7Step7的組織塊和中斷處理

1、Jinan UniversityS7的組織塊和中斷處理參見提高篇第四章2007 SpringVISUAL FOXPROSchool of Control Science and Engineering1All rights reserved© Jinan University要點-組織塊組成及分類、事件/中斷概念及流程。了解掌握內容-組織塊組成及分類；-循環(huán)執(zhí)行的組織塊OB1；-定期執(zhí)行的組織塊及中斷處理; -事件驅動的組織塊和中斷處理;-啟動組織塊和中斷處理-背景組織塊?？谧鳂I(yè)-作業(yè)：第四章習題3,將紅綠燈書上例子（線性編程和結構化）進行仿真 實驗，找出不恰當或錯誤的地方，分析錯誤

2、的原因，提出修改建議，寫在 作業(yè)中口說明-2學時不同于掃描方式的中斷處理-在正常情況下，PLC按照循環(huán)掃描的方式執(zhí)行用戶程序。如果要對某些特 殊的外部事件或內部事件進行快速響應，PLC采用中斷的方式進行處理。 在SIMATICS7中，對這些特殊事件的處理，安排了大量的組織塊，可在 這些組織塊中編寫相應的中斷處理程序。-當CPU檢測到中斷源發(fā)出的中斷請求時，在執(zhí)行完當前程序的當前指令 （斷點）后，根據(jù)優(yōu)先權的高低，立即響應優(yōu)先權高的中斷。執(zhí)行完中斷 程序后，返回到被中斷程序的斷點處，繼續(xù)執(zhí)行原來的用戶程序。-中斷發(fā)生時，中斷程序是由操作系統(tǒng)自動調用的，而不是由程序塊調用的。 編寫中斷程序時，首先

3、要遵循“短而精”的原則，盡量減少執(zhí)行時間；其 次要注意不要輕易使用其它程序中可能使用的編程元件，應盡量使用相應 組織塊的臨時局域變量。2007 Sept可編程控制器技術School of Control Science and Engineering3All rights reserved© Jinan University口組織塊概述-組織塊是CPU操作系統(tǒng)與用戶程序間的接口。SIMATICS7CPU提供大量 的OB（組織塊），用組織塊可以創(chuàng)建在特定的時間執(zhí)行的特定的程序，或者 響應特定事件的程序。例如，當S7DP從站觸發(fā)了一個硬件中斷，或當一 個DP從站發(fā)生故障時，則S7CPU的

4、操作系統(tǒng)就可能中斷正在處理的OB, 發(fā)出的一個相應OB的驅動事件。因此要定義OB的優(yōu)先權，高優(yōu)先權的OB 可以中斷低優(yōu)先權的OB?？诮M織塊的組成-由變量聲明表和用戶程序組成。-當操作系統(tǒng)調用時，每個OB提供20個字節(jié)的變量聲明表，其含義取決于 OBo變量名稱是標準STEP7規(guī)定的-組織塊只能由操作系統(tǒng)啟動口 OB的變量聲明表地址（字節(jié)）內容0事件級別與標識符，例如0B40的標識符為B#16#ll,表示駛件中 斷被激活1用代碼表示與啟動0B事件有關的信息2優(yōu)先級。例如0B40的優(yōu)先級為16,30B塊的編號，例如OB40的塊號為40411附加信息，例如0B40的第5個字節(jié)為產生中斷的模板類型， 1

5、6#54為輸入模板，16#55為輸出模板。第6、7字節(jié)組成的字為 產生中斷的模板的起始地址。第811字節(jié)組成的雙字為產生中 將的通12 19啟動缶術口期和時間（年、月、口、時、分、秒、毫秒和星期）口組織塊的分類-循環(huán)執(zhí)行的組織塊：需要連續(xù)執(zhí)行的程序安排在OB1中，執(zhí)行完后又開始 新的循環(huán)。-啟動組織塊：啟動組織塊用于系統(tǒng)的初始化，CPU上電或操作模式改為 RUN時，根據(jù)不同的啟動方式來執(zhí)行OB100OB102中的一個。-定期執(zhí)行的組織塊：定期執(zhí)行的組織塊包括日期時間中斷組織塊 （OB10OB17）和循環(huán)中斷組織塊（OB30OB38）?？梢愿鶕?jù)設定的 日期時間或時間間隔執(zhí)行中斷。-事件驅動的組織

