浔之漫智控技术(上海)有限公司
西门子PLC模块 , CPU模块 , DP通讯电缆 , 6GK交换机
西门子扩展模块6ES7223-1PL22-0XA8
发布时间:2023-10-26

西门子S7-300/400plc硬件中断组织块(OB40~OB47)用于快速响应输入模块、点对点通信处理器(CP)和功能模块(FM)的信号变化。具有硬件中断功能的上述模块将中断信号传送到CPU时,将触发硬件中断。绝大多数S7-300 CPU只能使用OB40,S7-400 CPU可以使用的硬件中断OB的个数与CPU的型号有关。为了产生硬件中断,在组态有硬件中断功能的模块时,应启用硬件中断。

在数字量输入模块的“输入”选项卡,用复选框启用硬件中断,然后分组或逐点设置上升沿产生中断、下降沿产生中断,或上升沿、下降沿均产生中断。
在模拟量输入模块的“输入”选项卡,用复选框启用输入值超出限制产生硬件中断,然后设置输入值的上限值和下限值。
在功能模块的属性对话框的“基本参数”选项卡,可选择是否根据模块的技术功能对某些事件触发硬件中断。
在点对点通信处理器的属性对话框的“基本参数”选项卡,可选择是否产生中断。
硬件中断被模块触发后,操作系统将用OB40的局部变量OB40_MDL_ADDR(字)向用户提供模块的起始地址,OB40_POINT_ADDR(双字)是数字量输入模块产生硬件中断的点的编号、或模拟模块超出了限制的通道号。
硬件中断组织块OB40的首要任务是通过OB40_MDL_ADDR和OB40_POINT_ADDR提供的地址信息,用比较指令判断是哪个模块、模块中的哪一点产生的中断。然后对中断事件作出相应的处理。
在编写梯形图比较程序时有个小问题需要注意,OB40_MDL_ADDR和OB40_POINT_ADDR的数字类型分别是字和双字,不能直接用于整数比较指令和双整数比较指令。需要将它们保存到其他地址,然后参与比较。

    1.S7-plcSIM的使用范围
    (1)仿真范围
    S7-PLCSIM的仿真可以在以下范围内进行:
    I/O点总数:*大16KB(131072点);
    内部标志寄存器M点数:*大16KB(131072点);
    定时器:TO~T511;
    逻辑块与数据块总数:FC与FB总数*大2048; DB*大4095;
    系统程序块:绝大多数SFC;
    系统功能块:绝大多数SFB;
    系统组织块:绝大多数OB。
    (2)仿真与实际运行的区别
    使用S7-PLCSIM仿真软件进行仿真,并不能完全等同实际PLC,使用时应注意它与实际PLC的运行过程存在如下的区别:
    ①仿真PLC的程序执行过程允许利用“暂停”、单次扫描、逐次扫描等方式运行程序,在实际PLC中通常无法做到;
    ②当仿真PLC由运行转入停止、暂停时,不会改变仿真输出的状态,而在实际PLC中,所有的输出结果将被置“0”(进入I/O安全模式);
    ③仿真PLC的定时器可以通过手动复位等方式进行控制,但在实际PLC中无法对定时器的运行进行手动干预;
    ④在仿真PLC中不可以模拟“电池报警”、“存储器报警”等实际PLC中可能发生的报警动作:
    ⑤仿真PLC的CPU无自动识别I/O模块的功能,必须在进行仿真前完成硬件配置,并将其下载到仿真PLC中。
    (3)仿真的功能限制
    此外,目前的S7-PLCSIM仿真软件,在使用方面还受到如下功能限制:
    ①S7-PLCSIM对少数PLC系统中的实际诊断信息无法进行仿真:
    ②S7-PLCSIM仿真软件目前还不支持特殊功能模块(FM);
    ③S7-PLCSIM仿真软件目前还只能模拟单CPU系统,对多CPU系统以及PLC的网络系统、网络通信功能还不能支持。
    对于涉及以上控制要求与动作的PLC程序,不可以通过仿真来判断程序的正确性。
    2.安装要求
    S7-PLCSIM可以安装于具有如下操作系统的编程器或个人计算机中:
    ——安装有STEP7 Lite V2.0的编程器;
    ——安装有Windows XP的个人计算机;
    ——安装有PCS7 V6.0的编程器或个人计算机。
    3.软件的安装
    在STEP7专业版编程软件中,已经包含了S7-PLCSIM仿真软件,不需要再进行仿真软件的安装;但在STEP7 Basis V5.2标准版软件中,需要另行安装S7-PLCSIM软件。

