«Автоматизация посредством STEP 7 с использованием STL и SCL и программируемых контроллеров SIMATIC S7-300/400 (Automating with STEP 7 in STL and SCL by Hans Berger) Перевод по изданию 2-му, исправленному 2001 SIMATIC ...»

Ганс Бергер

Автоматизация посредством STEP 7

с использованием STL и SCL

и программируемых контроллеров

SIMATIC S7-300/400

(Automating with STEP 7 in STL and SCL

by Hans Berger)

Перевод по

изданию 2-му, исправленному

2001

SIMATIC S7-300/400 программируемый контроллер

ПРЕДИСЛОВИЕ

Новая система автоматизации SIMATIC объединяет отдельные частные решения системной автоматизации на основе однородной архитектуры в единое целое от аппаратуры "полевого" уровня непосредственно до управления процессом. Это достигается с помощью интегрированных в систему средств конфигурирования и программирования, с помощью управления данными в системе коммуникаций с программируемыми контроллерами (SIMATIC S7), специализированными компьютерами (SIMATIC M7) и системами управления (SIMATIC C7). С помощью программируемых контроллеров трех выпускаемых серий перекрываются все области их применения при решении задач автоматизации процессов в целом и в производственной сфере в частности. При этом изделия серии S7- используются как компактные контроллеры ("микро-PLC"), изделия серий S7и S7-400 используются как модульные функционально расширяемые контроллеры для применения в системах низкой и высокой производительности.

Система STEP 7, представляющая собой дальнейшее развитие STEP 5, является программным обеспечением для программирования в новой системе SIMATIC. Windows 95/98 Microsoft или Windows NT Microsoft были выбраны в качестве операционных систем, чтобы пользователь STEP 7 мог в полной мере использовать знакомый ему интерфейс пользователя для стандартных ПК (оконная система, работа с манипулятором "мышь").

Для программирования блоков STEP 7 предназначены языки программирования, соответствующие международному стандарту DIN EN 6.1131-3: STL ("statement list" - список мнемоник, Assembler-подобный язык), LAD ("ladder diagram" - "контактный план", представление в виде логических схем), FBD ("function block diagram" - "функциональный план", язык функциональных блок-схем) и поставляемый по отдельному заказу пакет SCL ("Structured Control Language" – "структурированнный язык управления", Pascalподобный язык высокого уровня). Кроме того по специальным заказам могут быть также поставлены дополнительные пакеты ПО, предоставляющие следующие языки программирования: S7-GRAPH (для графической разработки программ систем автоматизации SIMATIC в виде последовательности шагов и переходов между ними), S7-HiGraph (для графической разработки программ систем автоматизации SIMATIC в виде графа состояний системы и переходов между ними) и CFC ("continuous function chart" - план соединений программных блоков; при этом проектирование на CFC похоже на проектирование с FBD). Пользователю предоставляется полное право выбора из этого набора различных методов представления для описания функций при решении его задачи управления.

II Automating with STEP 7 in STL and SCL Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL Широкие возможности адаптации в представлении задачи управления, которую необходимо решить, значительно упрощают работу в STEP 7.

Эта книга содержит описание языка программирования STL для S7-300/400. В первом разделе представлены обзор систем автоматизации S7-300/400 и изложены основы работы со STEP 7. Следующий раздел адресован начинающим пользователям STEP 7 или пользователям, переходящим к STEP 7 от работы с системами управления на базе контакторов и реле. Здесь описаны базовые функции для дискретного управления с помощью языка программирования STL и показано, как с помощью двоичных функций преобразуются значения сигналов. Здесь представлены основы двоичных вычислений, работа компаратора, преобразование типов данных. Используя STL, Вы сможете обрабатывать управляющую программу (управлять ходом выполнения программы) и разрабатывать структурные программы. Вы сможете создать циклически выполняемую основную программу, Вы также сможете использовать управляемые событиями подпрограммы, такие как подпрограммы, управляемые поведением контроллера при запуске, а также подпрограммы обработки ошибок или проявлений неисправности.

Один раздел книги посвящен описанию языка программирования SCL. Язык SCL особенно подходит для программирования сложных алгоритмов или для задач управления данными, и это сближает SCL с языками программирования высокого уровня. Блочная структура STEP 7 позволяет создавать SIMATIC S7-программы из блоков, написанных на различных языках.

Данная книга включает описание программы для преобразования программ STEP 5 в программы STEP 7, а также краткий общий обзор системных функций и набора функций для языков программирования STL и SCL.

В этой книге представлен пакет программного обеспечения STEP 7 версии 5.1, а также поставляемый по специальному заказу пакет S7-SCL версии 5.1.

Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL

КРАТКИЙ ОБЗОР СОДЕРЖАНИЯ КНИГИ

контроллеров серий системами управления содержанием программы, 1 SIMATIC S7-300/400 4 Операторы 9 Функции сравнения 15 Биты состояния программируемые двоичной логики Структура PLC (ИЛИ), Exclusive OR данных INT, DINT и механизм EN/ENO S7-300/400);

области памяти; 5 Функции памяти 10 Арифметические 16 Функции перехода коммуникации проверки прихода типов данных INT, DINT проверяемому в RLO, адреса модулей; пример системы прибавление констант; флагах;

адреса областей управления конвейера декремент/инкремент распределенный и 2 Средства програм- 6 Функции переме- 11 Математические 17 Главное реле Редактирование Функции загрузки Load Тригонометрические; MCR–зависимость, проектов; конфигури- функции Transfer; Arc-функции; MCR-область, рование станций; функции аккумулятора степенные функции; MCR-зона кнфигурирование системные функции логарифмы сетей; Symbol Editor передачи данных программ типов; IEC-таймеры данных; дополнения Временные и статические локальные данные 3 S7-программа 8 Функции счетчика 13 Функции сдвига 19 Параметры блоков программы; тип блока; прямой/обратный счет; циклический сдвиг фактические Обработка программы Обработка сложных Описание языка Преобразование S5/S пользователя переменных, программирования SCL библиотеки блоков, Структура программы; данных; объявление и Адресация, операторы, Подготовка к управление циклом использование выражения, назначения преобразованию;

функции программы; типов данных UDT IF, CASE, FOR, WHILE, периферии и глобальных данных; коммуникации SFC и SFB Аппаратные Указатель на область; вызов блоков SCL; Организационные прерывания по указатель типа ANY; переменная ОК; функциональные времени таймера; косвенная адресация механизм EN/ENO блоки;

"Холодный", "теплый" и Загрузка адреса функции счетчика; Базовые функции;

режимы STOP, HOLD, сохранение функции; функции обработки; управление сброс памяти; переменных в памяти; сдвига и циклического выполнением параметризация сохранение данных сдвига; функции программы Синхронные ошибки;

Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL

КРАТКИЙ ОБЗОР СОДЕРЖАНИЯ ДИСКЕТЫ

С ПРИМЕРАМИ ПРОГРАММ

Настоящая книга содержит много иллюстраций, демонстрирующих использование языков программирования STL и SCL. Все представленные в книге программы Вы можете найти на дискете, прилагаемой к книге.

Программы расположены в двух библиотеках – STL_BOOK и SCL_BOOK.

После разархивирования эти библиотеки занимают на жестком диске приблизительно 2,7 или 1,6 Мбайт (в зависимости от используемой файловой Библиотека STL_BOOK содержит восемь программ, которые иллюстрируют STL-метод представления. Два насыщенных деталями примера показывают программирование функций, функциональных блоков и частных случаев их практического применения (пример: конвейерная линия [Conveyor Example]), а также управление данными (пример фрейма сообщения [Message Frame Example]). Все примеры представлены исходными файлами и содержат Библиотека STL_BOOK Примеры для STL-представления Примеры вызова SFC FB 104 Глава 4: Двоичные логические операции FB 120 Глава 20: Основная программа FB 105 Глава 5: Функции памяти FB 121 Глава 21: Обработка прерываний FB 106 Глава 6: Функции пересылки FB 122 Глава 22: Характеристики перезапуска FB 107 Глава 7: Функции таймера FB 123 Глава 23: Обработка ошибок FB 108 Глава 8: Функции счетчика Примеры для STL-представления Примеры работы с типами и переменными FB 109 Глава 9: Функции сравнения FB 124 Глава 24: Типы данных FB 110 Глава 10: Арифметические функции FB 125 Глава 25: Косвенная адресация FB 111 Глава 11: Математические функции FB 126 Глава 26: Прямой доступ к переменным FB 112 Глава 12: Функции преобразования FB 101 Простые типы данных FB 113 Глава 13: Функции сдвига FB 102 Сложные типы данных FB 114 Глава 14: Логика для типов Word FB 103 Типы параметров Примеры для STL-представления Примеры базовых функций и частные примеры FB 115 Глава 15: Биты состояния FB 116 Глава 16: Функции перехода FB 117 Глава 17: Главное управляющее реле FB 118 Глава 18: Функции блоков FB 119 Глава 19: Параметры блоков Программирование исходного файла блока (Глава 3) Примеры обработки данных UDT 51 Структура данных, заголовок FC 43 Нахождение оптимального решения UDT 52 Структура данных, фрейм сообщения FC 44 Проверка фронта сигнала DOUBLE FB 52 Сохранение фрейма сообщения FC 45 Преобразование числа формата с FC 62 Генерация контрольной суммы FC 46 Преобразование числа формата REAL S FC 63 Преобразование данных в формат с плавающей запятой S Библиотека SCL_BOOK содержит пять программ на языке SCL с использованием SCL-функций. Программы с примерами, аналогичными рассмотренным выше для STL-представления и имеющими те же названия:

пример "конвейерная линия" [Conveyor Example] и пример фрейма сообщения [Message Frame Example], из библиотеки SCL_BOOK соответственно предложены в формате SCL-представления. Программа "General Examples" ("Общие примеры") содержит SCL-функции для обработки сложных типов данных, сохранения данных и специально для программистов на SCL – мнемоники для программирования простых STLфункций в SCL-программах.

Библиотека SCL_BOOK Примеры для SСL-представления (глава 27) Примеры для SСL-представления (глава 30) OB 1 Основная программа для примера FB 302 Функции счетчика FB 271 Операторы, выражения, присвоение FB 304 Математические функции Примеры для SСL-представления (глава 28) Примеры для SСL-представления (глава 31) Примеры для SСL-представления (глава 29) FС 291 FC с значением функции FС 292 FC без значения функции FB 291 FB блок FB 292 Примеры вызовов FC и FB блоков FС 293 FC блок для примера EN/ENO FB 293 FB блок для примера EN/ENO FB 294 Вызовы для примеров EN/ENO Пример управления конвейером Пример фрейма сообщения Примеры базовых функций и частные примеры Примеры управления данными FC 11 Управление конвейером UDT 51 Структура данных, заголовок FC 12 Управление счетчиком UDT 52 Структура данных, фрейм сообщения FB 20 Загрузка конвейера FB 51 Создание фрейма сообщения Для того, чтобы опробовать указанные программы в действии, создайте проект в соответствии с конфигурацией Вашего оборудования, после чего скопируйте программу, содержащую таблицу символов, в проект. Теперь Вы можете вызывать программы-примеры, адаптировать их к Вашим целям и тестировать их в интерактивном режиме.

