STEP 7

Блоки STEP 7

В файлах STEP 7 Professional все программы пользователя и все необходимые для их выполнения данные оформляются в виде блоков. Возможность использования одних блоков внутри других позволяет создавать четкие и понятные программные структуры, повышать наглядность программы, облегчать перенос блоков из программы в программу. Для написания программ могут быть использованы следующие типы блоков:

• Организационные блоки (OB): для управления ходом выполнения программ:
  • Организационные блоки подразделяются на классы (например, запускаемые по времени, запускаемые по прерыванию и т.д.). Классы имеют различные уровни приоритетов. Организационные блоки с более высоким приоритетом могут прерывать выполнение организационных блоков с более низким приоритетом.
  • После запуска организационного блока может быть получена детальная информация о событии, вызвавшем его запуск. Эта информация может обрабатываться программой пользователя.

• Функциональные блоки (FB): содержат программу пользователя:
  • Для работы функциональных блоков необходимы данные различных типов. Эти данные, внутренние переменные и результаты обработки информации загружаются в выделенный для данного функционального блока служебный блок данных (IDB). Операции по управлению данными выполняет операционная система.

• Служебные блоки данных (IDB): для каждого функционального (FB) или системного функционального (SFB) блока создаются свои служебные блоки данных IDB. IDB автоматически генерируются после компиляции FB и SFB.
  • Пользователь имеет возможность обращаться к этим данным (даже с помощью символьной адресации) из любой точки своей программы, а также средствами системы человеко-машинного интерфейса.

• Функции (FC): содержат программы для вычисления часто используемых функций:
  • Каждая функция формирует фиксированную выходную величину, вычисляемую на основе получаемых входных данных. Все входные данные должны быть определены к моменту вызова функции. Таким образом, приемные блоки данных для функций не создаются.

• Блоки данных (DB): область памяти для сохранения данных пользователя:
  • Дополнительно к данным, хранящихся в служебных блоках данных и доступных только конкретному функциональному блоку, могут определяться глобальные данные, которые могут быть использованы любым программным модулем.
  • Компонентам блока данных может присваиваться элементарный или структурный тип данных.
  • К элементарным типам данных относятся BOOL (булевый), REAL (действительный) и INTEGER (целый).
  • Структурные типы данных формируются из различных сочетаний элементарных типов.
  • Обращение к данным в блоках данных может производиться с использованием символьной адресации. Это облегчает программирование и читаемость программы.
• Системные функциональные блоки (SFB): функциональные блоки, встроенные в операционную систему центрального процессора. Например, SEND, RECEIVE. Системные функциональные блоки SFB имеют свои блоки данных примера IDB.
• Системные функции (SFC): функции, встроенные в операционную систему центрального процессора. Например, функции таймеров, передачи блоков и другие.
• Блоки системных данных (SDB): данные для операционной системы центрального процессора, включающие параметры настройки системы и модулей.

Инструментальные средства

SIMATIC Manager

SIMATIC Manager обеспечивает управление всеми данными проекта независимо от типа системы автоматизации (SIMATIC S7/C7 или WinAC), в которой они используются. Для всех систем автоматизации используется общий набор инструментальных средств. Сервисные программы, необходимые для обработки тех или иных данных, запускаются из SIMATIC Manager автоматически.

Symbol Editor

С помощью редактора символов осуществляется управление всеми глобальными переменными. Он способен выполнять следующие функции:

• определение символьных обозначений и ввод комментариев для входных и выходных сигналов, флагов и блоков;
• сортировка данных;
• обмен данными с другими программами Windows.

Запись символа обеспечивает доступ к соответствующим данным со стороны всех приложений. Изменение символа одного из параметров автоматически распознается всеми инструментальными средствами.