    对于使用标准版软件的用户来说,S7-PLCSIM是STEP7的选件,用户需要得到相应的使用授权。
    S7-PLCSIM的安装过程非常简单,只需要按照安装向导的提示逐一进行即可。
    软件安装完成后,S7-PLCSIM将自动嵌入STEP7编程中,同时,在SIMATIC管理器(SIMATICManager)的窗口工具栏显示上,“仿真打开/关闭(Simulate ON/OFF)”按钮(图14-3.1中鼠标所指的按钮)也将成为有效状态。

    可以通过图14-3.1中的SIMATIC管理器主菜单“Options”一“Simulate Modes”操作,或直接点击“仿真打开/关闭( Simulate ON/OFF)”按钮,打开S7-PLCSIM软件。

通过硬件和软件侦听的方法,分析plc内部固有的PPI通讯协议,然后上位机采用VB编程,遵循PPI通讯协议,读写PLC数据,实现人机操作任务。这种通讯方法,与一般的自由通讯协议相比,省略了PLC的通讯程序编写,只需编写上位机的通讯程序资源。
       S7-226的编程口物理层为RS-485结构,SIEMENS提供MicroWin软件,采用的是PPI(Point to Point)协议,可以用来传输、调试PLC程序。在现场应用中,当需要PLC与上位机通讯时,较多的使用自定义协议与上位机通讯。在这种通讯方式中,需要编程者首先定义自己的自由通讯格式,在PLC中编写代码,利用中断方式控制通讯端口的数据收发。采用这种方式,plc编程调试较为烦琐,占用PLC的软件中断和代码资源,而且当PLC的通讯口定义为自由通讯口时,PLC的编程软件无法对PLC进行监控,给PLC程序调试带来不便。
       SIEMENS S7-200PLC的编程通讯接口,内部固化的通讯协议为PPI协议,如果上位机遵循PPI协议来读写PLC,就可以省略编写PLC的通讯代码。如何获得PPI协议?可以在PLC的编程软件读写PLC数据时,利用第三个串口侦听PLC的通讯数据,或者利用软件方法,截取已经打开且正在通讯的端口的数据,然后归纳总结,解析出PPI协议的数据读写报文。这样,上位机遵循PPI协议,就可以便利的读写PLC内部的数据,实现上位机的人机操作功能。
       软件设计
       系统中测控任务由SIEMENS S7-226PLC完成,PLC采用循环扫描方式工作,当定时时间到时,执行数据采集或PID控制任务,完成现场的信号控制。计算机的监控软件采用VB编制,利用MSComm控件完成串口数据通讯,通讯遵循的协议为PPI协议。
       PPI协议
       西门子的PPI(Point to Point)通讯协议采用主从式的通讯方式,一次读写操作的步骤包括:首先上位机发出读写命令,PLC作出接收正确的响应,上位机接到此响应则发出确认申请命令,PLC则完成正确的读写响应,回应给上位机数据。这样收发两次数据,完成一次数据的读写【5】。
       其通讯数据报文格式大致有以下几类:
       1、读写申请的数据格式如下:
SD LE LER SD DA SA FC DASP SSAP DU FCS ED 
SDStart Delimiter)开始定界符(68H)
LE:(Length)报文数据长度
LER:(Repeated Length)重复数据长度
SD: (Start Delimiter)开始定界符(68H)
SA:(Source Address)源地址,指该地址的指针,为地址值乘以8
DA:(Destination Address)目标地址,指该地址的指针,为地址值乘以8
FC:(Function Code)功能码
DSAP:(Destination Service Access Point)目的服务存取点
SSAP:(Source Service Access Point)源服务存取点
DU:(Data Unit)数据单元
FCS:(Frame Check Sequence)校验码
ED:(End Delimiter)结束分界符(16H)
       报文数据长度和重复数据长度为自DA至DU的数据长度,校验码为DA至DU数据的和校验,只取其中的末字节值。
       在读写PLC的变量数据中,读数据的功能码为 6CH,写数据的功能码为 7CH。
       2、PLC接收到读写命令,校验后正确,返回的数据格式为 E5H
       3、确认读写命令的数据格式为:
SD SA DA FC FCS ED 
其中SD为起始符,为10H
SA为数据源地址
DA为目的地址
FC为功能码,取5CH
FCS为SA+DA+FC的和的末字节
ED为结束符,取16H
       PPI协议的软件编制
       在采用上位机与PLC通讯时,上位机采用VB编程,计算机采用PPI电缆或普通的485串口卡与PLC的编程口连接,通讯系统采用主从结构,上位机遵循PPI协议格式,发出读写申请,PLC返回相应的数据。程序实现如下:
      1、串口初始化程序:
MSComm1.CommPort = 1
MSComm1.Settings = "9600,e,8,1"
MSComm1.InputLen = 0
MSComm1.RThreshold = 1
MSComm1.InputMode = comInputModeBinary
PPI协议定义串口为以二进制形式收发数据,这样报文的通讯效率比ASCII码高。
       2、串口读取数据程序,以读取VB100数据单元为例:
Dim Str_Read(0 To 32) ‘定义发送的数据为字节为元素的数组。
Str_ Read (32) = &H16 ‘相应的数组元素赋值,按照以下格式:
Str_ Read (29) = (100*8) \ 256 ‘地址为指针值,先取高位地址指针
Str_ Read (30) = (100*8) Mod 256 ‘取低位地址指针
Str_ Read (24) = 1 ‘读取的数据长度(Byte的个数)
For I=4 to 30
Temp_FCS = Temp_FCS + Str_Read(i)
Next I
Str_Read(31)= Temp_FCS Mod 256 ‘计算FCS校验码,其它数组元素赋值省略。
68 1B 1B 68 2 0 6C 32 1 0 0 0 0 0 E 0 0 4 1 12 A 10 2 0 1 0 1 84 0 3 20 8B 16 
       PLC返回数据 E5 后,确认读取命令,发送以下数据:
10 2 0 5C 5E 16
       然后上位机VB程序接受到以下数据:
68 16 16 68 0 2 8 32 3 0 0 0 0 0 2 0 5 0 0 4 1 FF 4 0 8 22 78 16
       首先识别目标地址和源地址,确认是这次申请的返回数据,然后经过校验检查,正确后解析出第26号数据(&H22)即为VB100字节的数据。
       3、串口写入数据程序,以写VB100数据单元为例:
Dim Str_Write(0 To 37) ‘定义发送的数据为字节为元素的数组。
Str_Write (37) = &H16 ‘相应的数组元素赋值,按照以下格式
Str_Write (35) = &H10 ‘要写入的数据值
68 20 20 68 2 0 7C 32 1 0 0 0 0 0 E 0 5 5 1 12 A 10 2 0 1 0 1 84 0 3 20 0 4 0 8 C B9 16 
PLC返回数据 E5 后,确认写入命令,发送以下数据:
10 2 0 5C 5E 16
       然后上位机VB程序接受到以下数据:
68 12 12 68 0 2 8 32 3 0 0 0 0 0 2 0 1 0 0 5 1 FF 47 16
       这是PLC正确接收并写入信息的返回数据。
       4、串口接收程序:
       在数据接收程序中,利用VB中MSComm控件,一次接收缓冲区中的全部数据,存放到数组形式的暂存单元中,然后分析每个元素的值,得到读写的数据。
Dim RCV_Array() As Byte
Dim Dis_Array As String
Dim RCV_Len As Long
RCV_Array = MSComm1.Input ‘取出串口接收缓冲器的数据。
RCV_Len = UBound(RCV_Array)
ReDim Temp(0 To UBound(RCV_Array))
For i = 0 To RCV_Len
Dis_Array = Dis_Array & Hex(RCV_Array (i)) & " "
Next i
Text1.Text = Dis_Array ‘接收到的数据送显示。
在程序的读写过程中,一次*大可以读写222个字节,目前给出的数据读写为整数格式。
数据类型 Str_ Read(27) 
S 04H 
SM 05H 
I 81H 
Q 82H 
M 83H 
V 84H
       以上程序,是以读写PLC的V变量区为例,利用PPI协议还可以读写S7-200PLC中的各种类型数据,包括I、Q、SM、M、V、T、C、S等数据类型,能够直接读出以上变量中的位、字节、字、双字等,其中读位变量时,是读取该位所在的字节值,然后上位机自动识别出该位的值。按照读写的数据类型,其中Str_ Read(27)的值各不同:
在控制系统中,PLC与上位计算机的通讯,采用了PPI通讯协议,上位机每0.5秒循环读写一次PLC。PLC编程时,将要读取的检测值、输出值等数据,存放在PLC的一个连续的变量区中,当上位机读取PLC的数据时,就可以一次读出这组连续的数据,减少数据的分次频繁读取。当修改设定值等数据时,进行写数据的通讯操作。


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