Если у Вас нет полной версии пакета STEP 7 или STEP 7Mini, Вы сможете ознакомиться с программами-примерами, используя прилагаемый к книге компакт-диск с демонстрационной версией пакета STEP 7 (см. последнюю Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL Автоматизация с применением STEP 7:

схемы применения На схемах, представленных на следующих трех страницах, показаны общие процедуры (алгоритмы) использования пакета для программирования в Запустите SIMATIC Manager, создайте новый или откройте существующий проект. Все данные для задачи автоматизации хранятся в форме объектов в проекте. Когда Вы формируете проект, Вы создаете папки (в терминах системы Windows) для группирования данных с помощью установки требуемых станций, по крайней мере с CPU. Кроме того создаются также папки для программ пользователя. Вы можете создать папку для своих программ непосредственно в папке проекта.

На следующем этапе Вы должны сконфигурировать Ваше оборудование и, если это необходимо, коммуникации. После этого необходимо создать программу и протестировать ее.

Порядок создания данных автоматизации не является строго фиксированным. Необходимо только придерживаться следующих правил:

если Вы желаете обрабатывать объекты (данные), они должны существовать;

если Вы желаете вставить (добавить) объекты в проект, соответствующие папки (путь к объектам) должны быть доступны.

Вы можете прервать разработку проекта в любой момент и продолжить ее вновь с любой точки, вновь запустив SIMATIC Manager.

помощника для создания нового Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL коммуникационные "Инкрементное" ориентированное на Задать параметры для Графически соединить Определение структуры данных коммуникационные объекты друг с другом Определение структуры программы "функцией соединения" и сконфигурировать соединения в таблице Сконфигурировать связь посредством глобальных данных данные вставлены в [Системные данные] Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL

СОДЕРЖАНИЕ

Содержание 2.1.4 Проекты и библиотеки (Project(s) и Library(ies)) 2- 2.1.5 Интерактивная справочная система (Online Help ) 2- 2.3.5 Режимы Monitor (мониторинг) и Modify (обновление) в модулях 2- 2.4.1 Конфигурирование графического представления сети (Network View) 2- 2.4.2 Конфигурирование системы ведущего DP-устройства с помощью утилиты конфигурирования сети Network Configuration 2- 2.4.4 Переходы между подсетями (Network Transitions) 2- 2.4.5 Загрузка таблицы соединений (Loading the Connection Data) 2- 2.5.8 Многоязыковая поддержка комментариев и отображаемых текстов 2- Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL 2.7.3 Мониторинг и модификация переменных 2.7.5 Разблокировка периферийных выходов 2.7.6 Функция "Program Status" ("Состояние программы") для STL 2- 3.4.2 Инкрементное программирование кодовых блоков на STL 3- 3.4.3 Программирование кодовых блоков на STL, 3.6.2 Программирование блоков данных, Содержание 4.2.4 Допущения, принимаемые в отношении к типам датчиков 4- 4.3 Инвертирование результата логической операции 4- 4.4.1 Обработка вложенных выражений (вложенных операторов) 4- 4.4.2 Объединение AND-функций (И) в операторе OR (ИЛИ) 4- 4.4.3 Объединение OR (ИЛИ) и Exclusive OR (Исключающее ИЛИ) 4.4.4 Объединение функций AND (И) 4.4.5 Объединение функций OR (ИЛИ) 5.3.1 Операции с памятью при установленном приоритете функции Reset 5.3.2 Операции с памятью при установленном приоритете функции Set 5.3.3 Операции с памятью в сочетании 5.4 Функция Edge Evaluation (Проверка наличия фронта сигнала) 5- Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL 5.4.4 Проверка наличия фронта в двоичной логической операции 5- 6.1 Общие замечания по поводу операций загрузки и выгрузки данных 6- 6.3 Функции Transfer (функции выгрузки данных из аккумулятора) 6- 6.3.2 Выгрузка данных из аккумулятора в различные области памяти 6- 7.1.6 Последовательность инструкций при использовании функций таймера 7- 7.5 Таймер с задержкой включения с памятью (Retentive On-delay timer) 7- Содержание 7.7.2 Генератор импульсов с задержкой включения SFB 4 TON 7- 7.7.3 Генератор импульсов с задержкой выключения SFB 5 TOF 7- 8.5 Последовательность инструкций при использовании функций счетчика 8- 10.5 Последовательное выполнение арифметических функций 10- 10.6 Добавление констант к содержимому аккумулятора Accumulator 1 10- 10.7 Операции декрементирования и инкрементирования 10- 11.3 Обратные тригонометрические функции (Arc-функции) 11- Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL 15.4 Использование двоичного результата (бита состояния BR) 15- 16.4 Функции перехода в зависимости от состояния CC0 и CC1 16- Содержание 18.1.4 Функции окончания блока (Block End Functions) 18- 18.2.4 Обмен содержимым между регистрами блоков данных 18- 18.2.6 Особенности, имеющие место при адресации данных 18- 19-1.3 Объявление (declaration) параметров блока 19- 19-1.4 Объявление (declaration) значения функции 19- 19-1.5 Инициализация (Initialization) параметров блока 19- 19-4 Последовательная передача ("Pass On") параметров блока 19- Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL 20.2.3 Минимальное время цикла сканирования 20.3.1 Управление часами реального времени (Real-Time Clock) 20- 20.3.4 Сжатие информации в памяти CPU (Compressing CPU Memory) 20- 20.4 Связь (Сommunications) посредством распределенной периферии I/O 20- 20.4.2 Конфигурирование распределенной периферии (I/O) 20- 20.4.3 Системные функции для распределенной периферии (I/O) 20- 20.6.1 Внутристанционные (Station-Internal) SFC-коммуникации 20- 20.6.2 Системные функции для обмена данными внутри станции 20- 20.6.3 Внестанционные (Station-External) SFC-коммуникации 20- 20.6.4 Системные функции для обмена данными между станциями 20.7.2 Двусторонний обмен данными (Two-way Data Exchange) 20- 20.7.3 Односторонний обмен данными (One-way Data Exchange) 20- Содержание 21.2.3 Конфигурирование аппаратных прерываний с помощью STEP 7 21- 21.3.1 Обработка таймерных прерываний (watchdog Interrupts) 21- 21.3.2 Конфигурирование таймерных прерываний 21.4. Прерывания по времени суток (time-of-day interrupts) 21- 21.4.1 Обработка прерываний по времени суток (time-of-day interrupts) 21- 21.4.2 Конфигурирование прерываний по времени суток 21.4.3 Системные функции для прерываний по времени суток 21.5. Прерывания c задержкой обработки (time-delay interrupts) 21- 21.5.1 Обработка прерываний c задержкой обработки (time-delay interrupts) 21- 21.5.2 Конфигурирование прерываний c задержкой обработки 21.5.3 Системные функции для прерываний c задержкой обработки Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL 23.2.5 Ввод "заменяющего" значения (значения замены - Substitute Value) 23- 23.4.1 Диагностические события и диагностический буфер 23- 23.4.2 Запись пользовательских сообщений в диагностический буфер 23- Содержание 24.3.1 Инкрементное программирование данных, 24.3.2 Применение данных UDT при создании исходных текстов программы 24- 25.2.3 Косвенная адресация посредством памяти 25.2.4 Косвенная внутризонная адресация посредством регистра 25.2.5 Косвенная межзонная адресация посредством регистра 25.3.3 Обмен содержимым между адресными регистрами 25- 25.3.4 Операция сложения с содержимым адресного регистра 25- 25.4.3 Ограничения на использование статических локальных данных 25- 26.2.1 Хранение переменных в блоках глобальных данных 26- 26.2.2 Хранение переменных в блоках экземплярных данных 26- 26.2.3 Хранение переменных в области временных локальных данных 26- 26.3.2 Хранение параметров в функциональных блоках 26- 26.3.3 "Переменная" ANY-указатель (ANY-pointer) 26- Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL 26.4 Краткое описание примера "Message Frame Example" 27.5.1 Присвоение значений в случае простых типов данных 27- 27.5.2 Присвоение значений переменным типов DT и STRING 27- Содержание 29.2.1 Функции FC без возвращаемого значения функции 29- 29.3.3 Функциональный блок со своим собственным блоком данных 29- 29.3.4 Функциональный блок как локальный экземпляр 29- 30.4 Функции сдвига (Shifting) и циклического сдвига (Rotating) 30- 30.5 Функции преобразования (Conversion Functions) 30- 30.5.1 Неявные функции преобразования (Implicit Conversion Functions) 30- 30.5.2 Явные функции преобразования (Explicit Conversion Functions) 30- 30.6 Программирование Ваших собственных функций на SCL 30- 30.7 Программирование Ваших собственных функций на STL 30- 30.8 Краткое описание примеров использования языка SCL 30- Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL 31.4 Функции для данных типа Date/Time-of-Day 31.5 Функции для обработки численных данных 32.2.1 Проверка выполнимости программы в системе назначения (PLC) 32- Содержание 34.1.1 Двоичные логические операции 34- 34.2.6 Логические функции для слов данных 34- 34.3 Функции управления в программе 34- 34.3.2 Главное управляющее реле MCR 34- 35 Общий обзор SCL-инструкций и функций 35- 35.4.5 Функции сдвига и циклического сдвига 35- Демонстрационные программы для STEP 7 38- Automating with STEP 7 in STL and SCL XXVII Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL Введение В данной части книги читателю предлагается обзор изделий SIMATIC S7Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/400 имеет модульную конструкцию. Модули, из которых составляется требуемая конфигурация контроллера, могут быть центральными (располагаться по соседству с CPU) или распределенными. В системах SIMATIC S7 распределенные входы/выходы (I/O) являются составной частью системы. CPU, имеющий различные области памяти, составляет основу оборудования системы для обработки программ пользователя. Загрузочная память (load memory) целиком содержит пользовательскую программу: части программы, выполняемые в любое заданное время (исполняемый модуль программы), находятся в рабочей памяти (work memory), обеспечивающей малое время доступа к данным, что предопределяет высокую скорость обработки STEP 7 – это программное обеспечение для программирования S7-300/400.

Для организации работы по конфигурированию, программированию и тестированию программной части системы автоматического управления процессами служит утилита SIMATIC Manager. SIMATIC Manager – это приложение, работающее под управлением Windows 95/98/NT и содержащее все функции, необходимые для создания проекта. При необходимости SIMATIC Manager инициирует запуск других утилит, например, для конфигурирования станций, для инициализации модулей или для написания и Пользователь должен изложить свое программное решение для автоматизированной системы, используя языки программирования STEP 7.

Программа SIMATIC S7 является структурированной программой, что означает, что она состоит из блоков, обладающих определенными функциями, соответствующими их положению в сетевой и иерархической структуре системы. Различные классы приоритетов позволяют располагать в определенном порядке прерывания исполняемой программы пользователя.

