Учебное пособие 1319

Ю.С. Слепокуров

ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ

НА ЯЗЫКЕ STEP 7

Учебное пособие

2004

1. ЗНАКОМСТВО С ПРОДУКТОМ

ЧТО ТАКОЕ STEP 7?

STEP 7 – это пакет стандартного программного обеспечения, используемый для конфигурирования и программирования программируемых логических контроллеров SIMATIC. Он является частью промышленного программного обеспечения SIMATIC.

Языки программирования SIMATIC и встроенные в STEP 7 представления языков соответствуют требованиям стандарта EN 61131-3 или IEC 1131-3. Стандартный пакет работает в операционной системе Windows 95/98/NT и соответствует графической и объектно-ориентированной философии работы Windows.

Работа с пакетом заключается в последовательном выполнении определенного цикла операций (на этапе обучения и работы в среде программного отладчика ряд операций не обязателен):

•Установка и авторизация. При первом использовании STEP 7, установите его и перенесите авторизацию с дискеты на жесткий диск.

•Спланируйте концепцию использования вашего контроллера. Перед началом работы со STEP 7 спланируйте решение задачи автоматизации от деления процесса на отдельные задачи до создания диаграммы конфигурации.

•Спроектируйте структуру программы. Преобразуйте задачи, описанные в эскизном проекте вашего контроллера, в структуру программы, используя блоки, имеющиеся в STEP 7.

•Запустите STEP 7. STEP 7 запускается из пользовательского интерфейса Windows 95/98/NT.

•Создайте структуру проекта. Проект похож на папку, в которой все данные хранятся в виде иерархической структуры и доступны вам в любое время. После создания проекта все остальные задачи выполняются в этом проекте.

•Сконфигурируйте станцию. При конфигурировании станции вы указываете, какой программируемый контроллер вы хотите использовать;

например, SIMATIC 300, SIMATIC 400, SIMATIC S5.

•Сконфигурируйте аппаратуру. При конфигурировании аппаратуры вы указываете в конфигурационной таблице, какие модули вы хотите использовать для решения своей задачи автоматизации и какие адреса должны быть использованы для доступа к модулям из программы пользователя. Модулям также могут быть назначены свойства с помощью параметров.

•Спроектируйте сети и коммуникационные связи. Основой для коммуникаций является предварительно спроектированная сеть. Для этого вам нужно будет создать подсети, необходимые для ваших задач автоматизации, установить свойства подсетей и установить свойства сетевых подключений и всех коммуникационных связей, требуемых для сетевых станций.

3

•Определите символы. Вы можете определить в таблице символов локальные или совместно используемые символы, имеющие более наглядные имена, для использования вместо абсолютных адресов в своей пользовательской программе.

•Создайте программу. Используя один из доступных языков программирования, создайте программу, связанную с модулем или независимую от модуля, и сохраните ее в виде блоков, исходных файлов или схем.

•Спроектируйте сообщения. Сообщения, относящиеся к блокам, создаются, например, с помощью их текстов и атрибутов. Используя передающую программу, вы переносите созданные данные о конфигурации сообщений в базу данных системы взаимодействия с оператором.

•Спроектируйте переменные для управления и наблюдения оператором. Вы создаете переменные для управления и наблюдения оператором один раз в STEP 7 и назначаете им требуемые атрибуты. Используя передающую программу, вы переносите созданные переменные для управления

инаблюдения оператором в базу данных системы взаимодействия с оператором

WinCC.

•Загрузите программы в программируемый контроллер. После завершения конфигурирования, назначения параметров и программирования задач вы можете загрузить всю свою пользовательскую программу или отдельные боки из нее в программируемый контроллер (программируемый модуль для вашего аппаратного решения). C уже содержит операционную систему.

•Протестируйте программу. Для тестирования необходимо отобразить значения переменных из своей пользовательской программы или CPU, или присвоить значения переменным и создать таблицу для переменных, которые вы хотите отображать или изменять.

•Наблюдайте за работой, диагностируйте аппаратуру. Причина неисправности модуля определяется отображением информации о модуле в режиме online. Причины ошибок в обработке программы пользователя определяются с помощью диагностического буфера и содержимого стеков. Вы можете также проверить, может ли программа пользователя исполняться на конкретном CPU.

2.ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПРОГРАММЫ

Программы в CPU

ВCPU всегда исполняются две программы:

•операционная система;

•программа пользователя.