Hardware Configuration

Конфигуратор используется для выбора конфигурации и параметров настройки всей аппаратуры, используемой в проекте. Он поддерживает выполнение следующих функций:

• Конфигурирование систем автоматизации: позволяет выбирать из электронного каталога все необходимые компоненты и объединять их в единую систему.
• Конфигурирование систем распределенного ввода-вывода производится теми же способами, что и систем локального ввода-вывода.
• Настройка параметров центральных процессоров: с помощью меню могут корректироваться все необходимые атрибуты (стартовые характеристики, проверка времени сканирования программы и т.д.). Поддерживается настройка параметров мультипроцессорных комплексов. Все данные сохраняются в системных блоках данных центрального процессора.
• Настройка параметров модулей: с помощью экранных форм могут быть определены все параметры настройки используемых модулей. Аналогичные установки с помощью DIP переключателей становятся ненужными. Последующая замена модуля не требует повторной настройки параметров.
• Настройка параметров функциональных модулей (FM) и коммуникационных процессоров (CP): настройка параметров функциональных модулей и коммуникационных процессоров производится с помощью специальных экранных форм. Контролируя состав используемых модулей, система предотвращает ввод некорректных данных.

Системная диагностика

Системная диагностика позволяет получать информацию о текущем состоянии системы управления. Сообщения могут выводиться в виде:

• Текстовых сообщений.
• Полного условного графического изображения системы в формате Hardware Configuration с поддержкой следующих опций:
  • Отображение основной информации о модуле (заказной номер, версия, описание) и информации о его состоянии (например, отказ).
  • Отображение отказов модулей локальной и распределенной систем ввода-вывода (например, отказ канала).
  • Отображение сообщений из диагностического буфера.

Для центральных процессоров может отображаться следующая дополнительная информация:

• Причины сбоев в процессе выполнения программы пользователя.
• Отображение длительности цикла (максимальной, минимальной и последнего цикла).
• Отображение объема используемой и доступной памяти.
• Доступные и используемые ресурсы MPI связи.
• Отображение служебной информации (допустимое количество входов и выходов, флагов, счетчиков, таймеров и блоков).

Конфигуратор систем промышленной связи

• Конфигурирование и отображение коммуникационных соединений.
• Циклический обмен данными через MPI:
  • Выбор партнеров по связи.
  • Заполнение таблицы соединений (источников и приемников); создание всех системных блоков данных (SDB) и их полная передача всем центральным процессорам выполняются автоматически.

• Обмен данными по прерываниям:
  • Определение коммуникационных соединений.
  • Выбор коммуникационных блоков (CFB) из встроенной библиотеки.
  • Настройка параметров выбранных коммуникационных блоков из программы пользователя на языках LAD, STL или FBD.

Языки программирования

Для программирования контроллеров может быть использовано три языка: FBD, LAD и STL.

Классические языки программирования контроллеров LAD (Ladder Diagram - LAD) и FBD (Function Block Diagram) позволяют создавать программы, отвечающие требованиям DIN EN 6.1131-3.

Редакторы стандартных языков LAD и FBD обеспечивают полную графическую поддержку программирования со следующими характеристиками:

• Простое и интуитивное использование: создание программы поддерживается дружественным пользователю интерфейсом и позволяет использовать стандартные механизмы разработки Windows программ.
• Библиотеки заранее подготовленных сложных функций (например, ПИД регулирования) и разработанных пользователем решений.

Язык STL (Statement List) позволяет создавать наиболее компактные программы, обладающие наиболее высоким быстродействием. Язык поддерживает выполнение следующих функций:

• Функции поиска: любая точка программы может быть быстро найдена по указанию символьного имени, оператора и т.д.
• Возможность ввода данных в пошаговом или свободном текстовом режиме: программа может вводиться с проверкой синтаксиса каждой строки или набираться в текстовом редакторе с последующим преобразованием.

Список инструкций

STEP 7 Professional оснащен исчерпывающим набором инструкций, позволяющих легко и просто решать любые задачи автоматического управления.

Состав инструкций:

• логические операции (включая обработку фронтов);
• операции со словами;
• операции с таймерами/ счетчиками;
• операции сравнения;
• операции преобразования типов данных;
• операции сдвига и вращения;
• математические функции с фиксированной и плавающей точкой (включая тригонометрические и экспоненциальные функции);
• функции управления ходом выполнения программы.