STEP 7 работает с переменными различных типов, начиная с переменных двоичного типа (BOOL), с переменных численных форматов (INT или REAL) и заканчивая сложными типами, такими как массивы или структуры (комбинации переменных различных типов в форме единой переменной ).

Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL Первая глава книги содержит краткий обзор оборудования для программируемых контроллеров S7-300/400. Вторая глава книги содержит краткий обзор программного обеспечения STEP 7 для программирования.

Описание строится на основе набора функций для STEP 7 версии 5.1.

Глава 3 "Программа SIMATIC S7" представляет собой введение в курс по наиболее важным элементам S7-программы и показывает способы программирования отдельных блоков программы на языках программирования STL и SCL. Функции и операторы языков STL и SCL описаны в последующих главах книги. Все описания сопровождаются пояснениями с использованием кратких примеров.

1 SIMATIC S7-300/400 программируемый контроллер Структура программируемого контроллера;

распределенная периферия (I/O);

2 Программное обеспечение STEP 7 для программирования конфигурирование станций;

конфигурирование сети;

создание программ (таблица символов, редакторы программ);

включение интерактивного режима;

тестирование программы.

Обработка программы с классами приоритетов;

программирование блоков с использованием STL и SCL;

типы данных (краткий обзор).

1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ 1 Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ 1.1 Структура программируемого контроллера 1.1.1 Компоненты Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/400 имеет модульную конструкцию и включает в себя следующие компоненты:

стойки используются для размещения в них модулей и для соединения • Источник питания (PS – "power supply"):

источник питания обеспечивает внутренние напряжения питания.

• Центральный процессор (CPU – "central processing unit"):

центральный процессор используется для размещения и обработки • Интерфейсные модули (IM – "interface module"):

интерфейсные модули используются для соединения стоек друг с другом.

• Сигнальные модули (SM – "signal module"):

сигнальные модули используются для преобразования сигналов, поступающих от процесса, во внутренние сигналы для последующей обработки или в дискретные или аналоговые сигналы для управления • Функциональные модули (FM – "function module"):

выполнения сложных или зависящих от времени процессов.

• Коммуникационные процессоры (CP – "communication processor"):

коммуникационные процессоры используются для связи с подсетями.

подсети используются для связи программируемых контроллеров друг с Программируемый контроллер (или станция) может состоять из нескольких стоек, которые связываются друг с другом посредством шины. Источник питания, CPU и I/O модули (модули SM, FM и CP) включаются в центральную стойку. Если для I/O модулей недостаточно места или необходимо часть или все I/O модули разместить вне центральной стойки, то в таких случаях используют дополнительные стойки – стойки расширения, которые соединяются с центральной стойкой посредством интерфейсных модулей (см. рис. 1). Также возможно подключение к станции распределенных входов/выходов (см. раздел 1.2, "Распределенные I/O").

Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL Для связи модулей друг с другом в стойках служат две шины: шина входов/выходов (I/O или P-шина) и коммуникационная шина (или K-шина).

I/O-шина предназначена для высокоскоростного обмена входными и выходными сигналами, а коммуникационная шина обеспечивает обмен между модулями большими порциями данных. Коммуникационная шина соединяет CPU и интерфейс программатора (MPI) с функциональными модулями и коммуникационными процессорами.

1.1.2 Станция S7- Централизованная конфигурация Программируемый контроллер S7-300 позволяет включить в центральную монтажную стойку до 8 входных/выходных модулей. Если такая однорядная конфигурация контроллера не является достаточной, то возможны два варианта расширения конфигурации при использовании CPU 314 или более мощных процессоров:

• или вариант двухрядной конфигурации, имеющей центральную стойку и одну стойку расширения (при использовании интерфейсных модулей IM 365 и с расстоянием до одного метра между стойками);

• или вариант конфигурации, состоящей максимально из 4 рядов, т.е. кроме центральной стойки, имеющей до 3 стоек расширения (при использовании интерфейсных модулей IM 360 и IM 361 и с расстоянием до десяти метров Вы можете задействовать максимум восемь модулей в стойке. Число модулей может быть ограничено также максимально допустимым током потребления на одну стойку, который составляет 1.2 А (для CPU 312 IFM максимально допустимый ток потребления составляет 0.8 А).

Модули связаны между собой внутренней шиной стойки, обеспечивающей Локальный сегмент шины Особую возможность при конфигурировании предоставляет использование прикладного модуля FM 356 из семейства компьютеров для автоматизации M7-300. Модуль FM-356 позволяет "разбить" интерфейсную шину модулей контроллера, чтобы получить контроль над оставшимися в "отсеченном сегменте шины" модулями для автономного управления ими. В данном случае ограничивающим фактором также являются такие параметры, как число модулей и суммарная потребляемая ими мощность.

Внешние условия для изделий SIMATIC Модули SIMATIC S7-300 допускают использование в жестких внешних условиях. Они имеют расширенный температурный рабочий диапазон:

соответствующие стандарту IEC 68 часть 2-6; удовлетворяют требованиям по влагостойкости, устойчивости к образованию конденсата и инея согласно IEC 721-3-3 Class 3 K5, также как и требованиям стандарта для ж/д транспорта по EN 50155 (в скором будущем). Остальные характеристики стандартны.

1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ Модульная конфигурация станции S7- Однорядная конфигурация Централизованное расширение с передачей 5 В;

длина линии:

до 1.5 м (IM 461-1) Централизованное расширение без передачи 5 В;

длина линии:

до 3 м (IM 461-0) Распределенное расширение без передачи 5 В;

длина линии:

до 100 м (IM 461-3) Распределенное расширение для S5устройств;

длина линии:

до 600 м (IM 314) Рис. 1.1 Конфигурация аппаратной части для S7-300/ Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL 1.1.3 Станция S7- Централизованная конфигурация Программируемый контроллер S7-400 имеет следующий состав:

центральная монтажная стойка на 18 или 9 слотов (соответственно UR1 или UR2), модуль блока питания и модуль CPU, которые могут сами занимать от одного до нескольких слотов (посадочных мест в монтажной стойке).

Интерфейсные модули IM 460-1 и IM 461-1 позволяют использовать одну стойку расширения с подачей в нее от центральной стойки 5-вольтового питающего напряжения с длиной линии до 1.5 метров между стойками. Кроме того, с помощью интерфейсных модулей IM 460-0 и IM 461-0 могут быть использованы от одной до 4 стоек расширения с длиной шины связи с центральной монтажной стойкой до 3 метров. И наконец, с помощью интерфейсных модулей IM 460-3 и IM 461-3 могут быть использованы от одной до 4 стоек расширения с длиной шины связи с центральной монтажной Максимальное количество подсоединяемых к центральной монтажной стойке стоек расширения составляет 21 единицу. Для распознавания стоек расширения необходимо их количество задавать с помощью кодирующего переключателя на приемном интерфейсном модуле.

Внутренняя шина состоит из параллельной P- и последовательной K-шин.

Стойки расширения ER1 и ER2 (соответственно на 18 и 9 слотов) предназначены для "простых" сигнальных модулей, которые не могут генерировать аппаратные прерывания, не имеют 24-вольтового питающего напряжения по P-шине, не имеют резервного питания и не имеют связи по Kшине. K-шина используется в стойках UR1, UR2 и CR2 или в случае применения их в качестве центральных монтажных стоек, или в случае применения их в качестве монтажных стоек расширения с номерами от 1 до Присоединение сегментированной стойки Особую возможность при конфигурировании предоставляет использование сегментированной монтажной стойки CR2. Сегментированная монтажная стойка CR2 позволяет использовать два центральных процессора с общим для них модулем питания. При этом оба CPU могут сохранять свою функциональную обособленность, так как имеют отдельные P-шины со своими собственными сигнальными модулями, и могут в то же время обмениваться данными посредством K-шины.

Мультипроцессорный режим В программируемом контроллере S7-400 возможно организовать мультипроцессорный режим с участием нескольких (до четырех единиц) специальных CPU. При этом в такой станции каждый модуль назначается только одному из CPU (соответственно с его адресацией и прерываниями).

За более детальной информацией обратитесь к разделам 20.3. "Мультипроцессорный режим" и 21.6 "Прерывание мультипроцессорного 1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ Модули SIMATIC S Интерфейсный модуль IM 463-2 позволяет подключать к программируемому контроллеру S7-400 устройства расширения SIMATIC S5 (EG 183U, EG 185U, EG 186U, ER 701-2 и ER 701-3), а также позволяет централизованное расширение устройств расширения. Интерфейсный модуль IM 314 в устройствах расширения SIMATIC S5 используется для обеспечения функций связи. Вы можете использовать все аналоговые и дискретные модули, допустимые в этих устройствах расширения. В контроллере S7-400 могут использоваться от одного до четырех интерфейсных модулей IM 463-2; а к каждому из интерфейсных модулей IM 463-2, таким образом, могут быть подключены от одного до четырех устройств расширения S5 в распределенной конфигурации.

Резервирование на основе программного обеспечения Используя стандартные компоненты SIMATIC S7-300/400, Вы можете создать резервированную на основе программного обеспечения систему с ведущей станцией управления процессом и резервной станцией, которая принимает на себя управление процессом в случае выхода из строя ведущей станции.

Устойчивость к сбоям системы управления с резервированием на основе программного обеспечения подходит для так называемых "медленных процессов", так как переключение управления на резервную станцию может потребовать нескольких секунд, в зависимости от конфигурации программируемых контроллеров. Сигналы, поступающие от процесса, "замораживаются" на время перехода управления к резервной станции.

Резервная станция будет продолжать работу по управлению процессом, используя последние корректные данные, полученные ведущей станцией.

Резервирование входных/выходных модулей обеспечивается с помощью распределенной периферии (I/O) (ET 200M с интерфейсным модулем IM 153для резервирования PROFIBUS-DP). В системе управления может быть сконфигурировано заказное (опционное) программное обеспечение для резервирования ("Software Redundancy").

Отказоустойчивый контроллер SIMATIC S7-400H SIMATIC S7-400H – это отказоустойчивый программируемый контроллер с резервированной конфигурацией, имеющей две центральные стойки, каждая с H CPU и с модулем синхронизации для сравнения данных с волоконнооптическим кабелем. Оба регулятора работают в режиме "горячего резервирования"; в случае отказа неповрежденный контроллер в одиночку продолжает выполнять функции управления после плавного автоматического переключения на резервный режим работы.

Входы/выходы могут обеспечивать обычный нормальный доступ (одноканальная, односторонняя конфигурация) или расширенный доступ (одноканальная переключаемая конфигурация с ET 200M). Связь осуществляется по простой или по резервной шине.

Программа пользователя точно такая же, как и для не резервированного контроллера; функции резервирования выполняются исключительно аппаратно и не заметны для пользователя. Для конфигурирования системы требуется заказное (опционное) программное обеспечение "S7-400H".

Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL 1.1.4 Области памяти CPU Память пользователя На рисунке 1.2 показаны области памяти CPU, имеющие значение для Вашей программы. Программа пользователя собственно располагается в двух областях, а именно в загрузочной памяти (load memory) и в рабочей памяти Загрузочная память (load memory) конструктивно может быть частью CPU или может быть в виде встраиваемого отдельного модуля памяти. Вводимая располагается в загрузочной памяти (load memory) и в оперативной памяти.

Рабочая память (work memory) конструктивно является частью CPU и представляет собой быструю RAM-память. В оперативной памяти содержатся релевантные части программы пользователя: собственно код программы и данные пользователя. Здесь "релевантность" означает, что в эту память загружается код, описывающий существующие объекты, но это не предполагает обязательность вызова отдельных блоков этого кода для пользователя кода (программа выходов процесса 1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ Из программатора программа пользователя целиком, включая данные конфигурации, пересылается в загрузочную память (load memory).

Операционная система CPU копирует "релевантные" (см. выше) части программного кода и данных в рабочую память (work memory). Когда программа считывается программатором из CPU, блоки выбираются из загрузочной памяти (load memory) с текущими значениями адресов данных из рабочей памяти (work memory) (для получения более подробной информации см. разделы 2.6.4 "Загрузка программы пользователя в CPU" и 2.6. Если загрузочная память (load memory) построена на основе RAM-памяти, то необходимо использовать дополнительную батарею для резервирования питания, чтобы обеспечивать сохранность программы пользователя в случае отказа штатной системы питания CPU. Если загрузочная память (load memory) выполнена на основе встроенной EEPROM-памяти или внешнего модуля EPROM флэш-памяти, то CPU может использоваться без дополнительного резервирования питания батареей.

Загрузочная память (load memory) в CPU 3xxIFM состоит из RAM и EEPROM компонентов. Вы можете загрузить Вашу программу в RAM-область для ее тестирования, а затем протестированную программу можете посредством команд меню сохранить во внутренней EEPROM-памяти, где она не будет зависеть от отказов блока питания.

Загрузочная память (load memory) в CPU для S7-300 (за исключением CPU 318) состоит из встроенной RAM-памяти, которая может целиком вмещать программу. При этом Вы можете использовать модуль EPROM флэш-памяти в качестве носителя для данных и программ пользователя или в качестве памяти, защищенной от сбоев питания.

В CPU для S7-300 текущие значения из областей памяти пользователя (блоки данных) и системной памяти (меркеры, таймеры, счетчики) могут содержаться в энергонезависимой форме. Таким образом пользователь может сохранять свои данные без применения резервной батареи в условиях возможных перебоев электропитания.

Загрузочная встроенная RAM-память в CPU для S7-400 предназначена для маленьких программ или для модифицирования отдельных блоков. Если полная программа по объему больше, чем встроенная загрузочная память (load memory), то Вам потребуется модуль RAM-памяти для тестирования программы. Вы можете использовать модуль EPROM флэш-памяти в качестве носителя для данных или программы пользователя с В новых CPU для S7-400 рабочая память (work memory) может наращиваться с помощью установки дополнительных модулей.

Начиная с STEP 7 V5.1, используя соответствующие CPU для S7-400, Вы можете сохранять все данные проекта в виде архивированного сжатого файла в загрузочной памяти (load memory) CPU (см. раздел 2.2. "Управление, перекомпоновка и архивирование").

Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL 1.1.5 Модуль памяти Существуют два типа модулей памяти: модули RAM-памяти и модули EPROM Если необходимо просто увеличить загрузочную память (load memory), то используйте для этого модуль RAM-памяти (например, в CPU для S7-400).

Модуль RAM-памяти позволит Вам целиком обновлять программу пользователя в интерактивном режиме. При этом необходимо помнить, что модули RAM-памяти теряют всю записанную в них информацию при Если Вам необходимо защитить от стирания из-за возможного сбоя в цепях питания пользовательскую программу, включая данные конфигурации и параметры модулей, то используйте модуль EPROM флэш-памяти. При использовании такого модуля памяти загружайте целиком в него программу в автономном режиме, установив модуль EPROM флэш-памяти в программатор. При использовании соответствующего CPU Вы в интерактивном режиме сможете загружать в модуль свою программу пользователя, установив модуль EPROM флэш-памяти непосредственно в 1.1.6 Системная память Системная память содержит адреса (переменные), к которым Вы обращаетесь в своей программе. Все адреса объединяются в области (адресное пространство), содержащие определенное, зависящее от конкретного CPU, число адресов. Адреса эти могут, например, принадлежать входам, используемым для опроса состояния сигналов от кнопок или конечных переключателей, или выходам, используемым для управления контакторами (реле) или лампами.

Системная память CPU содержит следующие адресные области:

входы формируют "отображение процесса по входам" дискретных входных выходы формируют "отображение процесса по выходам" дискретных меркеры хранят информацию, доступную из любой точки программы.

таймеры хранят информацию, определяющую параметры времени для функций ожидания и мониторинга.

счетчики хранят информацию для функции прямого и обратного счета.

1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ • Временные локальные данные (L) временные локальные данные используются в качестве динамических промежуточных буферов при обработке блоков. Временные локальные данные располагаются в L-стеке, который динамически занимается и высвобождается CPU при выполнении программы.

Буквы, заключенные в скобки в выше приведенных пунктах перечисления адресных областей, представляют собой аббревиатуры, используемую в мнемониках программы при различных способах задания адресов. Вы можете также назначать символ для каждой переменной и затем использовать этот символ вместо идентификатора адреса.

В системной памяти также содержатся буферы для коммуникационных заданий и системных сообщений (буфер диагностики). Размеры этих буферов данных, также как и размеры областей хранения отображения процесса по входу и выходу, в новых центральных процессорах для S7-400 может определять пользователь.

1.2 Распределенные I/O (входы/выходы) Сеть PROFIBUS-DP обеспечивает стандартный интерфейс для передачи преимущественно двоичных данных процесса между "интерфейсным модулем" в центральном программируемом контроллере и приборами полевого уровня. Этот "интерфейсный модуль" называется "ведущим DPустройством" (DP-master), а приборы полевого уровня называются "ведомыми DP-устройствами" (DP-slave). Распределенные входы/выходы (I/O) относятся к модулям, подключенным посредством PROFIBUS-DP к ведущему модулю PROFIBUS. PROFIBUS-DP совместим со стандартом EN 50170 и является независимым от производителей стандартом для подключения стандартных За дополнительной информацией обратитесь к разделу 1.3.2 "Подсети".

Ведущее DP-устройство и все управляемые им ведомые DP-устройства образуют "систему ведущего DP-устройства" (DP-master system). В одном сегменте сети может быть до 32 станций и максимально до 127 станций может быть в сети всего. Ведущему DP-устройству соответствует определенное число, управляемых им ведомых DP-устройств. Пользователь может также подключать к сети PROFIBUS-DP программатор, также как и, например, устройства для обеспечения человеко-машинного интерфейса, устройства ET 200 или ведомые DP-устройства SIMATIC S5.

Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL 1.2.1 Система ведущего DP-устройства Система с одним ведущим DP-устройством (mono master system) Сеть PROFIBUS-DP обычно используется как система с одним ведущим DPустройством ("mono master system"); в такой сети одно ведущее DPустройство управляет несколькими ведомыми DP-устройствами. В этом режиме ведущее DP-устройство является единственным ведущим устройством на шине, за исключением случаев, когда возможно временное подключение программатора в качестве устройства диагностики и обслуживания. Ведущее DP-устройство и все управляемые им ведомые DPустройства образуют "систему ведущего DP-устройства" ("DP-master system") DP-устройством, например, Последовательное соединение Рис. 1.3 Компоненты системы ведущего DP-устройства (DP-master system) 1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ Система с несколькими ведущими DP-устройствами (multi master system) Вы можете также установить в одной сети PROFIBUS-DP несколько ведущих DP-устройств ("multi master system"). Тем не менее, это приводит к уменьшению времени отклика в такой сети для каждого сегмента с ведущим DP-устройством; это важно, так как при этом режиме, когда одно ведущее DPустройство инициализирует "свои" ведомые DP-устройства, другое ведущее DP-устройство не имеет доступа к "своим" ведомым DP-устройствам при попытке их инициализировать и т. д.

Несколько систем ведущих DP-устройств в каждой станции Вы можете уменьшить время отклика, если в системе ведущего DPустройства будет уменьшено число ведомых DP-устройств. Так как в одной S7-станции возможно установить несколько ведущих DP-устройств, Вы можете распределить ведомые DP-устройства всей станции между их системами. В мультипроцессорном режиме каждый CPU имеет свою собственную "систему ведущего DP-устройства".

1.2.2 Ведущее DP-устройство (DP Master) Ведущее DP-устройство (DP Master) является активным узлом сети PROFIBUS. Это ведущее устройство циклически обменивается данными со "своими" ведомыми DP-устройствами. Ведущим DP-устройством может быть:

• CPU с встроенным интерфейсом ведущего DP-устройства или с вставленным интерфейсным модулем (например, CPU 315-2DP, CPU 417).

• Интерфейсный модуль в соединении с CPU (например, IM 467).

• Коммуникационный процессор CP в соединении с CPU (например, CP 342CP 443-5).

Существуют "ведущие DP-устройства 1 класса", предназначенные для обмена данными при обработке процесса, и "ведущие DP-устройства класса", предназначенные для обслуживания и диагностики (например, 1.2.3 Ведомые DP-устройства (DP Slaves) Ведомые DP-устройства (DP Slaves) являются пассивными узлами сети PROFIBUS. В SIMATIC S7 различают следующие ведомые DP-устройства:

• Компактные ведомые устройства, которые ведут себя как отдельные модули по отношению к ведущему DP-устройству.

• Модульные ведомые устройства, состоящие из нескольких (под)модулей.

• Интеллектуальные ведомые устройства, содержащие программу управления для собственных подчиненных модулей.

Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL Компактные ведомые PROFIBUS DP-устройства Примерами компактных ведомых DP-устройств могут послужить следующие ET 200B (в версии для дискретных входных/выходных модулей или аналоговых входных/выходных модулей, имеющий степень защиты IP 20 и максимальную скорость передачи данных, равную 12 Мбит/с);

ET 200C (имеющий конструкцию для условий эксплуатации, отвечающих стандарту IP 66/67, имеющий варианты исполнения для дискретных входных/выходных модулей и аналоговых входных/выходных модулей, имеющий максимальную скорость передачи данных, равную 1,5 Мбит/с или ET 200L-SC (дискретно-модульной конструкции с возможностью свободного комбинирования дискретных входных/выходных модулей и аналоговых входных/выходных модулей, имеющий степень защиты IP 20 и максимальную скорость передачи данных, равную 1,5 Мбит/с);

Шинные шлюзы, такие как соединитель DP/AS-I (DP/AS-I Link), ведут себя как компактные ведомые DP-устройства в сети PROFIBUS-DP.

Модульные ведомые PROFIBUS DP-устройства Примером модульных ведомых DP-устройств может служить устройство ET 200M. Его конструкция аналогична конструкции станции S7-300, имеет профильную шину DIN, модуль блока питания, интерфейсный модуль IM на месте CPU и до 8 сигнальных модулей (SM) или функциональных модулей (FM). Скорость передачи данных составляет от 9,6 кбит/с до 12 Мбит/с).