6、塊：事件驅動的組織塊包括延時中斷（OB20OB23）、 硬件中斷（OB40OB47）、異步錯誤中斷（OB80OB87）和同步故障 中斷（OB121 和OB122） o-背景組織塊：避免循環(huán)等待時間。循環(huán)執(zhí)行的組織塊OBI-循環(huán)執(zhí)行的組織塊就是主程序OBI。-OB1調用功能塊(FB)、系統(tǒng)功能塊(SFB),或使用功能調用(FC)和系統(tǒng)功能 調用(SFC)的功能。OB1被循環(huán)地處理。在啟動OB被處理后(OB100用于暖 啟動或OB101用于熱啟動或OB102用于冷啟動)，首先執(zhí)行OB1。在OB1循 環(huán)結束時，操作系統(tǒng)傳送過程映像輸出表到輸出模板。在OB1再開始前， 操作系統(tǒng)通過讀取當前的輸入I/O

7、的信號狀態(tài)來更新過程映像輸入表。這個 過程連續(xù)不斷地重復，即“循環(huán)執(zhí)行” o所有被監(jiān)視運行的OB中，OB1的 優(yōu)先權最低，因此它可以被較高優(yōu)先權的OB中斷。2007 Sept可編程控制器技術School of Control Science and Engineering7All rights reserved© Jinan University口定期執(zhí)行的組織塊和中斷處理-日期時間中斷組織塊（OB10OB17）和中斷處理-循環(huán)中斷組織塊（OB30OB38）口日期時間中斷組織塊（OB1QOB17）和中斷處理-在SIMATICS7中，允許用戶通過STEP7編程，可在特定日期、時間（例

8、如每分鐘、每小時、每天、每周、每月、每年）執(zhí)行一次中斷操作，也可 以從設定的日期時間開始，周期性地重復執(zhí)行中斷操作。8個日期時間中 斷具有相同的優(yōu)先級,CPU按啟動事件發(fā)生順序進行處理。o 1.設置和啟動日期時間中斷 0 2.查詢日期時間中斷 0 3.禁止日期時間中斷循環(huán)中斷組織塊（OB30OB38）-循環(huán)中斷是CPU進入RUN后，按一定的間隔時間循環(huán)觸發(fā)的中斷，因此用 戶定義的間隔時間要大于中斷服務程序的執(zhí)行時間。啟動循環(huán)中斷，需要 在STEP7參數(shù)設置時選中循環(huán)中斷組織塊，并按1ms的整數(shù)倍設置間隔時 間。如果未做間隔時間設置，CPU則按默認值100ms觸發(fā)循環(huán)中斷。-可以用SFC40和S

9、FC39來激活或禁止循環(huán)中斷組織塊。2007 Sept可編程控制器技術School of Control Science and EngineeringAll rights reservedJinan Univers汁y口例：在IO. 0的上升沿啟動0B35對應的循環(huán)中斷"在IO.1的上升沿禁止0B35對 應的循環(huán)中斷。在0B35中使MW4加1。下裝到CPU中。AFP10. 1Ml.2/在10.1的上升沿，Ml2為OBI：Networkl： /在10. 0的上升沿激活循環(huán)中斷1A10. 0JNBm002否則跳轉FPMl.l/在10.0的上升沿，骯1為1CALLSFC39禁止0B35對

10、應的循環(huán)中斷JNBm001/否則跳轉MODE： =B#16fi2/用OB號指定中斷CALLSFC40/激活0B35對應的循環(huán)中斷0B_NR： =35組織塊編號MODE:=B#16#2/用0B號指定中斷RETVALt =MW104/俁存錯誤代碼0B_NR:二35/組織塊編號 / 1 1 7廠 I 夕、7PRET_VAL:=MW100/保存錯誤代碼m002：NOP0mOOl：NOP 00B35：Network2： /在10. 1的上升沿禁止循環(huán)中斷先將0B35的循環(huán)周期由默認的100ms改為1000ms,Networkl： L MW4MW4+12007 Sept可編程控制器技術School of

11、Control Science and Engineering9All rights reserved© Jinan University口事件驅動的組織塊和中斷處理-延時中斷(OB20OB23)-硬件中斷(OB40OB47)-異步故障中斷(OB80OB87)同步故障中斷(OB121和OB122) o延時中斷組織塊（OB20OB23）和中斷處理-在PLC中的普通定時器的定時精度要受到不斷變化的掃描周期的影響，使 用延時中斷可以達到以ms為單位的高精度的延時。-SIMATICS7通過調用系統(tǒng)功能SFC32USRT_DINT可調用14個延時中 斷組織塊（OB20OB23）,可調用的OB個

