置"，打开该PLC 的设备视图。选中CPU后，再选中下面的巡视窗口左边的某个组对象，可以在右边的窗口设置某些有关的参数。
a.设置系统存储器字节与时钟存储器字节。打开PLC的设备视图，选中图2-133中的巡视窗口左边的“系统和时钟存储器”，点击右边窗口的复选框“允许使用系统存储器字节"，采用默认的MB1作系统存储器字节。可以修改系统存储器字节的地址。
将MB1设置为系统存储器字节后，该字节的M1.0～M1.3的意义如下。
(a)M1.0(首次循环)：仅在进入RUN模式的首次扫描时为1状态，以后为0状态。(b)M1.1(诊断图形已更改)：CPU登录了诊断事件时，在一个扫描周期内为1状态。(c)M1.2(始终为1)：总是为1状态，其常开触点总是闭合。(d)M1.3(始终为0)：总是为0状态，其常闭触点总是闭合。
选中图2-132右边窗口的复选框"允许使用系统存储器字节"，设置用默认的MBO作时钟存储器字节。可以修改时钟存储器字节的地址。
时钟脉冲是一个周期内0状态和1状态所占的时间各为50%的方波信号，时钟存储器
字节每一位对应的时钟脉冲的周期与频率见表2-59。CPU在扫描循环开始时初始化这些位。
以MO.5为例，其时钟脉冲的周期为1s，如果用它的触点来控制接在某输出点的指示灯，指示灯将以1Hz的频率闪烁，点亮0.5s，熄灭0.5s。
指定了系统存储器字节与时钟存储器字节后，这两个字节就不能再使用，否则将会使用户程序运行出错，甚至会造成设备损坏或人身伤害。
因为系统存储器和时钟存储器不是保留的存储器，用户程序或通信可能改写这些存储单元，破坏其中的数据。因避免改写这两个存储器的字节，以确保它们的功能正常运行。
b.设置PLC上电后的启动方式。选中巡视窗口左边的"启动"组(见图2-134)，可以组态上电后的3种启动方式。
(a)不重新启动，保持在STOP模式。(b)暖启动，进入RUN模式。(c)暖启动，进入断电之前的工作模式。
暖启动将非断电保持存储器复位为默认的初始值，但是保持存储器中的值不变。下载项目或下载项目的组件(例如程序块、数据块或硬件组态)之后，下一次切换到RUN模式时，CPU执行冷启动(清除断电保持存储器)。冷启动之后，由STOP切换到RUN时执行暖启动。
c.设置实时时钟。CPU带有实时时钟(Time-of-day clock)。在PLC的电源断电时，用超级电容器给实时时钟供电。PLC通电24h后，超级电容器被充了足够的能量，可以保证实时时钟运行10天。
选中巡视窗口左边的“日时间”组(见图2-135)，如将默认的时区(柏林)改为北京。我国目前没有使用夏令时。
在线模式时，双击项目树中某个PLC文件夹内的"在线和诊断"，选中左边窗口的"设置日时间”，可以设置CPU的实时时钟的时间(见图2-136)。
d.设置读写保护和密码。选中巡视窗口左边的“保护”(见图2-137)，可以选择右边窗口的3种保护级别。
(a)“无保护”是默认的级别，没有设置口令保护。
(b)如果选中“写保护”，输入正确的口令后才能修改CPU中的数据，并改变CPU的运行模式。
(c)如果选中“读/写保护”，既不能改写，也不能读取CPU中的数据。
被授权(知道口令)的用户可以进行读/写访问。不知道口令的人员，只能读有写保护的CPU，不能访问有读/写保护的CPU。口令中的字母区分大小写。
为了限制对CPU的访问，应选中写保护或读/写保护，并输入密码和输入确认的密码。使用通信指令的PLC之间的通信和HMI的功能不受CPU的保护级别的限制。e.设置循环时间和通信负载。循环时间是操作系统刷新过程映像和执行程序循环OB 的时间，包括所有中断此循环的程序的执行时间。每次循环的时间并不相等。
CPU 损供两个参数来监视循环时间：*大扫描循环时间和固定的*小扫描循环时间。启动阶段结束后，开始扫描循环监视。在组态CPU的属性时选中左边窗口的“循环时间”(见图2-137)，可以组态这两个参数。
如果循环时间超过*大循环时间，CPU将调用OB80。如果没有下载OB80，将忽略第一次超过循环时间的事件。
如果循环时间超过*大循环时间的两倍，并且没有执行RE_TRIGR指令来复位监控定时器，不管是否有OB80，CPU将立即进入STOP模式。
不能结束的循环指令和非常长的扫描时间可能会导致反复调用RE_TRIGR指令，虽然CPU不会进入STOP模式，但是会造成在一个扫描周期内CPU被“锁死”。为了防止出现这种情况，每100ms插入一个通信时间片。选中图2-137中的“通信负载”，可以改变这一时间片的大小。这一机制提供了恢复CPU控制的机会。
通常CPU尽可能快地执行扫描循环。与用户程序和通信任务有关，每次扫描循环的时间间隔是变化的。为了使扫描循环时间尽可能一致，可以设置固定的扫描循环时间。为此应选中图2-138中的复选框，并设置以ms为单位的固定的*小循环时间。CPU将以±1ms的精度，保持在设置的*小扫描时间内完成每次扫描循环。
如果CPU完成正常的扫描循环任务的时间小于设置的*小循环时间，CPU将延迟启动新的循环，用附加的时间来进行运行时间诊断和处理通信请求，用这种方法来保证在固定的时间内完成扫描循环。
如果在设置的*小循环时间内，CPU没有完成扫描循环，CPU将完成正常的扫描(包括通信处理)，并且不会产生超出*小循环时间的系统响应。
*大扫描循环时间总是起作用的，固定的*小循环时间是可选的，作为默认的设置，它被禁止。表2-60给出了循环时间监视功能的时间范围和默认值。
f.组态网络时间同步。网络时间协议(Network Time Protocol，NTP)广泛应用于互联网的计算机时钟的时间同步，局域网内的时间同步精度可达lms，NTP采用多重冗余服务器和不同的网络路径来保证时间同步的高精度和高可靠性。
离线组态时，选中CPU的以太网接口，打开PLC 1的设备组态视图，首先选中CPU 的以太网接口，然后选中下面的巡视窗口的"属性"选项卡左边的"时间同步"组，激活实时时间同步复选框(见图2-139)。然后设置时间同步的服务器的IP地址和更新的时间间隔。设置的参数下载后起作用。
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