Для облегчения программирования может быть использован целый ряд дополнительных сервисных функций:

• Установка точек прерывания (только в S7-400).
• Переключение (переконфигурирование входов и выходов).
• Принудительная установка входов и выходов в заданные состояния.
• Перекрестные ссылки.

Мультипроцессорная поддержка для S7-400.

Функции состояний

• Загрузка и тестирование блоков непосредственно в редакторе.
• Одновременный контроль состояний нескольких блоков.
• Функции поиска.
• Интерактивная помощь по функциональным блокам (F1). 

S7-SCL

• Интегрированный интерфейс пользователя с редактором, компилятором и отладчиком.
• Символьные связи в отладчике.
• Элементы языка высокого уровня, подобные циклам, альтернативному ветвлению программы, выбору ветви и т.д.
• Типовые языковые расширения для программируемых контроллеров. Например, адресация входов и выходов, запуск и проверка состояний таймеров и счетчиков и т.д.
• Элементарные и определяемые пользователем типы данных для улучшения структуры программы, использование символьной адресации и комментариев.
• Программирование с использованием символьных имен и сохранение всей программы в исходном файле.
• Генерирование оптимизированной программы с минимальными затратами усилий на ее компиляцию.
• Отображение перекрестных ссылок.
• Тестирование программы пользователя с использованием функциональных возможностей языка высокого уровня.
• Тесное взаимодействие с пакетом DOCPRO для подготовки технической документации.

S7-GRAPH

• Обзор диаграммы:
  вывод на экран всей управляющей последовательности с отображением или без отображения наименований отдельных шагов. 
• Постраничный просмотр управляющей последовательности:
  вывод на экран части управляющей последовательности с условиями переходов и действиями для каждого шага.
• Детальный просмотр:
  вывод на экран действий, переходов (в том числе и условных), блокировок и условий, связанных с конкретным шагом управляющей последовательности.
• Гибкость разработки управляющей последовательности:
  параллельные и альтернативные переходы, ветвление, активация или деактивация шагов. В один блок может быть включено до 8 асинхронных последовательностей шагов.
• Языковые расширения:
  для описания действий и условий могут быть использованы различные языки программирования.
• Интерактивное отображение хода выполнения управляющей последовательности:
  отображение активных шагов, состояния блокировок, выполнения условий, а также выполняемых действий.
• Производительность:
  возможность получения наиболее высокой производительности за счет выполнения выбираемых шагов. Время выполнения управляющей последовательности, не зависящее от количества шагов.
• Связь с системой подготовки документации DOCPRO.
• Установка объема памяти, необходимого для выполнения секций программы: S7-GRAPH поддерживает различные опции компиляции, которые встраиваются в секцию управления блоком управляющей последовательности:
  • Опция „Can execute autonomously“ (может выполняться автономно): секция управления (приблизительно 5 Кбайт) включается в каждый функциональный блок, генерируемый S7-GRAPH. Используется в небольших программах, включающих только один блок управляющей последовательности.
  • Опция „Standard FC“ (стандартная функция): секция управления включается в отдельный блок, обеспечивающий управление всеми блоками управляющих последовательностей данного проекта. В зависимости от типа используемых стандартных функций объем управляющей секции может составлять от 8 до 10 Кбайт.
• Системная функция "FC 73" (от V5.1 и выше):
  FC 73 поддерживает возможность ограничения объема используемой памяти до 8 Кбайт, что имеет важное значение для младших моделей центральных процессоров программируемого контроллера S7-300. При использовании функции FC 73 появляются дополнительные ограничения:
  • функциональные блоки не поддерживают диагностических функций;
  • функциональные блоки имею ограниченные возможности визуализации.
• Функции синхронизации:
  выполнение управляющих последовательностей может быть синхронизировано с текущими состояниями объекта управления. В случае программного изменения загружаемого блока данных (DB) управляющая последовательность автоматически сбрасывается в исходное состояние. С помощью функции „control sequence“ (управление последовательностью) непосредственно с программатора можно устанавливать или сбрасывать отдельные шаги последовательности, что позволяет возвращаться к состояниям программы, предшествующим ее изменению. Синхронизация может выполняться непосредственно с программатора. Операция охватывает все переходы, условия и блокировки, что позволяет достаточно просто выбирать, активизировать или деактивировать соответствующий шаг.