12、數(shù)與CPU型號有關。-如果延時中斷已經啟動，而延時時間尚未達到時，可通過調用系統(tǒng)功能 SFC33“CAN_DINT"取消延時中斷的執(zhí)行。還可以通過調用系統(tǒng)功能 SFC 34“ QRY_DINT"查詢延時中斷的狀態(tài)。異步故障中斷組織塊（OB80OB87）-SIMATICS7 300/400系列PLC對于編程元件和內部寄存器，具有很強的故 障檢測和處理能力。當CPU檢測到某個故障后，操作系統(tǒng)將調用相應的組 織塊，通過編寫故障中斷組織塊的程序，對檢測到的故障進行處理，否則 將進入STOP模式。為了避免發(fā)生某種故障時CPU進入STOP模式，可以在 CPU中建立一個對應的空組織塊。時

13、間錯誤中斷處理組織塊（OB80）-CPU默認的循環(huán)掃描的監(jiān)控時間為150ms,如果發(fā)生下列情況時產生時間 錯誤中斷：o實際的循環(huán)掃描時間超過設置的循環(huán)掃描時間。o由于向前修改時間而跳過日期時間中斷。0在處理優(yōu)先級時延時太多。電源故障處理組織塊（OB81）-電源故障包括未安裝后備電池或者電池失效和機架上的直流24V電源故障。 當電源故障出現(xiàn)和消失時，操作系統(tǒng)都要調用OB81。2007 Sept可編程控制器技術School of Control Science and Engineering11All rights reserved© Jinan University例：在CPU機架直流

14、24V電壓故障發(fā)生時，將Q44置位，當故障消失時，將 Q4Q復位。OBI： Network 1： /24V電壓故障發(fā)生L B#16#23L #OB81_ FLT_ID=I=M0.1L OB81_EV_CLASSL B#16#39=I=M0.2A M0.1A M0.2Network2： 24V電壓故障消失L OB81_EV_CLASSL B#16#38=I=M0.3A M0.1A M0.3R Q4.0S Q4.0診斷中斷處理組織塊（OB82）-如果對于有診斷功能的模板，已經用HWConfig定義了診斷報警，當模板 出現(xiàn)斷線故障時，或者當模擬量輸入模板發(fā)生電源故障時，以及輸入信號 值超過模擬量模板

15、的測量范圍時，當故障發(fā)生及消失時，都調用OB82, 啟動診斷中斷處理程序。-當診斷中斷被觸發(fā)時，有問題的模板自動地在OB82的啟動信息和診斷緩 沖區(qū)存入4個字節(jié)的診斷數(shù)據(jù)和模板的起始地址，在編寫OB82的程序時， 從OB82的啟動信息中得到更確切的診斷信息。利用系統(tǒng)功能SFC51,可讀 出模板的診斷數(shù)據(jù)，利用SFC52,可將這些信息寫入診斷緩沖區(qū)。模板熱插拔中斷處理組織塊（OB83）-對于S7-400系列的PLC,除了CPU模板、電源模板和帶適配器的S5模板外, 允許帶電熱插拔已經組態(tài)的其它模板，此時要產生模板熱插拔中斷。此外 用STEP7修改模板的參數(shù)后，在RUN模式下下裝到CPU中時，也要

16、產生模 板熱插拔中斷，調用OB83o可以用SFC39SFC42來禁止、延時和激活 OB83o-如果CPU正在運行時插入已組態(tài)的模板，貝IJCPU檢查所插入的模板類型是 否與組態(tài)記錄一致。如果一致，則調用OB83,通過HWConfig程序，用已 組態(tài)在CPU上的參數(shù)集裝入該模板。在編寫OB83的程序時，要根據(jù)OB83 的啟動信息，調用SFC55SFC59,對新插入的模板的參數(shù)賦值。 CPU硬件故障處理組織塊（QB84）-當CPU檢測到MPI網絡的接口故障、通信總線的接口故障或者分布式I/O的 接口故障時，以及故障消失時，操作系統(tǒng)都調用OB84。-在編寫OB84的程序時，要根據(jù)OB84的啟動信息，