ET 200M может также иметь в своем составе активные шинные модули, если ведущим DP-устройством является станция S7-400. Это означает, что входные/выходные модули S7-300 могут быть добавлены в стойку или удалены из нее в то время, когда она работает с включенным питанием. При этом остающиеся в стойке модули продолжают работать. И при этом при установке модулей в такой стойке не накладывается больше требование плотного их расположения, т.е. не запрещается пропускать слоты при установке модулей в монтажную стойку.

ET 200M может быть также использован с интерфейсным модулем IM 153- как ведомое DP-устройство в резервной шине. Интерфейсный модуль IM 153имеет два соединителя: один - для подключения к ведущему DP-устройству в ведущей (основной) станции и второй - для подключения к ведущему DPустройству в резервной станции.

Интеллектуальные ведомые PROFIBUS DP-устройства Примером интеллектуальных (программируемых) ведомых DP-устройств может послужить станция S7-300, в которой задействован CPU с DPинтерфейсом, который может быть переключен в режим ведомого (slave) устройства (как например, CPU 315-2DP), а также станция S7-300 с коммуникационным процессором CP 342-5 в режиме ведомого (slave) 1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ Как интеллектуальное ведомое DP-устройство может работать также ET 200X с базовым модулем BM 147/CPU. Он включает в себя базовый модуль и до модулей расширения. В качестве базовых модулей Вы можете использовать "пассивные" базовые модули с дискретными входами или выходами или же Вы можете использовать "интеллектуальный" базовый модуль BM 147/CPU, способный обрабатывать S7-программу пользователя. Модули расширения могут быть представлены дискретными входными/выходными модулями и аналоговыми входными/выходными модулями, а также модулями нагрузок (load feeders), служащими для подключения и защиты любых трехфазных нагрузок для переменного тока напряжением до 400 В мощностью до 5,5 кВт.

Базовые модули обеспечивают передачу данных со скоростями от 9,6 кбит/с 1.2.4 Подключение к PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA PROFIBUS-PA ("Process Automation" [автоматизация процесса]) – это шинная система для организации процессов как в взрывоопасных зонах (или в так называемых Ex-зонах, например, в таких областях, как химическая промышленность), так и в взрывобезопасных зонах (например, в пищевой Протокол для PROFIBUS-PA опирается на стандарт EN 50170, том (PROFIBUS-DPA); способ передачи данных отвечает стандарту IEC 1158-2.

• DP/PA ответвитель (DP/PA coupler), применяемый в случае, когда сеть PROFIBUS-DP может работать со скоростью передачи данных, равной • DP/PA соединитель(DP/PA link), обеспечивающий согласование разных скоростей обмена в PROFIBUS-DP и PROFIBUS-PA.

DP/PA ответвитель (DP/PA coupler) DP/PA ответвитель (DP/PA coupler) позволяет подключать PA-приборы полевого уровня к сети PROFIBUS-DP. В сети PROFIBUS-DP DP/PA ответвитель имеет статус ведомого DP-устройства со скоростью обмена данными, равной 45,45 кбит/с. К одному DP/PA ответвителю могут быть подключены до 31 PA-прибора полевого уровня. Такая совокупность "полевых" приборов образует сегмент PROFIBUS-PA со скоростью обмена данными, равной 31,25 кбит/с. Взятые все вместе сегменты PROFIBUS-PA образуют шинную систему PROFIBUS-PA общего использования (shared).

DP/PA ответвитель может быть в двух вариантах исполнения:

• DP/PA ответвитель не-Ex версии с выходным током до 400 мА и • DP/PA ответвитель Ex версии с выходным током до 100 мА.

Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL DP/PA соединитель (DP/PA link) DP/PA соединитель (DP/PA link) позволяет подключать PA-приборы полевого уровня к сети PROFIBUS-DP и обеспечивать скорость обмена данными от 9, кбит/с до 12 Мбит/с. DP/PA соединитель имеет в своем составе интерфейсный модуль IM 157 и до 5 единиц DP/РА-ответвителей, связанных между собой посредством шинных соединителей (коннекторов) SIMATIC S7.

Шинная система, состоящая из сегментов PROFIBUS-PA, образует ведомое PROFIBUS-PD устройство. К одному DP/PA соединителю Вы можете подключить до 31 PA-прибора полевого уровня.

SIMATIC DPM

SIMATIC DPM (Process Device Manager [менеджер настройки приборов автоматики], ранее: "SIPROM") – это независимая от поставщика утилита, служащая для задания параметров, отладки, запуска и диагностики интеллектуальных приборов полевого уровня с возможностью работы с протоколами PROFIBUS-PA или HART (Highway Addressable Remote Transducers [протокол обмена с удаленными адресуемыми датчикамипреобразователями]). Для задания параметров датчикам-преобразователям используется программное средство DDL (Device Description Language [язык параметризации приборов]).

Вы можете работать с SIMATIC DPM как в "автономном" режиме, предназначенном для работы под Windows 9x/NT, или как с составной частью 1.2.5 Подключение к AS-интерфейсу AS-интерфейс AS-интерфейс ("Actuator-Sensor Interface" ("AS-i") [интерфейс привод-датчик]) – это сетевая система для обмена данными с оборудованием процесса нижнего уровня в системе управления. Ведущее устройство AS-i может управлять группой, включающей до 31 единиц ведомых устройств AS-i.

Управление обеспечивается по двухпроводной AS-i-линии, по которой передаются как питающее напряжение, так и информационные сигналы.

Ведомыми устройствами AS-i могут быть приводы или датчики с шинной организацией или AS-i модули, к которым подключено до 8 двоичных ("normal" - "нормальных") датчиков или приводов.

Сегмент AS-i может иметь длину до 100 м, однако длина сегмента может быть увеличена вдвое при применении повторителя (при этом ведомые устройства AS-i и источники питания должны присутствовать на обоих концах) или при применении расширителя (при этом ведомые устройства AS-i и источник питания должны быть только на линии, идущей от ведущего 1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ Ведущее устройство AS-i (AS-i master) Ведущее устройство AS-i (AS-i master) обновляет свои данные и данные всех подключенных к нему ведомых устройств AS-i на интервале времени, не превышающем 5 мс. Вы можете подключать AS-i шину непосредственно к SIMATIC S7 с помощью коммуникационного процессора CP 342-2 или к сети PROFIBUS-DP с помощью использования DP/AS-интерфейсного соединителя Рис. 1.4 Подключение к SIMATIC S7 шинной системы AS-i Коммуникационный процессор CP 342-2 в качестве ведущего устройства AS-i может быть использован в станции S7-300 или в станции ET 200M. Он поддерживает два рабочих режима:

В стандартном режиме CP 342-2 ведет себя как входной/выходной модуль.

Он занимает 16 входных байтов и 16 выходных байтов в аналоговом адресном пространстве (начиная с 256). Ведомые устройства AS-i параметризуются данными в CP, заданными по умолчанию.

В расширенном режиме реализуется полный набор функциональных возможностей ведущего устройства AS-i. Если используется блок FC, то вызовы ведущего устройства могут выполняться из программы пользователя в добавление к возможностям стандартного режима (передача параметров во время работы, проверка заданной/фактической конфигурации, тестирование DP/AS-интерфейсный соединитель (DP/AS-Interface link) обеспечивает подключение AS-i приводов и AS-i датчиков к сети PROFIBUS-DP. В сети PROFIBUS-DP соединитель имеет статус модульного ведомого DPустройства, а в сети AS-интерфейс он имеет статус ведущего AS-i устройства, которое может контролировать до 31 ведомого AS-i устройства.

При максимальном числе ведомых AS-i устройств DP/AS-интерфейсный соединитель занимает 16 входных байтов и 16 выходных байтов. Скорость Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL DP/AS-интерфейсный соединитель может выполняться в двух вариантах: для жестких условий эксплуатации (версия 65) со степенью защиты IP 66/67 и (версия 20) со степенью защиты IP 20 с возможностью установки дополнительного командного интерфейса, при котором и для входов и для выходов диапазон адресов возрастает до 20 байт.

1.2.6 Подключение к последовательному интерфейсу Соединитель PROFIBUS-DP/RS 232C (PROFIBUS-DP/RS 232C link) является конвертором для соединения интерфейса RS 232C (V.24) и PROFIBUS-DP.

Посредством соединителя DP/RS 232C устройства с интерфейсом RS 232C могут быть подключены к PROFIBUS-DP. Соединитель DP/RS 232C поддерживает протоколы 3964R и ASCII.

Соединитель DP/RS 232C обеспечивает подключение приборов способом "точка к точке". Данные передаются с сохранением консистентности в обоих направлениях. В фрейме передается до 224 байт данных пользователя.

Скорость передачи данных по PROFIBUS-DP достигает 12 Мбит/сек; RS 232C обеспечивает скорость передачи данных до 38,4 кбит/с без контроля по четности, с проверкой на четность или нечетность, 8 битов данных плюс 1.3 Коммуникации (Сommunications) Коммуникации обеспечивают обмен данными между программируемыми модулями - это встроенный компонент SIMATIC S7. Почти все коммуникационные функции управляются операционной системой. Обмен данными может быть организован без какого-либо дополнительного оборудования посредством только одного соединительного кабеля между двумя CPU. При использовании модулей CP можно создавать мощные сети и с легкостью подключать к ним системы сторонних (кроме SIEMENS) производителей оборудования.

SIMATIC NET - более широкое понятие, включающее в себя понятие коммуникаций SIMATIC. SIMATIC NET представляет собой информационный обмен между программируемыми контроллерами, а также между программируемыми контроллерами и устройствами HMI (человеко-машинный интерфейс). С SIMATIC могут быть реализованы различные варианты функций связи в зависимости от поставленной задачи.

1.3.1 Введение На рисунке 1.5 показаны наиболее важные объекты связи. Может возникнуть задача реализации обмена данными между станциями SIMATIC или аппаратами сторонних (отличных от SIEMENS) производителей. В этом случае необходимы модули с функцией связи. С помощью SIMATIC S7 все CPU обеспечиваются MPI интерфейсом, с помощью которого они могут связываться друг с другом. Кроме того, для связи могут быть применены коммуникационные процессоры (CP), выполняющие обмен данными с высокой пропускной способностью и с различными протоколами обмена.

1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ Модули могут быть связаны сетью. Сеть - это аппаратное соединение между узлами связи (коммуникационными узлами).

Обмен данными происходит посредством "соединения" в соответствии со специальным планом обработки данных ("служба обмена"), который основывается на специальной процедуре ("протокол"). Например, S7соединение является стандартом для S7-модулей с функциями связи.

CPU CPU

DB SFB DB SFB

Подсеть (Subnet) Рис. 1.5 Обмен данными между двумя станциями SIMATIC S Сеть Сеть - это соединение между несколькими устройствами с целью их связи друг с другом. Она состоит из одной или нескольких идентичных или разных подсетей, связанных друг с другом.

