機械動力部第5章S7300編程語言學(xué)習(xí)第5章S7程序結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計§5.1S7CPU中的程序§5.2

數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)存儲§5.3

邏輯塊（FC和FB）的結(jié)構(gòu)及編程§5.4

編輯并調(diào)用無參功能（FC）——分部程序設(shè)計§5.1S7CPU中的程序§5.1.1用戶程序中的塊結(jié)構(gòu)§5.1.2用戶程序結(jié)構(gòu)§5.1.3I/O過程映像§5.1.4程序循環(huán)執(zhí)行§5.1.1用戶程序中的塊結(jié)構(gòu)§5.1.2用戶程序結(jié)構(gòu)線性程序（線性編程）分部式程序（分部編程、分塊編程）結(jié)構(gòu)化程序（結(jié)構(gòu)化編程或模塊化編程）1.線性程序（線性編程）

所謂線性程序結(jié)構(gòu)，就是將整個用戶程序連續(xù)放置在一個循環(huán)程序塊（OB1）中，塊中的程序按順序執(zhí)行，CPU通過反復(fù)執(zhí)行OB1來實現(xiàn)自動化控制任務(wù)。這種結(jié)構(gòu)和PLC所代替的硬接線繼電器控制類似，CPU逐條地處理指令。事實上所有的程序都可以用線性結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，不過，線性結(jié)構(gòu)一般適用于相對簡單的程序編寫。2.分部式程序（分部編程、分塊編程）

所謂分部程序，就是將整個程序按任務(wù)分成若干個部分，并分別放置在不同的功能（FC）、功能塊（FB）及組織塊中，在一個塊中可以進一步分解成段。在組織塊OB1中包含按順序調(diào)用其他塊的指令，并控制程序執(zhí)行。在分部程序中，既無數(shù)據(jù)交換，也不存在重復(fù)利用的程序代碼。功能（FC）和功能塊（FB）不傳遞也不接收參數(shù)，分部程序結(jié)構(gòu)的編程效率比線性程序有所提高，程序測試也較方便，對程序員的要求也不太高。對不太復(fù)雜的控制程序可考慮采用這種程序結(jié)構(gòu)。3.結(jié)構(gòu)化程序（結(jié)構(gòu)化編程或模塊化編程）

所謂結(jié)構(gòu)化程序，就是處理復(fù)雜自動化控制任務(wù)的過程中，為了使任務(wù)更易于控制，常把過程要求類似或相關(guān)的功能進行分類，分割為可用于幾個任務(wù)的通用解決方案的小任務(wù)，這些小任務(wù)以相應(yīng)的程序段表示，稱為塊（FC或FB）。OB1通過調(diào)用這些程序塊來完成整個自動化控制任務(wù)。結(jié)構(gòu)化程序的特點是每個塊（FC或FB）在OB1中可能會被多次調(diào)用，以完成具有相同過程工藝要求的不同控制對象。這種結(jié)構(gòu)可簡化程序設(shè)計過程、減小代碼長度、提高編程效率，比較適合于較復(fù)雜自動化控制任務(wù)的設(shè)計。§5.1.3I/O過程映像§5.1.4程序循環(huán)執(zhí)行§5.2數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)存儲§5.2.1數(shù)據(jù)存儲區(qū)§5.2.2數(shù)據(jù)塊§5.2.3數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)§5.2.4建立數(shù)據(jù)塊§5.2.5訪問數(shù)據(jù)塊§5.2.1數(shù)據(jù)存儲區(qū)

數(shù)據(jù)以用戶程序變量的形式存儲，且具有唯一性。數(shù)據(jù)可以存儲在輸入過程映像存儲器（PII）、輸出過程映像存儲器（PIQ）、位存儲器（M）、局部數(shù)據(jù)堆棧（L堆棧）及數(shù)據(jù)塊（DB）中?？梢圆捎没緮?shù)據(jù)類型、復(fù)雜數(shù)據(jù)類型或參數(shù)類型。根據(jù)訪問方式的不同，這些數(shù)據(jù)可以在全局符號表或共享數(shù)據(jù)塊中聲明，稱為全局變量；也可以在OB、FC和FB的變量聲明表中聲明，稱為局部變量。當(dāng)塊被執(zhí)行時，變量將固定地存儲在過程映像區(qū)（PII或PIQ）、位存儲器區(qū)（M）、數(shù)據(jù)塊（DB）或局部堆棧（L）中。§5.2.2數(shù)據(jù)塊