17、用系統(tǒng)功能SFC52,將 故障信息寫入到診斷緩沖區(qū)?？趦?yōu)先級錯誤處理組織塊（QB85）-當用戶程序調用了一個未被裝入的程序塊或操作系統(tǒng)調用了一個沒有編程 的OB時，S7CPU的操作系統(tǒng)將調用OB85。當過程映像正被更新時出現(xiàn)了 I/O存取錯誤，也調用OB85o當被組態(tài)的用于DP從站輸入和輸出的地址被 放在S7CPU的過程映像表時，而此DP從站已損壞，也調用OB85o-在編寫OB85的程序時，應根據(jù)OB85的啟動信息，判斷已損壞或未插入的 模板位置?？捎肧FC49查找有關模板所在槽。口機架故障組織塊（OB86）-如果S7CPU的操作系統(tǒng)檢測到擴展機架故障、DP主站系統(tǒng)和DP從站的故 障，產生機架

18、故障中斷，無論是故障的產生和消失，都將調用組織塊 OB86o-在編寫OB86的程序時，應根據(jù)OB86的啟動信息，判斷出故障的機架。可 以用SFC52將故障信息寫入到診斷緩沖區(qū)。通信故障處理組織塊（OB87）-在使用通信功能塊或全局數(shù)據(jù)（GD）通信時，如果出現(xiàn)下列通信錯誤， 操作系統(tǒng)將調用OB87：0接收全局數(shù)據(jù)時，檢測到不正確的幀標識符（ID）。0全局數(shù)據(jù)通信時的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)塊不存在或太短。0接收到非法的全局數(shù)據(jù)包編號。-如果用于全局數(shù)據(jù)通信狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)塊丟失，需要用OB87生成該數(shù)據(jù) 塊，并將它下裝到CPU中?？谕焦收现袛啵∣B121和QB122）-同步故障是指與執(zhí)行用戶程序有關的故障，

19、例如程序中有錯誤的地址，有 錯誤的編號，操作系統(tǒng)將調用同步故障組織塊。-同步故障中斷組織塊OB12k OB122的優(yōu)先級與檢測到出錯的塊的優(yōu)先級 一致。因此在中斷發(fā)生時，可以訪問累加器和其它寄存器，這樣用戶程序 就可以用這些編程元件來處理故障。編程錯誤中斷組織塊（OB121）-當出現(xiàn)編程錯誤時，操作系統(tǒng)將調用OB121。 "Q存取故障中斷組織塊（OB122）-當STEP7指令存取I/O模板或DP從站的輸入/輸出數(shù)據(jù)時出現(xiàn)錯誤，或者 當用戶程序存取不存在的或有故障的DP從站的輸入/輸出數(shù)據(jù)時，貝吧7 CPU操作系統(tǒng)調用O B122o啟動組織塊和中斷處理-當PLC接通電源以后，CPU有3

20、種啟動方式，可以在STEP7中設置CPU的屬 性時選擇其一：熱啟動(Hotrestan)、暖啟動(Warmrestail)、冷啟動 (Cold restart)。-不同的CPU具有不同的啟動方式，例如S7-300系列，除了CPU318可以選擇 暖啟動或者冷啟動外，其它的CPU只有暖啟動的方式，對于S7-400系列， 根據(jù)不同的CPU型號，都可以選擇熱啟動，或者選擇暖啟動、冷啟動。只 能選擇1種啟動方式?？谂瘑?手動暖啟動：將CPU的模式選擇開關扳到STOP位置，“STOPPED指示燈 亮，然后再扳到RUN或者RUNP位置。-自動暖啟動：啟動時將復位過程映像寄存器及非保持的存儲器位，復位定 時

21、器和計數(shù)器。在STEP7中設置CPU的屬性時設置的具有保持功能的器件 將保留原數(shù)據(jù)。重新開始運行程序，執(zhí)行OB100或OB1。熱啟動-如果PLC在運行期間突然停電，又重新上電，CPU將執(zhí)行一個初始化程序 OB101,自動完成熱啟動，從上次RUN模式下中斷處繼續(xù)執(zhí)行，不對計數(shù) 器等復位。冷啟動-手動冷啟動：將CPU的模式選擇開關扳到STOP位置，“STOPPLED指示燈 亮,再扳到MRES位置，STOP指示燈滅Is,亮Is,再滅Is秒，然后常亮， 最后將模式開關再扳到RUN或者RUN-P位置。-自動冷啟動：過程映像區(qū)的所有過程映像數(shù)據(jù)、存儲器位、定時器、計數(shù) 器、數(shù)據(jù)塊以及有保持功能的器件的數(shù)據(jù)，都被復位到“OS如果用戶程 序希望在啟動后繼續(xù)使用原有的值，也可以選擇不將過程映像區(qū)清“0”。口背景組織塊-STEP7可以監(jiān)視最大掃描循環(huán)時間，也可以保證設置最小掃描循環(huán)時間。 如