• Настраиваемый пользователем вызов интерфейса:
  существует два способа вызова интерфейса блока управляющей последовательности:
  • Заранее определяемый набор параметров: Mini, Standard или Maximum.
  • Набор параметров, определяемый пользователем (от V5.0 и выше). Для гибкой адаптации к требованиям решаемой задачи.
• Исчерпывающий набор диагностических функций:
  позволяют выделять шаг, на котором возникает сбой в выполнении программы, или формировать соответствующее сообщение. Единая концепция построения систем диагностики SIMATIC позволяет использовать в системах диагностики пакеты ProTool и ProAgent, позволяющие выводить на панели оператора SIMATIC текстовые сообщения о сбоях, а также перечень сигналов, вызвавших отказ.
• Расширенный набор функций управления принтером (от V5.1 и выше):
  • установка разрыва страницы после "шага и перехода";
  • настраиваемый разрыв страницы в конце последовательности/ графа;
  • ввод комментария для каждого графа.
• Усовершенствованная структура окна (от V5.1 и выше):
  • информация на интерфейсе блока (параметры и переменные блока);
  • используемые адреса (включая отображение состояний для всех типов данных);
  • перекрестные ссылки для любых точек программы;
  • использование имен из таблицы символов.
• Одновременный выбор нескольких объектов с использованием процедур Windows (от V5.1 и выше):
• функция лассо (выделение необходимых элементов с помощью рамки) с поддержкой операций копирования, удаления и вставки для быстрого копирования и удаления последовательности шагов и переходов;
• выбор элементов с помощью клавиши "Ctrl";
• выбор параллельных структурах, индивидуальных ветвей и графов с помощью функции лассо и их удаление.

Режимы работы

Управляющие последовательности отображаются в виде шагов и переходов между ними. Шаги изображаются прямоугольниками, а переходы линиями. С помощью так называемых "арбитров" (выдержки времени, условия выполнения) в пределах каждого шага задаются необходимые действия. Например, для процесса сверления опускание сверла будет шагом, а включение двигателя - действием.

Переходы описывают условия, при которых возможен переход от одного шага последовательности к другому. Например, для рассматриваемого процесса сверления разрешение выполнения следующего шага может выполняться при достижении сверлом требуемой позиции.

Путем связывания и мониторинга условий может быть определен переход к соответствующему шагу управляющей последовательности. Связывание условий может не только разрешить, но и предотвратить переход к очередному шагу, а мониторинг выполнения условий позволяет своевременно выявлять появление ошибок в работе системы. Все условия (переходы, связывание условий и мониторинг их выполнения) могут программироваться на языках LAD или CSF.

S7-PLCSIM

S7-PLCSIM интегрируется в пакет STEP 7 Professional и позволяет получать следующий набор дополнительных функций:

• Тестирование и отладка программ STEP 7 на компьютере, без использования реального программируемого контроллера.
• Тестовые функции для различных способов представления программ S7.

В процессе отладки программ пользователь может использовать удобный набор функций S7-PLCSIM:

• Выбор режима работы:
• непрерывное выполнение программы или
• выполнение 1 цикла программы.
• Отображение содержимого аккумуляторов, блока регистров, стека.
• Интерфейс пользователя для отображения и модификации значений входных и выходных сигналов, флагов, таймеров, счетчиков и блоков данных.
• Фиксация ошибок в организационных блоках.

Режимы работы

S7-PLCSIM имитирует взаимодействие центрального процессора SIMATIC S7 с областью отображения процесса. По аналогии с реальной аппаратурой тестируемая программа загружается в имитируемый центральный процессор и выполняется в нем. Интерфейс S7-PLCSIM позволяет производить обмен данными с другими приложениями Windows. Такой обмен данными базируется на использовании элементов управления ActiveX и позволяет:

• Производить чтение/ запись значений параметров.
• Изменять режимы работы имитируемого центрального процессора. Например, переводить его в режим выполнения одного цикла программы.