數(shù)據(jù)塊定義在S7CPU的存儲器中，用戶可在存儲器中建立一個或多個數(shù)據(jù)塊。每個數(shù)據(jù)塊可大可小，但CPU對數(shù)據(jù)塊數(shù)量及數(shù)據(jù)總量有限制。數(shù)據(jù)塊（DB）可用來存儲用戶程序中邏輯塊的變量數(shù)據(jù)（如：數(shù)值）。與臨時數(shù)據(jù)不同，當(dāng)邏輯塊執(zhí)行結(jié)束或數(shù)據(jù)塊關(guān)閉時，數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)保持不變。用戶程序可以位、字節(jié)、字或雙字操作訪問數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)，可以使用符號或絕對地址。1.數(shù)據(jù)塊的分類

共享數(shù)據(jù)塊又稱全局數(shù)據(jù)塊。用于存儲全局數(shù)據(jù)，所有邏輯塊（OB、FC、FB）都可以訪問共享數(shù)據(jù)塊存儲的信。

背景數(shù)據(jù)塊用作“私有存儲器區(qū)”，即用作功能塊（FB）的“存儲器”。FB的參數(shù)和靜態(tài)變量安排在它的背景數(shù)據(jù)塊中。背景數(shù)據(jù)塊不是由用戶編輯的，而是由編輯器生成的。

用戶定義數(shù)據(jù)塊（DBofType）是以UDT為模板所生成的數(shù)據(jù)塊。創(chuàng)建用戶定義數(shù)據(jù)塊（DBofType）之前，必須先創(chuàng)建一個用戶定義數(shù)據(jù)類型，如UDT1，并在LAD/STL/FBDS7程序編輯器內(nèi)定義。2.數(shù)據(jù)塊寄存器CPU有兩個數(shù)據(jù)塊寄存器：DB和DI寄存器。這樣，可以同時打開兩個數(shù)據(jù)塊。

§5.2.3數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在STEP7中數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)類型可以采用基本數(shù)據(jù)類型、復(fù)雜數(shù)據(jù)類型或用戶定義數(shù)據(jù)類型（UDT）。基本數(shù)據(jù)類型復(fù)雜數(shù)據(jù)類型用戶定義數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型根據(jù)IEC1131-3定義，長度不超過32位，可利用STEP7基本指令處理，能完全裝入S7處理器的累加器中?；緮?shù)據(jù)類型包括：位數(shù)據(jù)類型：BOOL、BYTE、WORD、DWORD、CHAR數(shù)字數(shù)據(jù)類型：INT、DINT、REAL定時器類型：S5TIME、TIME、DATE、TIME_OF_DAY復(fù)雜數(shù)據(jù)類型復(fù)雜數(shù)據(jù)類型只能結(jié)合共享數(shù)據(jù)塊的變量聲明使用。復(fù)雜數(shù)據(jù)類型可大于32位，用裝入指令不能把復(fù)雜數(shù)據(jù)類型完全裝入累加器，一般利用庫中的標準塊（“IEC”S7程序）處理復(fù)雜數(shù)據(jù)類型。復(fù)雜數(shù)據(jù)類型包括：時間（DATE_AND_TIME）類型矩陣（ARRAY）類型結(jié)構(gòu)（STRUCT）類型字符串（STRING）類型用戶定義數(shù)據(jù)類型（UDT）

