【文章內(nèi)容簡介】 PU 中運行著兩種程序；操作系統(tǒng)程序和用戶現(xiàn)與特定的控制任務無關的功能，包括處理 PLC 的啟動、刷新輸入用戶程序、處理中斷和錯誤、管理存儲區(qū)和處理通信等。用戶程序由然后將它下載到 CPU。用戶程序包含處理用戶特定的自動化任務所包括 CPU 啟動時的初始化工作、處理過程數(shù)據(jù)、對中斷的響應和對異常和錯誤的處理等。 編程組織塊和數(shù)據(jù)塊STEP7 是 S7300 系列 PLC 的編程和組態(tài)軟件，STEP7 采用結構化編程方法，它將用戶編寫的程序和程序所需的數(shù)據(jù)放置在“塊”中，使單個的程序部件標準化。通過在塊內(nèi)或塊之間類似子程序的調(diào)用，使用戶程序結構化，這樣可以簡化程序組織，使程序易于修改、查錯和調(diào)試。塊結構顯著地增加了 PLC 程序的組織透明性、可理解性和易維護性，STEP7 中主要有以下幾種類型的塊；(a)組織塊0B(Organization Block)(b)功能FC(Function)(c)功能塊FB(Function Block)(d)系統(tǒng)功能SFC(System Function)(e)系統(tǒng)功能塊SFB(System Function Block)(f)背景數(shù)據(jù)塊背景 DB(Instance Data Block)(g)共享數(shù)據(jù)塊共享 DB(Share Data Block)OB、FC、FB、SFC 和 SFB 中包含由 S7 指令構成的程序代邏輯塊。因此稱為程序塊或者邏輯塊。背景 DB 和共享 DB 中不包含 STEP 7 的指令，它們用于存放用戶數(shù)據(jù)，稱為數(shù)據(jù)塊。上述各類塊的主體由兩個部分組成；變量聲明表部分和程序數(shù)據(jù)部分(對程序塊而言)或者數(shù)據(jù)部分(對數(shù)據(jù)塊而言)。(1)組織塊(OB)在 CPU 中，用戶程序由啟動程序、主程序和各種中斷響應程序等不同的程序模塊組成，這些模塊在 STEP7 中的實現(xiàn)形式就是 OB。OB 是直接被操作系統(tǒng)調(diào)用的用戶程序塊，OB 與不同的 CPU 類型是相關的，某一型號的 CPU 支持哪些 OB 是確定的。例如，OB35 和 OB40 可在 CPU 3152DP 中使用，而 OB36 和 OB41 則不行。因此，用戶只能編寫目標 CPU 支持的 OB。OB1 是對應于循環(huán)執(zhí)行的主程序的程序塊，它是 STEP7 程序的主干。其他大多數(shù)OB 則對應于不同的中斷處理程序(另外還有啟動程序和背景程序等非中斷類的 OB)。與每一個 OB 緊密相連的是它對應的類型和優(yōu)先級。OB 的類型指出了它的功能，例如延時中斷、循環(huán)中斷等；OB 的優(yōu)先級則用于表明一個 OB 是否可以被另外一個 OB 中斷，優(yōu)先級較低的 OB 總是可以被優(yōu)先級較高的 OB 中斷。(2)功能(FC)和功能塊(FB)FC 和 FB 都是由用戶自己編寫的程序模塊，可以被其他程序塊(OB、FC 和 FB)調(diào)用。與其他編程語言中的“函數(shù)”相似，F(xiàn)C/FB 也帶有參數(shù)，以名稱的方式給出的參數(shù)稱作形式參數(shù)(形參)，在調(diào)用時給形式參數(shù)賦的具體值就是實際參數(shù)(實參)，也即形參是實參在邏輯塊中的名稱。FC 與 FB 的根本區(qū)別在于；FC 不具備自己的存儲區(qū)，而 FB 擁有自己的存儲區(qū)背景 DB，在調(diào)用任何一個 FB 時，都必須指定一個背景 DB。(3)系統(tǒng)功能(SFC)和系統(tǒng)功能塊(SFB)SFC 和 SFB 是預先編好的可供用戶程序調(diào)用的 FC 與 FB，它們已經(jīng)固化在 S7 的 CPU中，用戶不可以修改它們。它們作為操作系統(tǒng)的一部分，不占用程序空間。通常 SFC和 SFB 提供一些系統(tǒng)級的功能調(diào)用，例如通訊功能等。雖然 SFB 己經(jīng)固化在 CPU 中，但是 CPU 中并不包含背景 DB，因此，SFB 和 FB 一樣，在調(diào)用之前需要由用戶生成相關的背景 DB。(4)背景 DB 和共享 DBDB 分為背景 DB 和共享 DB 兩種類型。背景 DB 是和 FB 相關聯(lián)的，因此在創(chuàng)建背景DB 時，必須指定它所屬的 FB，而且 FB 必須已經(jīng)存在。在調(diào)用一個 FB 的時候，也必須指明一個與之對應的背景 DB。背景 DB 與共享 DB 沒有本質(zhì)的區(qū)別，它們的數(shù)據(jù)都可以被任何一個 OB，F(xiàn)C 或 FB讀寫。兩者之間的主要區(qū)別在于使用的目的。