Подсеть В подсети все коммуникационные узлы связаны с помощью аппаратных соединений, обладающих одинаковыми физическими характеристиками и параметрами передачи, такими как скорость передачи; кроме того, обмен данными в подсети происходит в соответствии с единой процедурой передачи данных. В системе SIMATIC применяются несколько типов подсетей: MPI, PROFIBUS, Industrial Ethernet и PTP ("point-to-point" Служба обмена (communications service) Служба обмена (communications service) определяет, как происходит обмен данными между коммуникационными узлами, и как эти данные обрабатываются. Служба обмена базируется на протоколе обмена, который помимо всего прочего описывает процедуру координации работы между Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL В SIMATIC различают следующие разновидности организации службы обмена: через функции S7, PROFIBUS-DP, PROFIBUS-FMS, PROFIBUS-FDL (SDA), ISO transport, ISO-on-TSP и связь через глобальные данные.

Соединение (connection) Соединение определяет коммуникационные отношения между двумя узлами связи (коммуникационными узлами). Это есть логическое назначение двух узлов для выполнения специфических коммуникационных функций (службы обмена) и, кроме того, содержит специальные характеристики, такие как тип В SIMATIC различают следующие разновидности соединений: S7соединение, S7-соединение (отказоустойчивое), "point-to-point" [соединение "точка к точке"], FMS- и FDL-соединение, "ISO transport"-соединение, "ISO-onTSP"- и TSP-соединение, UDP-соединение и E-mail-соединение.

Коммуникационные функции (communications functions) Коммуникационные функции играют роль интерфейса между программой пользователя и службой обмена подсети. Используемые для внутренних соединений в SIMATIC S7 коммуникационные функции встроены в операционную систему CPU и вызываются с помощью системных блоков.

Загружаемые блоки позволяют создавать соединение с устройствами сторонних производителей (кроме Siemens) с помощью коммуникационных Краткий обзор коммуникационных объектов В таблице 1.1 показано соответствие между подсетями, службами обмена данными и модулями с функцией связи.

1.3.2 Подсети Подсети - это часть средств связи с одинаковыми физическими характеристиками и одинаковой процедурой обработки данных. Подсети являются центральными объектами в системе связи для утилиты SIMATIC Подсети отличаются своими рабочими характеристиками:

экономичный способ создания сетей для небольшого количества устройств SIMATIC с обменом малыми количествами данных.

высокоскоростной обмен малыми и средними объемами данных;

используется прежде всего для работы с системами распределенных связь между компьютерами и PLC для высокоскоростного обмена последовательная связь между двумя коммуникационными партнерами по 1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ Таблица 1.1 Коммуникационные объекты DP-устройством (ведущее или ведомое устройство) оборудования, входы/ (расширенный) Связь внутри станции посредством SFC Вызовы SFC

SEND / RECEIVE

NCM - программное обеспечение для конфигурирования CP; NCM может применяться для PROFIBUS и для Industrial Ethernet.

Посредством STEP 7 V.5 Вы можете использовать программатор для получения доступа к станциям SIMATIC S7 с помощью подсетей, чтобы, например, задать параметры или изменить программу. Шлюзы (переходы) между подсетями должны быть расположены в станции S7 с возможностью MPI Каждый CPU имеет интерфейс для многоточечного подключения ("multipoint interface", MPI ["многоточечный интерфейс"]). Он позволяет создать подсеть для обмена данными между CPU, PG, устройствами HMI (человекомашинный интерфейс) согласно оригинальному протоколу обмена Siemens.

Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL Линии передачи MPI могут иметь два типа исполнения: экранированный кабель "витая пара" или пластмассовый оптико-волоконный кабель. Длина кабеля в шинном сегменте может достигать 50 м. При этом максимальная длина может быть увеличена до 1100 м в случае применения повторителей RS485 или может даже превышать 100 км в случае применения модулей оптической связи (optical link modul). Скорость передачи данных обычно Максимальное число узлов составляет 32 единицы. Каждый узел имеет доступ к шине в течение определенного отрезка времени и может в это время посылать фреймы данных. По прошествии этого промежутка времени узел передает право доступа к шине следующему узлу (процедура доступа "token passing" [передача маркера или "токена"]).

Посредством сети MPI может быть организован обмен данными между CPU с помощью установления одного из следующих типов связи: связи через глобальные данные, связи между станциями посредством SFC или связи посредством SFB. При этом не требуется применять дополнительные

PROFIBUS

PROFIBUS ("PROcess FIeldBUS") используется как "шина полевого уровня для автоматизации". PROFIBUS является общим стандартом, совместимым с EN 50170, для связывания в единую сеть устройств полевого уровня.

Линии передачи PROFIBUS могут иметь следующие типы исполнения:

экранированный кабель "витая пара" и стеклянный или пластмассовый оптико-волоконный кабель. Максимальная длина кабеля в шинном сегменте зависит от скорости передачи данных; она может достигать 100 м при наибольшей скорости передачи (12 Мбит/с) и может достигать 1000 м при наименьшей скорости передачи (9,6 кбит/с). Длина сети может наращиваться в случае применения повторителей или модулей оптической связи (optical link Максимальное число узлов составляет 127 единицы. Различают активные и пассивные узлы. Активные узлы имеют доступ к шине в течение определенного отрезка времени и могут в это время посылать фреймы данных. По прошествии этого промежутка времени активный узел передает право доступа к шине следующему узлу (процедура доступа "token passing" [передача "токена"]). Если пассивные узлы (slaves) были назначены активному узлу (master), последний будет выполнять обмен данными с назначенными ему пассивными узлами, пока имеет доступ к шине. Пассивные Вы можете осуществлять связь с распределенной периферией посредством сети PROFIBUS; при этом используется соответствующая служба обмена PROFIBUS-DP. Вы можете использовать или CPU со встроенным или вставляемым ведущим DP-устройством или использовать подходящий коммуникационный процессор. В сетях PROFIBUS можно также использовать связь внутри станции посредством SFC или связь посредством SFB.

При использовании соответствующих CP возможен обмен данными посредством служб PROFIBUS-FMS и PROFIBUS-FDL. Как интерфейс для программы пользователя используются загружаемые блоки (FMS-интерфейс или SEND/RESEIVE-интерфейс).

1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ Industrial Ethernet Industrial Ethernet - это подсеть для обмена данными между компьютерами и программируемыми контроллерами преимущественно в промышленности в соответствии с международным стандартом IEEE 802.3.

Физически линии передачи Industrial Ethernet могут быть в виде коаксиального кабеля с двойным экранированием, в виде кабеля "витая пара" ("industrial") или в виде стеклянного оптико-волоконного кабеля. Длина электрокабеля в сети может достигать 1,5 км, тогда как длина кабеля оптической связи достигает 4,5 км. Скорость передачи данных составляет 10 Мбит/с.

Максимальное число узлов сети Industrial Ethernet может превышать единиц. Каждый узел, получающий доступ к шине, прежде всего проверяет, не посылает ли данные в это же время другой узел. Если другой узел использует в текущий момент шину, то узел, получающий доступ к шине, ожидает в течение случайным образом выбранного промежутка времени, после чего совершает новую попытку доступа к шине (процедура доступа "CSMA/CD"). Все узлы сети имеют равные права доступа.

Посредством сети Industrial Ethernet может быть также организован обмен данными с помощью установления одного из следующих типов связи: связи через S7-функции или связи посредством SFB. Если использовать для сети Industrial Ethernet соответствующие CP, то тогда есть возможность использовать связь ISO transport или ISO-on-TCP, а также использовать Point-to-point Интерфейс для подключения "точка к точке" ("Point-to-point", PTP) позволяет создать подсеть для обмена данными последовательной связи. Соединение "point-to-point" легко конфигурируется и обеспечивает управление как подсеть Интерфейсные разъемы соединяются посредством электрокабеля. В качестве интерфейсов могут использоваться RS 232C (V.24), 20мА (TTY) и RS 422/485. Скорость передачи данных для интерфейса 20 мА составляет от бит/с до 19,2 кбит/с, а для интерфейсов RS 232C и RS 422/485 - 76,8 кбит/с.

Максимальная длина кабеля зависит от физического интерфейса и от скорости передачи данных; она может достигать 10 м для RS 232C, 1000 м для интерфейса 20 мА при скорости передачи 9,6 кбит/с и 1200 м для интерфейса RS 422/485 при скорости передачи 19,2 кбит/с.

3964 (R), RK 512, драйверы для принтеров и ASCII драйвер могут использоваться как протоколы (процедуры), а также последние версии пользовательских протоколов. Отдельные приложения могут потребовать использования особых драйверов.

AS-интерфейс AS-интерфейс ("AS-Interface", AS-i) позволяет создать подсеть для обмена данными в соответствии со спецификацией IEC TG 178 для AS-интерфейса c соответствующим образом сконструированными двоичными датчиками и приводами. AS-интерфейс не рассматривается как подсеть в SIMATIC Manager; только ведущее устройство AS-i (AS-I master) может быть сконфигурировано процедурами конфигурирования аппаратной части и сети.

Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL Линии передачи AS-Interface представляют собой неэкранированный кабель "витая пара", по которому одновременно обеспечиваются передача данных и электропитание датчиков и приводов (такая сеть требует наличия отдельного блока питания). Максимальная длина кабеля в случае применения повторителей может достигать 300 м. Скорость передачи при этом составляет 167 кбит/с.

Ведущее устройство AS-I (master) может управлять максимум 31 ведомым устройством (slave) в цикле сканирования и обеспечивая определенное 1.3.3 Службы обмена (communications services) Обменом данными в подсетях управляют так называемые службы обмена, тип которых определяется типом соединения. Эти службы используются преимущественно для целей, изложенных ниже:

S7-функции - это главная служба обмена в SIMATIC. S7-функции интегрированы в операционную систему CPU, и обеспечивают связь (коммуникации) между центральными процессорами, устройствами HMI и программаторами.

Ниже представлен краткий обзор их функций:

• Функции для программатора (PG):

тестирование, запуск и сервисные функции; в PG они используются, например, для выполнения функции мониторинга переменных "monitor variables" или для чтения буфера диагностики или для запуска программ • Функции для человеко-машинного интерфейса (HMI):

используется подключенными панелями оператора (OP), например, для выполнения функции чтения/записи переменных.

• SFB-коммуникации (SFB-communications):

управляемые событиями функции для обмена большими объемами данных; запускаются вызовом SFB в программе пользователя с функциями модификации и мониторинга; статические, для сконфигурированных соединений.

• SFC-коммуникации (SFC-communications):

управляемые событиями функции для обмена данными объемом до байт за передачу; запускаются вызовом SFC в программе пользователя с функциями модификации и мониторинга; динамические, для несконфигурированных соединений.

S7-функции могут выполняться в подсетях MPI, PROFIBUS и Industrial Связь через глобальные данные (Global data communications) позволяет осуществлять обмен небольшими объемами данных между несколькими CPU без дополнительного усложнения программы пользователя. Передача данных может выполняться циклически или запускаться событиями.