STEP7允許利用數(shù)據(jù)塊編輯器，將基本數(shù)據(jù)類型和復(fù)雜數(shù)據(jù)類型組合成長度大于32位用戶定義數(shù)據(jù)類型（UDT：User-DefineddataType）。用戶定義數(shù)據(jù)類型不能存儲在PLC中，只能存放在硬盤上的UDT塊中。可以用用戶定義數(shù)據(jù)類型作“模板”建立數(shù)據(jù)塊，以節(jié)省錄入時間?？捎糜诮⒔Y(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)塊、建立包含幾個相同單元的矩陣、在帶有給定結(jié)構(gòu)的FC和FB中建立局部變量。【5-2-1】

創(chuàng)建用戶定義數(shù)據(jù)類型：UDT1。

創(chuàng)建一個名稱為UDT1的用戶定義數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下，則可按以下幾個步驟完成?！?-2-1】創(chuàng)建用戶定義數(shù)據(jù)類型【5-2-1】編輯UDT1§5.2.4建立數(shù)據(jù)塊

在STEP7中，為了避免出現(xiàn)系統(tǒng)錯誤，在使用數(shù)據(jù)塊之前，必須先建立數(shù)據(jù)塊，并在塊中定義變量（包括變量符號名、數(shù)據(jù)類型以及初始值等）。數(shù)據(jù)塊中變量的順序及類型決定了數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，變量的數(shù)量決定了數(shù)據(jù)塊的大小。數(shù)據(jù)塊建立后，還必須同程序塊一起下載到CPU中，才能被程序塊訪問。建立數(shù)據(jù)塊定義變量并下載數(shù)據(jù)塊方法1：用SIMATICManager創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊。

方法2：用LAD/STL/FBDS7程序編輯器創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊。

新DB類型選擇窗口編輯數(shù)據(jù)塊（變量定義）

變量定義完成后，應(yīng)單擊保存按鈕保存并編譯（測試）。如果沒有錯誤則需要單擊下載按鈕，像邏輯塊一樣，將數(shù)據(jù)塊下載到CPU?！?.2.5訪問數(shù)據(jù)塊

在用戶程序中可能存在多個數(shù)據(jù)塊，而每個數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并不完全相同，因此在訪問數(shù)據(jù)塊時，必須指明數(shù)據(jù)塊的編號、數(shù)據(jù)類型與位置。如果訪問不存在的數(shù)據(jù)單元或數(shù)據(jù)塊，而且沒有編寫錯誤處理OB塊，CPU將進入STOP模式。尋址數(shù)據(jù)塊訪問數(shù)據(jù)塊直接訪問數(shù)據(jù)塊尋址數(shù)據(jù)塊訪問數(shù)據(jù)塊

在STEP7中可以采用傳統(tǒng)訪問方式，即先打開后訪問；也可以采用完全表示的直接訪問方式?！纠?-2-2】

打開并訪問共享數(shù)據(jù)塊。訪問數(shù)據(jù)塊

用指令“OPNDB...”打開共享數(shù)據(jù)塊（自動關(guān)閉之前打開的共享數(shù)據(jù)塊），如果DB已經(jīng)打開，則可用裝入（L）或傳送（T）指令訪問數(shù)據(jù)塊?！纠?-2-3】

打開并訪問背景數(shù)據(jù)塊。直接訪問數(shù)據(jù)塊所謂直接訪問數(shù)據(jù)塊，就是在指令中同時給出數(shù)據(jù)塊的編號和數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)塊中的地址。可以用絕對地址，也可以用符號地址直接訪問數(shù)據(jù)塊。用絕對地址直接訪問數(shù)據(jù)塊，如：

用符號地址直接訪問數(shù)據(jù)塊，如：

功能（FC）、功能塊（FB）和組織塊（OB）統(tǒng)稱為邏輯塊（或程序塊）。功能塊（FB）有一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與該功能塊的參數(shù)完全相同的數(shù)據(jù)塊，稱為背景數(shù)據(jù)塊，背景數(shù)據(jù)塊依附于功能塊，它隨著功能塊的調(diào)用而打開，隨著功能塊的結(jié)束而關(guān)閉。存放在背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)在功能塊結(jié)束時繼續(xù)保持。而功能（FC）則不需要背景數(shù)據(jù)塊，功能調(diào)用結(jié)束后數(shù)據(jù)不能保持。組織塊（OB）是由操作系統(tǒng)直接調(diào)用的邏輯塊。§5.3.1邏輯塊（FC和FB）的結(jié)構(gòu)§5.3.1邏輯塊（FC和FB）的編程§5.3邏輯塊（FC和FB）的結(jié)構(gòu)及編程