背景 DB 的用途或者目的是為某一個 FB提供數(shù)據(jù)，因此其數(shù)據(jù)格式必須與該 FB 的變量聲明一致；共享 DB 的主要目的是為用戶程序提供一個可保存的數(shù)據(jù)區(qū)，它的數(shù)據(jù)結構并不依賴于特定的程序塊。在 S7 用戶程序中有幾種不同類型的塊可以總結如下表 31 所示表 31 S7300 的程序塊塊 功能的簡要描述 還可參考組織塊(OB) OB 決定用戶程序的結構 組織快和程序結構系統(tǒng)功能塊（SFB）和系統(tǒng)功能（SFC）SFB 和 SFC 集成在 S7CPU 中可以讓你使用一些重要的系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能塊（SFB）和系統(tǒng)功能（SFC）功能塊（FB） FB 是帶有存儲區(qū)域的塊，你可以自己編程這個區(qū)域功能塊（FB）功能（FC） FC 中包含經(jīng)常使用的功能的例行程序功能（FC）背景數(shù)據(jù)塊（背景 DB）當一個 FB/SFB 被調(diào)用時，背景 DB 與該塊相關聯(lián)，它們可在編譯過程中自動生成。背景數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)塊（DB）DB 是用于存儲用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)域，除了指定一個功能塊的數(shù)據(jù)，還可以定義可以被任何塊使用的共享數(shù)據(jù)塊共享數(shù)據(jù)塊（DB） 編程語言STEP 7標準軟件包支持三種編程語言：梯形圖 LAD（Ladder logic Programming language）、語句表 STL（Statement List Programming Language）和功能塊圖 FBD（Function Block Diagram Programming Language）.不同的編程語言為具有不同的知識背景的編程人員提供了選擇。? 梯形邏輯圖（或LAD）是STEP 7編程語言的圖形表達方式。它的指令語法與一個繼電器的梯形邏輯圖相似：當電信號通過各個觸點、復合元件以及輸出線圈時，使用梯形圖，可以追蹤電信號在電源示意線之間的流動。? 語句表（或STL）是STEP 7編程語言的文本表達方式，與機器碼相似。如果一個程序是用語句表編寫的，CPU執(zhí)行程序時則按每一條指令一步一步地執(zhí)行。為使編程更容易，語句表已進行擴展，還包括一些高層語言結構（例如，結構數(shù)據(jù)的訪問和塊參數(shù)）。? 功能塊圖（FBD）是STEP 7編程語言的圖形表達方式，使用與布爾代數(shù)相類似的邏輯框來表達邏輯。復合功能（如數(shù)學功能）可用邏輯框相連直接表達。其它編程語言作為可選軟件包使用。這三種編程語言中，LAD和FBD都是圖形化的編程的語言，特點是易理解、易使用，但是靈活性相對較差。STL是更接近程序員的語言，能夠?qū)崿F(xiàn)指針等非常靈活的控制，STEP 7還支持將符合一定語法規(guī)則的STL文本源程序直接導入，但是STL不夠直觀，需要記憶大量編程指令，而且要求對CPU內(nèi)部的寄存器等結構了解比較深刻。為了充分發(fā)揮不同編程語言的優(yōu)勢，STEP 7支持這三種語言的混合編程以及相互之間的轉換。一般來說LAD和FBD程序都可以通過STEP 7自動轉換成STL程序，但是并非所有的STL語句都可以轉換成LAD和FBD。 PID控制 PID算法PID 控制算法是本控制系統(tǒng)的一個主要算法。PID 控制是自動控制中產(chǎn)生最早的一種控制方法，至少可追溯到1000年前我國北宋年間發(fā)明的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)――水運儀象臺。PID控制在實際控制工程中應用最廣，據(jù)不完全統(tǒng)計，在工業(yè)過程控制，航空航天控制等領域中，PID控制的應用占80 %以上。根據(jù)不同對象特點與不同控制要求，PID又可分PI ，PD ，PID，增量PID ，分離積分的PID ，以及帶各種濾波器的PID 控制器等。由于采用計算機控制，使用數(shù)字PID算法。數(shù)字PID算法有位置式和增量式兩種算法。1．位置式PID算法由于計算機控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時刻的偏差值計算控制量，因此對連續(xù)PID控制中的積分和微分項不能直接使用，需要進行離散化處理。按模擬PID控制算法的算式，現(xiàn)以一系列的采樣時刻點 kT 代表連續(xù)時間 t，以和式代替積分，以增量代替微分，則可作如下近似變換： (31){??≈ ???? (??=1,2,3…)??∫0??(??)????≈ ????∑??=0??(????)=????∑??=0??(??)????(??)????≈ ??(????)???[（ ???1） ??]?? =??(??)???(???1)??