Связь через глобальные данные как процедура носит характер "вещания" (распространения данных); получение данных не квитируется. Состояние соединения подтверждается.

Связь через глобальные данные возможна только с MPI-шиной и К-шиной.

1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ С PROFIBUS-DP осуществляется обмен данными между ведущим и ведомыми устройствами через распределенную периферию. Связь имеет "прозрачный режим" и отвечает стандарту EN 50170 том 2. С помощью данной службы обмена может быть организован доступ к ведомым устройствам, отвечающим стандартам SIMATIC S7 и прочим стандартам в С PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification ["Спецификация сообщений в шине полевого уровня"]) осуществляется передача структурированных переменных (FMS-переменных) в соответствии со стандартом EN 50170 том 2. Данные коммуникации осуществляются исключительно для статических соединений в подсетях PROFIBUS.

С PROFIBUS-FDL (Fieldbus Data Link ["Связь через данные в шине полевого уровня"]) осуществляется передача данных с функцией SDA (Send Data with Acknowledge ["Передача данных с квитированием"]) в соответствии со стандартом EN 50170 том 2. Данные коммуникации осуществляются для статических соединений. В подсетях PROFIBUS данная служба обмена обеспечивает, например, обмен данными с контроллером SIMATIC S5.

С ISO transport осуществляется обмен данными в соответствии со стандартом ISO 8073 Class 4. Данные коммуникации осуществляются для статических соединений. С помощью ISO transport может быть организован, например, обмен данными с контроллером SIMATIC S5 в подсетях Industrial Служба обмена ISO-on-TSP соответствует стандарту TCP/IP с расширением RFC 1006. Данные коммуникации осуществляются для статических соединений в подсетях Industrial Ethernet.

1.3.4 Соединения (connections) Соединения могут быть статическими или динамическими - это зависит от выбранной службы обмена данными. Динамические соединения не конфигурируются; их установление или ликвидация определяются событиями ("Communications via non-configured connections" - "коммуникации посредством несконфигурированных соединений"). Может быть установлено только одно несконфигурированное соединение с коммуникационным партнером.

Статические соединения конфигурируются с помощью таблицы соединений (connection table). Они устанавливаются при запуске программы и остаются на все время выполнения программы ("Communications via configured connections"- "коммуникации посредством сконфигурированных соединений").

Может быть установлено несколько сконфигурированных соединений параллельно с одним коммуникационным партнером. Вы должны выбрать "Connection type" ("Тип соединения") для выбора требуемой службы обмена при конфигурировании сети (см. раздел 2.4 "Конфигурирование сети").

Вам не нужно конфигурировать соединения с помощью утилиты конфигурирования сети для служб обмена посредством глобальных данных (GD) и PROFIBUS-DP или для SFC-коммуникаций (SFC-communications) в случае обмена через S7-функции. Для обмена через GD Вы должны определить коммуникационных партнеров в таблице GD; в случае PROFIBUS-DP или SFC-коммуникаций партнеры определяются посредством Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL Ресурсы соединения (Connection resources) Каждое соединение требует от коммуникационного партнера-участника определенных ресурсов для конечного пункта соединения или "транзитного" пункта в модуле CP. Если, например, функции S7 выполняются посредством MPI-интерфейса CPU, соединения назначаются в CPU; такие же функции посредством MPI-интерфейса CP занимают (используют) одно соединение в Каждый CPU имеет специальный номер для возможного соединения. Одно соединение резервируется для PG и одно соединение для ОР (эти соединения не могут быть использованы для других целей).

Ресурсы соединений также требуются временно для "несконфигурированных соединений" (SFC-коммуникации).

1.4 Адресация модулей 1.4.1 Путь прохождения сигнала При монтаже установки нужно трассировать сигналы в PLC (см. рис. 1.6).

Программа пользователя A "Switch motor on" / Символьная адресация 1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ Входной сигнал, например, сигнал от кнопки +HP01-S10, включающей мотор ("Switch motor on" - "включение мотора"), приходит во входной модуль, где он поступает на специальный терминал. Этот терминал имеет "адрес", называемый I/O-адрес (например, байт 5, бит 2).

Перед каждым началом выполнения программы CPU автоматически копирует значение сигнала в таблицу входов для сохранения "образа процесса по входу", где это значение будет доступно по входному ("input") адресу для дальнейшей обработки (например, I 5.2). При этом выражение "I 5.2" является Вы можете задать в таблице символов имя этому входу в виде алфавитноцифрового символьного имени, соответствующего абсолютному адресу входного сигнала (такое, как "Switch motor on"). При этом выражение "Switch motor on" является символьным адресом.

1.4.2 Адрес слота Каждый слот имеет фиксированный адрес в программируемом контроллере (в S7-станции). Этот адрес слота состоит из номера монтажной стойки и номера слота. Таким образом каждый модуль может быть однозначно описан указанием адреса слота ("географический адрес").

Если модуль содержит интерфейсные платы, каждая из них также описывается заданием адреса подмодуля. Таким образом, каждый дискретный или аналоговый сигнал и каждое последовательное соединение в системе имеет свой собственный уникальный адрес.

Соответственно, распределенные I/O модули также имеют "географические адреса", в данном случае включающие в себя номер системы ведущего DPустройства и номер станции вместо номера стойки.

Вы должны использовать утилиту для конфигурирования оборудования "Hardware Configuration" для того, чтобы спланировать конфигурацию аппаратной части S7-станции, как места физического расположения модулей.

Эта утилита позволяет также установить начальные адреса модулей и задать для модулей параметры (см. раздел 2.3 "Конфигурирование станций").

1.4.3 Начальный адрес модуля Кроме адресов слотов, позволяющих определить отдельный слот, каждый модуль имеет начальный адрес, определяющий позицию в области логических адресов (область I/O-адресов). Адресное пространство входов/выходов начинается с адреса 0 и заканчивается некоторым значением, соответствующим верхней границе, которая определяется типом Начальный адрес определяет, как адресуются входные/выходные сигналы в программе программируемого контроллера (S7-станции). Этот адрес слота состоит из номера монтажной стойки и номера слота. Таким образом каждый модуль может быть однозначно описан указанием адреса слота ("географический адрес"). В случае дискретных модулей отдельные сигналы (биты) собираются в группы по 8 (т.е. в байты). Эти байты имеют соответствующие адреса 0, 1, 2 и 3; адресация байтов начинается с начального адреса модуля. Например, в дискретном модуле с четырьмя байтами и с начальным адресов модуля 8 отдельные байты имеют адреса 8, Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL В случае аналоговых модулей каждый из аналоговых сигналов (в виде напряжения или тока), называемых "каналами" ("channel"), занимает 2 байта.

Аналоговые модули, в зависимости от конструкции имеющие 2, 4, 8 и каналов, соответственно занимают 4, 8, 16 или 32 байта адресного При включении питания (если не было предустановок) CPU устанавливает начальный адрес каждого модуля, зависящий от типа модуля, от слота и стойки. Этот начальный адрес соответствует (относительный адрес) байту 0.

Вы можете видеть этот адрес в таблице конфигурации.

В системах S7-3xx с интегрированным DP-интерфейсом, S7-318 и S7-400 Вы можете изменять этот адрес. Для этого Вы должны выбрать опцию назначения начальных адресов модулей внутри разрешенного адресного пространства. Вы также можете выбрать опцию для назначения разных начальных адресов для входов и выходов для смешанных дискретных или аналоговых модулей.

Как и централизованные модули, модули распределенной периферии (станции) резервируют соответствующие номера байтов в области I/Oадресов. При этом адреса централизованных модулей и распределенных I/O не должны перекрываться.

Соответствующим образом построенные ведомые DP-устройства могут быть параметризированы таким образом, что особые номера байтов обеспечивают консистентность (логическую связанность) данных при их пересылке. Этим ведомым DP-устройствам соответствует I/O адрес одного байта, которым они адресуются при использовании системных функций SFC 14 DPRD_DAT и Дискретные модули обычно адресуются в таблицах отображения процесса таким образом, что состояния их сигналов могут автоматически обновляться и к ним обеспечивается доступ в области адресов "Input" ("Входы") и "Output" ("Выходы"). Аналоговые модули, FM и CP получают адреса не из области отображения процесса.

1.4.4 Диагностические адреса Модули со встроенной функцией диагностики обеспечивают пользователя диагностическими данными, которые могут оцениваться в пользовательской программе. Если централизованные модули имеют адрес данных пользователя (начальный адрес модуля), то для чтения диагностических данных имеется доступ к модулю по этому адресу. Для модулей, не имеющих адреса данных пользователя, например, для источников питания, или для модулей, являющихся частью распределенной периферии, существует диагностический адрес.

Адрес данных диагностики всегда является адресом в I/O области входов и занимает один байт памяти. Длина данных пользователя по этому адресу равна 0; если данные размещены в области отображения процесса (что разрешено), то эти данные игнорируются CPU при обновлении образа STEP 7 автоматически назначает диагностический адрес, отсчитывая длину данных вниз от верхнего максимального значения для адресов I/O. Вы можете изменять этот адрес с помощью утилиты для конфигурирования 1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ Данные диагностики могут быть только считаны с помощью специальных системных функций; попытки доступа по адресу этих данных с помощью операторов загрузки не будут иметь эффекта (см. также раздел 20.4. "Адресация распределенной периферии").

1.4.5 Адреса шинных узлов Адрес узла, номер станции Каждая DP-станция (например, ведущее или ведомое DP-устройство или программатор) в подсети PROFIBUS имеет дополнительный адрес узла, с помощью которого станция может быть однозначно адресована на данной MPI-адрес Модули, являющиеся узлами в MPI-сети (например, CPU, FM или CP), также имеют MPI-адрес. Этот адрес играет решающую роль для связи с PG, HMIустройствами и для обмена посредством глобальных данных.

Нужно заметить, что в старших версиях S7-300 модули FM и CP, работающие в таких станциях, получают MPI-адрес, который выводится из MPI-адреса В случае CPU 318 модули с MPI-связью локализуются в их собственном сегменте, так как они не имеют MPI-адреса. Они могут быть адресованы программатором посредством номера стойки и номера слота.

1.5 Адресное пространство Адресное пространство каждого программируемого контроллера включает в • области отображения процесса по входу и по выходу;

• области таймеров и счетчиков (см. главу 7 "Функции таймеров" и главу • области L-стека (см раздел 18.1.5 "Временные локальные данные").

К перечисленному нужно добавить области кода и блоков данных с локальными (внутри блока) переменными, в зависимости от программы 1.5.1 Область данных пользователя В SIMATIC S7 каждый модуль может иметь две области адресов: область данных пользователя, которая может быть непосредственно адресована с помощью операторов LOAD и TRANSFER и область системных данных для Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL При адресации модулей нет разницы в том, локализованы ли модули в стойках при централизованной конфигурации, или используются как распределенные I/O. Все модули находятся в одном и том же (логическом) адресном пространстве.