邏輯塊（OB、FB、FC）由變量聲明表、代碼段及其屬性等幾部分組成。局部變量聲明表（局部數(shù)據(jù)）邏輯塊局部變量的數(shù)據(jù)類型邏輯塊的調(diào)用過程及內(nèi)存分配§5.3.1邏輯塊（FC和FB）的結(jié)構(gòu)

每個邏輯塊前部都有一個變量聲明表，稱為局部變量聲明表。1.局部變量聲明表

局部數(shù)據(jù)分為參數(shù)和局部變量兩大類，局部變量又包括靜態(tài)變量和臨時變量（暫態(tài)變量）兩種。

對于功能塊（FB），操作系統(tǒng)為參數(shù)及靜態(tài)變量分配的存儲空間是背景數(shù)據(jù)塊。這樣參數(shù)變量在背景數(shù)據(jù)塊中留有運行結(jié)果備份。在調(diào)用FB時，若沒有提供實參，則功能塊使用背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)值。操作系統(tǒng)在L堆棧中給FB的臨時變量分配存儲空間。對于功能（FC），操作系統(tǒng)在L堆棧中給FC的臨時變量分配存儲空間。由于沒有背景數(shù)據(jù)塊，因而FC不能使用靜態(tài)變量。輸入、輸出、I/O參數(shù)以指向?qū)崊⒌闹羔樞问酱鎯υ诓僮飨到y(tǒng)為參數(shù)傳遞而保留的額外空間中。對于組織塊（OB）來說，其調(diào)用是由操作系統(tǒng)管理的，用戶不能參與。因此，OB只有定義在L堆棧中的臨時變量。

局部變量可以是基本數(shù)據(jù)類型或復(fù)式數(shù)據(jù)類型，也可以是專門用于參數(shù)傳遞的所謂的“參數(shù)類型”。參數(shù)類型包括定時器、計數(shù)器、塊的地址或指針等。2.邏輯塊局部變量的數(shù)據(jù)類型CPU提供塊堆棧（B堆棧）來存儲與處理被中斷塊的有關(guān)信息。3.邏輯塊的調(diào)用過程及內(nèi)存分配

局部數(shù)據(jù)堆棧簡稱L堆棧，是CPU中單獨的存儲器區(qū)，可用來存儲邏輯塊的局部變量（包括OB的起始信息）、調(diào)用功能（FC）時要傳遞的實際參數(shù)、梯形圖程序中的中間邏輯結(jié)果等?？梢园次?、字節(jié)、字和雙字來存取。

塊堆棧簡稱B堆棧，是CPU系統(tǒng)內(nèi)存中的一部分，用來存儲被中斷的塊的類型、編號、優(yōu)先級和返回地址；中斷時打開的共享數(shù)據(jù)塊和背景數(shù)據(jù)塊的編號；臨時變量的指針（被中斷塊的L堆棧地址）。

中斷堆棧簡稱I堆棧，用來存儲當(dāng)前累加器和地址寄存器的內(nèi)容、數(shù)據(jù)塊寄存器DB和DI的內(nèi)容、局域數(shù)據(jù)的指針、狀態(tài)字、MCR（主控繼電器）寄存器和B堆棧的指針。用戶程序使用的堆棧