4

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА

Каждый CPU содержит операционную систему, которая организует все функции и последовательности в CPU, не связанные с конкретной задачей управления. Задачи операционной системы состоят в следующем:

•обработка "теплого" и "горячего" перезапуска;

•обновление таблицы образа процесса для входов и вывод таблицы образа процесса для выходов;

•вызов программы пользователя;

•обнаружение прерываний и вызов ОВ прерываний;

•обнаружение и обработка ошибок;

•управление областями памяти;

•обмен информацией с устройствами программирования и другими коммуникационными партнерами.

Если вы измените параметры операционной системы (настройку операционной системы по умолчанию), вы можете повлиять на работу CPU в определенных областях.

ПРОГРАММА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Вы должны сами создать программу пользователя и загрузить ее в CPU. Она содержит все функции, необходимые для обработки вашей конкретной задачи автоматизации. Задачи программы пользователя состоят в следующем:

•определение условий для "теплого" и "горячего" перезапуска в CPU (например, инициализация сигналов с определенным значением);

•обработка данных процесса (например, логическая комбинация двоичных сигналов, считывание и анализ аналоговых сигналов, задание двоичных сигналов для вывода, вывод аналоговых значений);

•определение реакции на прерывания;

•обработка нарушений в нормальном исполнении программы.

3. БЛОКИ В ПРОГРАММЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

БЛОКИ В ПРОГРАММЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Программное обеспечение STEP 7 дает вам возможность структурировать свою пользовательскую программу, иными словами, разбивать программу на отдельные автономные программные секции. Это дает следующие преимущества:

•Такие программы проще для понимания.

•Отдельные программные секции могут быть стандартизованы.

•Упрощается организация программы.

•Легче производить модификацию программы.

•Отладка упрощается, так как можно тестировать отдельные секции.

•Значительно упрощается прием системы в эксплуатацию.

5

обрабатывают реакцию на ошибки. Программируя организационные блоки, вы определяете реакцию CPU.

ПРИОРИТЕТ ОРГАНИЗАЦИОННОГО БЛОКА

Организационные блоки определяют порядок, в котором исполняются отдельные программные секции. Исполнение ОВ может быть прервано вызовом другого ОВ. Какому ОВ разрешается прервать другой ОВ, зависит от его приоритета. ОВ с более высоким приоритетом могут прерывать ОВ с более низким приоритетом. Фоновый ОВ имеет самый низкий приоритет.

ТИПЫ ПРЕРЫВАНИЙ И КЛАССЫ ПРИОРИТЕТА

События, которые приводят к вызову ОВ, известны как прерывания. Следующая таблица показывает типы прерываний в STEP 7 и приоритеты соответствующих им организационных блоков. Перечисленные организационные блоки и их классы приоритета доступны не во всех CPU S7 (см. “Программируемый контроллер S7-300. Руководство по аппаратному обеспечению и монтажу” и “Программируемые контроллеры S7-400, M7-400. Спецификации модулей. Справочное руководство”).

7

8

1) Класс приоритета 29 соответствует приоритету 0,29. Фоновый цикл имеет более низкий приоритет, чем свободный цикл.

ИЗМЕНЕНИЕ ПРИОРИТЕТА

Прерываниям с помощью STEP 7 могут быть назначены параметры. Назначая параметры, вы можете, например, отменить выбор ОВ прерываний или классы приоритета в блоках параметров: прерывания по времени суток, прерывания с задержкой, циклические прерывания и аппаратные прерывания.

Приоритет организационных блоков в CPU S7-300 фиксирован.

У CPU S7-400 (и CPU 318) вы можете изменять приоритет следующих организационных блоков с помощью STEP 7:

•OB10−OB47;

•OB70 − OB72 (только H-CPU) и OB81 − OB87 в режиме RUN.

Разрешены следующие классы приоритета:

•классы приоритета от 2 до 23 для OB10 − OB47;

•классы приоритета от 2 до 28 для OB70 − OB72;

•классы приоритета от 24 до 26 для OB81 − OB87.

Вы можете назначить нескольким ОВ одинаковые приоритеты. ОВ с одинаковым приоритетом обрабатываются в порядке наступления событий, вызвавших их запуск.

ОВ ошибок, запущенные синхронными ошибками, исполняются в том же классе приоритета, что и блок, исполняющийся в тот момент, когда ошибка произошла.

ЛОКАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ

При создании логических блоков (OB, FC, FB) вы можете описать временные локальные данные. Область локальных данных в CPU делится между классами приоритета.

В S7-400 вы можете изменить количество локальных данных на класс приоритета в блоке параметров ”priority classes [классы приоритета]" с помощью STEP 7.

9