Свойства данных пользователя в модуле зависят от типа модуля. Для сигнальных модулей данные являются дискретными или аналоговыми входными/выходными сигналами. Для функциональных модулей данные могут быть, например, информацией контроля или состояния (статуса).

Объем данных пользователя определяется типом модуля. Есть модули, которые располагают 1, 2, 4 или большим количеством байт в этой области.

Адресация всегда начинается с байта 0. Адрес 0 байт является начальным адресом модуля; он задается в таблице конфигурации.

Данные пользователя отражает область I/O адресов, подразделяемая в зависимости от направления передачи данных на PI-область ("peripheral inputs") (область периферийных входов) и PQ-область ("peripheral outputs") (область периферийных выходов). Если данные пользователя расположены в области отображения данных процесса, то при обновлении образа процесса CPU обрабатывает данные автоматически.

Периферийные входы Адресную область периферийных входов Вы можете использовать при чтении из области данных пользователя входных модулей. Часть PI-области адресов соответствует области отображения данных процесса. Эта часть всегда начинается с 0-го адреса I/O, при этом размер этой области определяется типом CPU.

С помощью операции прямого чтения (Direct I/O Read) Вы можете получить доступ к данным модулей, чей интерфейс не влияет на образ процесса по входу (например, аналоговые входные модули).

Состояния сигналов модулей, которые влияют на образ процесса по входу, могут также быть считаны с помощью этой операции. При этом сканируются мгновенные состояния сигналов входных битов. Необходимо учитывать, что состояния этих сигналов могут отличаться от состояний соответствующих битов области отображения входов процесса, так как образ процесса обновляется в самом начале цикла сканирования программы.

Периферийные входы могут иметь такие же абсолютные адреса, как и периферийные выходы.

Периферийные выходы Адресную область периферийных выходов Вы можете использовать при записи в область данных пользователя выходных модулей. Часть PQ-области адресов соответствует области отображения данных процесса. Эта часть всегда начинается с 0-го адреса I/O, при этом размер этой области определяется типом CPU.

С помощью операции прямой записи (Direct I/O Write) Вы можете получить доступ к данным модулей, чей интерфейс не влияет на образ процесса по выходу (например, аналоговые выходные модули).

1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ Состояния сигналов модулей, которые влияют на образ процесса по выходу, могут также быть изменены с помощью этой операции. При этом мгновенно изменяются состояния выходных битов. Необходимо учитывать, что изменение состояния этих битов мгновенно изменяет состояние выходных битов области отображения процесса для соответствующих модулей (!), так как нет разницы между отображением процесса по выходу и состоянием Периферийные выходы могут иметь такие же абсолютные адреса, как и 1.5.2 Отображение процесса (образ процесса) Отображение процесса (образ процесса) состоит из образа дискретных входных и дискретных выходных модулей и, таким образом, подразделяется на образ входов процесса и образ выходов процесса. К образу входов процесса доступ осуществляется с помощью адресной области для входов (I), а к образу выходов процесса доступ осуществляется с помощью адресной области для выходов (Q). Как правило, установкой или процессом управление осуществляется с помощью входов и выходов. Образ процесса может быть разбит на дополнительные образы процесса, которые могут обновляться или автоматически, или под управлением пользовательской программы. Для получения более подробной информации обратитесь к разделу 20.2.1 "Обновление образа процесса".

Для S7-300 CPU и, начиная с октября 1998 г., также для S7-400 CPU Вы можете использовать адреса области отображения процесса, не занятой модулями, как дополнительную область памяти, аналогично области меркеров. Это касается как области и образа входов процесса, и образа Для отдельных CPU, скажем, для CPU 417, размер области отображения процесса может задаваться как параметр. Если Вы увеличиваете размер области отображения процесса, Вы, соответственно, уменьшаете размер рабочей (work) памяти. После изменения размера области отображения процесса CPU выполняет инициализацию рабочей (work) памяти, точно также как при холодном перезапуске.

Входы Вход - это отображение соответствующего бита в дискретном входном модуле. Сканирование входа - это то же самое, что и сканирование бита в самом модуле. Перед выполнением программы в каждом программном цикле операционная система CPU копирует значение сигнала из модуля в образ Использование образа входов процесса имеет следующие преимущества:

• Входы могут быть просканированы и записаны последовательно бит за • Сканирование входов много быстрее, чем процедура получения доступа к входному модулю (например, таким образом Вы избегаете временных потерь из-за переходных процессов в I/O шине, кроме того, время отклика системной памяти меньше, чем время отклика модуля). Следовательно, программа выполняется намного быстрее.

• Состояние входа не меняется на протяжении всего цикла программы (что означает сохранение консистентности данных на протяжении всего цикла программы). При изменении бита входного модуля это изменение состояния сигнала будет перенесено на соответствующий вход образа процесса лишь в начале следующего программного цикла.

Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL • Входы, кроме того, могут быть установлены или сброшены, так как они находятся в RAM-памяти. С другой стороны, биты дискретных входных модулей доступны только для чтения. Входы области отображения процесса могут устанавливаться в целях отладки или запуска, для моделирования состояния датчиков. При этом заметно упрощается Эти преимущества теряются с увеличением времени отклика программы (см.

раздел 20.2.4 "Время отклика").

Выходы Выход - это отображение соответствующего бита в дискретном выходном модуле. Установка выхода - это то же самое, что и установка бита в самом модуле. Операционная система CPU копирует значение из образа выходов процесса в выходной модуль.

Использование образа выходов процесса дает следующие преимущества:

• Выходы могут быть установлены или сброшены бит за битом (прямая адресация I/O битов не возможна).

• Установка выходов много быстрее, чем процедура получения доступа к выходному модулю (например, таким образом Вы избегаете временных потерь из-за переходных процессов в I/O шине, кроме того, время отклика системной памяти меньше, чем время отклика модуля). Следовательно, программа выполняется намного быстрее.

• Состояние выхода может многократно меняться на протяжении всего цикла программы при этом состояние сигнала бита выходного модуля остается без изменения. И лишь последнее состояние сигнала будет перенесено в соответствующий выходной модуль в конце текущего программного цикла.

• Выходы, кроме того, могут быть просканированы, так как они находятся в RAM-памяти, тогда как биты дискретных выходных модулей доступны только для записи, но не для чтения. Выходы из области отображения процесса могут использоваться во всей программе.

Эти преимущества теряются с увеличением времени отклика программы. В разделе 20.2.4 "Время отклика" показано, из чего складывается время отклика программируемого контроллера.

1.5.3 Меркеры Меркеры могут рассматриваться как дополнительные "пусковые реле" контроллера. Меркеры используются в первую очередь для хранения состояния сигналов. Они могут трактоваться как виртуальные выходы.

Меркеры располагаются в области системной памяти CPU, и, следовательно, они всегда доступны. Наличное число меркеров зависит от типа выбранного Меркеры используются для хранения промежуточных результатов, которые действительны за пределами блока, и могут обрабатываться более чем в одном блоке. Кроме блоков глобальных данных для хранения промежуточных результатов подходят:

• Временные локальные данные, возможные во всех блоках, но являющиеся действительными только для текущего вызова блока.

• Статические локальные данные, возможные только в функциональных блоках, но являющиеся действительными для многих вызовов блоков.

1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ Реманентные меркеры Некоторые меркеры могут быть назначены реманентными меркерами, что означает, что эти меркеры сохраняют свое состояние даже в условиях выключения питания. Реманентная область всегда начинается с 0-го адреса и заканчивается в заданном месте памяти. Реманентная область может быть задана при параметризации CPU. Более подробная информация находится в разделе 22.2.3 "Реманентность".

Тактовые меркеры Многие процедуры в контроллере требуют периодического сигнала. Такие сигналы могут быть получены с помощью таймеров (генератор тактовых импульсов), таймерных (watchdog) прерываний (выполнение программы с управлением по времени) или просто с использованием тактовых меркеров.

Тактовые меркеры - это биты, состояния сигнала которых меняются периодически с отношением сигнал/пауза, равным 1:1. Такие биты, объединенные в байт, обеспечивают фиксированные частоты периодических колебаний (см. рис.1.7).

Вы можете задать число тактовых меркеров при параметризации CPU.

Необходимо отметить, что обновление тактовых меркеров асинхронно по отношению к выполнению главной программы.

Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL 1. Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/ 2 Программное обеспечение STEP 2.1 Базовый пакет STEP 7 (STEP 7 Basic Package) В этой главе описывается базовый пакет STEP 7 (STEP 7 Basic Package) версии 5.1. В то время как в первой главе рассматривается краткий обзор характеристик программируемых контроллеров, в данной главе показано, как Базовый пакет STEP 7 (STEP 7 Basic Package) содержит следующие языки программирования: STL ("statement list" - список мнемоник), LAD ("ladder diagram" - контактный план), FBD ("function block diagram" - функциональный план). В добавление к базовому пакету возможна поставка по специальному заказу пакетов S7-SCL ("Structured Control Language" – структурированнный язык управления), S7-GRAPH (для графической разработки программ систем автоматизации SIMATIC в виде последовательности шагов и переходов между ними), S7-HiGraph (для графической разработки программ систем автоматизации SIMATIC в виде графа состояний системы и переходов между 2.1.1 Инсталляция Пакет STEP 7 V 5 является 32-разрядным приложением, работающим под управлением следующих операционных систем: Microsoft Windows (начиная с сервисного пакета Service Pack 1, версии 4.00.950а), Windows или Windows NT (начиная с сервисного пакета Service Pack 2, версии Для работы с программами STEP 7 под управлением Windows 95/98 Вам потребуется программатор (PG) или компьютер (ПК) с процессором не хуже 80486 и с объемом ОЗУ не меньше 32 Мб (рекомендуемая конфигурация:

процессор Pentium и объем ОЗУ 64 Мб и выше). Для работы под управлением Windows NT требуются процессор Pentium и объем ОЗУ 32 Мб и выше; кроме того необходима администраторская авторизация для инсталляции STEP Если Вы работаете с большими проектами STEP 7, включающими в себя, скажем, несколько станций, состоящих из более чем 100 модулей, то Вам необходим PG или ПК с процессором повышенной производительности.

Пакет STEP 7 V 5 требует от 200 до 380 Мб памяти на жестком диске для каждой локализации (например, для англоязычной) в зависимости от операционной системы и используемой файловой системы. Также требуется предусмотреть свободное место на жестком диске для файла подкачки (от Автоматизация посредством STEP с использованием STL и SCL Вы должны обеспечить достаточный объем памяти на диске, содержащем данные Вашего проекта. Отдельные операции, такие как копирование проекта, могут потребовать дополнительной памяти. В случае недостаточного объема свободного пространства на диске для файла подкачки может произойти сбой в работе программы. Поэтому не рекомендуется хранить данные проекта на одном диске с файлом подкачки Для инсталляции STEP 7 служит программа SETUP для Windows 9x/NT, которую Вы можете найти на компакт-диске. На программаторах PG STEP устанавливается производителем.

Кроме STEP 7 компакт-диск также содержит программу авторизации (см.