當(dāng)調(diào)用功能塊（FB）時，會有以下事件發(fā)生：①調(diào)用塊的地址和返回位置存儲在塊堆棧中，調(diào)用塊的臨時變量壓入L堆棧；②數(shù)據(jù)塊DB寄存器內(nèi)容與DI寄存器內(nèi)容交換；③新的數(shù)據(jù)塊地址裝入DI寄存器；④被調(diào)用塊的實參裝入DB和L堆棧上部；⑤當(dāng)功能塊FB結(jié)束時，先前塊的現(xiàn)場信息從塊堆棧中彈出，臨時變量彈出L堆棧；⑥D(zhuǎn)B和DI寄存器內(nèi)容交換。當(dāng)調(diào)用功能塊（FB）時，STEP7并不一定要求給FB形參賦予實參，除非參數(shù)是復(fù)式數(shù)據(jù)類型的I/O形參或參數(shù)類型形參。如果沒有給FB的形參賦予實參，則功能塊（FB）就調(diào)用背景數(shù)據(jù)塊內(nèi)的數(shù)值，該數(shù)值是在功能塊（FB）的變量聲明表或背景數(shù)據(jù)塊內(nèi)為形參所設(shè)置初始數(shù)值。調(diào)用功能塊（FB）時的堆棧操作

當(dāng)調(diào)用功能（FC）時會有以下事件發(fā)生：功能（FC）實參的指針存到調(diào)用塊的L堆棧；調(diào)用塊的地址和返回位置存儲在塊堆棧，調(diào)用塊的局部數(shù)據(jù)壓入L堆棧；功能（FC）存儲臨時變量的L堆棧區(qū)被推入L堆棧上部；當(dāng)被調(diào)用功能（FC）結(jié)束時，先前塊的信息存儲在塊堆棧中，臨時變量彈出L堆棧。因為功能（FC）不用背景數(shù)據(jù)塊，不能分配初始數(shù)值給功能（FC）的局部數(shù)據(jù)，所以必須給功能（FC）提供實參。調(diào)用功能（FC）時的堆棧操作

以功能（FC）調(diào)用為例，L堆棧操作示意如圖所示。調(diào)用功能（FC）時的堆棧操作

對邏輯塊編程時必須編輯下列三個部分：

變量聲明：分別定義形參、靜態(tài)變量和臨時變量（FC塊中不包括靜態(tài)變量）；確定各變量的聲明類型（Decl.）、變量名（Name）和數(shù)據(jù)類型（DataType），還要為變量設(shè)置初始值（InitialValue）。如果需要還可為變量注釋（Comment）。在增量編程模式下，STEP7將自動產(chǎn)生局部變量地址（Address）。代碼段：對將要由PLC進行處理的塊代碼進行編程。

塊屬性：塊屬性包含了其它附加的信息，例如由系統(tǒng)輸入的時間標志或路徑。此外，也可輸入相關(guān)詳細資料?！?.3.2邏輯塊（FC和FB）的編程1.臨時變量的定義和使用2.查看局部數(shù)據(jù)堆棧的占用3.查看塊所需字節(jié)數(shù)4.定義形式參數(shù)

編寫邏輯塊（FC和FB）程序時，可以用以下兩種方式使用局部變量：①使用變量名，此時變量名前加前綴“#”，以區(qū)別于在符號表中定義的符號地址。增量方式下，前綴會自動產(chǎn)生。②直接使用局部變量的地址，這種方式只對背景數(shù)據(jù)塊和L堆棧有效。在調(diào)用FB塊時，要說明其背景數(shù)據(jù)塊。背景數(shù)據(jù)塊應(yīng)在調(diào)用前生成，其順序格式與變量聲明表必須保持一致。5.編寫控制程序

所謂無參功能（FC），是指在編輯功能（FC）時，在局部變量聲明表不進行形式參數(shù)的定義，在功能（FC）中直接使用絕對地址完成控制程序的編程。這種方式一般應(yīng)用于分部式結(jié)構(gòu)的程序編寫，每個功能（FC）實現(xiàn)整個控制任務(wù)的一部分，不重復(fù)調(diào)用?！?.4.1編輯無參功能（FC）§5.4.2在OB1中調(diào)用無參功能（FC）§5.4編輯并調(diào)用無參功能（FC）——分部程序設(shè)計【例5-4-1】

攪拌控制系統(tǒng)程序設(shè)計——使用開關(guān)量?？刂普f明如圖所示為一攪拌控制系統(tǒng)，由3個開關(guān)量液位傳感器，分別檢測液位的高、中和低?，F(xiàn)要求對A、B兩種液體原料按等比例混合，