西门子模块6ES7222-1BD22-0XA0参数规格

西门子模块6ES7222-1BD22-0XA0参数规格

在S7-200编程中，子程序想必大家都用过，使用子程序可以更好地组织程序结构，便于阅读和调试，也可以缩短程序代码。使用子程序也有一些需要注意的地方，除了子程序在同一周期内被多次调用时，不能使用上升沿、下降沿、定时器和计数器之外，还有子程序中局部变量的特点，在编程多次调用带参数子程序时要特别注意。下面就是前些天热线上遇到的一个Case，非常有代表性，在这里跟大家分享。
E：西门子技术支持。
C：我想问下，200子程序是不是多次调用时会不好使？
E：不会啊，您是不是在子程序里使用了沿指令或者定时器？
C：没有啊，我就编了一句很简单的开关程序，开关闭合，线圈导通，主程序里调用了两次这个子程序，结果个I点闭合了，两个Q点都导通了。
E：（心里活动：看来是和子程序的局部变量有关了，估计客户程序逻辑有问题）那请您描述一下您的子程序吧，我帮您看看。
于是客户描述了一下自己的程序，大致了解了之后告知客户我这边测试下，稍后回复。
客户的程序是这样的：
子程序：是个常见的自保持逻辑，接口参数如红框所示。

图. 01
主程序：调用了两次上面的子程序，实现I0.0和I0.1控制Q0.0的闭合和断开，I0.2和I0.3控制Q0.1的闭合和断开。

图. 02
那么在线测试下程序执行情况，发现果然如客户所描述的，I0.0为1后，Q0.0和Q0.1都为1了。见下图.03所示。而如果闭合I0.2，则Q0.0和Q0.1都断开。

图. 03
为什么会这样呢？我们先明确子程序局部变量的特点。局部变量的变量类型分为四种：IN，IN_OUT，OUT和TEMP，局部变量存储区是在子程序调用时开辟的，子程序调用完成，局部变量占用的存储空间释放。
我们来分析下客户的子程序。
在主程序次调用子程序时，如果I0.0为1，I0.1为0，它们将自身值分别传给输入局部变量#AA和#BB，子程序中程序逻辑执行如下图.04所示。此时局部变量#CC值为1，子程序完成，#CC将值传送到输出参数Q0.0上，使其置1。根据局部变量的特点，子程序次调用完成后，局部变量存储区释放。

图.04

那么当主程序第二次调用该子程序时，开辟临时存储空间，此时的存储空间与次调用时开辟的不一定一致。可是，也有可能由于程序简单，仍然使用次调用时占用的存储空间。如果这种情况发生了，那么次调用时已经将#CC的L0.2置了1，而此值依旧存在，那么第二次调用时输入参数I0.2和I0.3为0，#CC（L0.2）为1，由于客户的子程序逻辑有自保持部分，后L0.2的逻辑结果仍然是1。子程序完成后，#CC将值传送到输出参数Q0.1上，使其置1。就会出现客户反映的那种问题。
那么该如何避免这种情况呢？
大家是否还记得刚刚介绍局部变量参数类型时除了IN,OUT类型外，还有一种类型叫IN_OUT，这种类型的参数是先读入，再写出，这里我们就可以利用它的特点解决上面的问题。
下面对子程序的参数进行修改，将原先的#CC变量类型改为IN_OUT。如下图所示：

图.05
主程序结构不变，如下所示，可以看到由于#CC的类型是IN-OUT，它在子程序块的接口位置也转到了左侧输入侧。

图.06
下面将I0.0置1，其他输入都为0，监控程序状态，如图.07所示，可以看到只有Q0.0为1，Q0.1状态为0。而如果将I0.1置1，Q0.0被复位，Q0.1还是0，这样就符合客户的控制要求了。

图.07
同样，如果只给I0.2置1，那么也只有Q0.1会亮，不会再影响Q0.0。
了解了IN_OUT类型变量的特点，就不难分析以上的结果。因为每次调用子程序时，局部变量#CC都会先去读取输入参数Q0.0或Q0.1的状态，两次调用子程序时，#CC变量使用的同一区域，该区域的值也会在开始被Q点的状态所修改，就不存在两次调用相互影响的情况了。
如果在子程序一开始就添加一条指令，对局部变量#CC进行赋初值（如图.08），也可以避免临时变量区数值不定的问题，您可以尝试测试下。

图.08
在编写200子程序时要特别注意局部变量的特点，一旦出现多次调用不正常的情况，就可以从局部变量的特点出发分析，看看是不是存在隐患。善加利用IN_OUT变量也许可以解决许多问题。

微机联锁系统中，一般是将联锁置于上位机中，这样安全性、可靠性得不到保障。文中用西门子 S7-400HPLC完成联锁功能，构成PROFIBUS-DP/MPI分布式网络系统，这样整个联锁系统安全可靠。通过介绍DP/MPI网的概念和实现，结合唐山钢铁公司焦化站联锁实例，着重阐明用PLC实现DP/MPI网络，以解决该联锁系统中分布式输入输出等。经现场调试、安装，整个网络运行良好，安全可靠地实现和完成车站信号联锁系统的联锁功能，应用前景很好。
　　车站联锁系统是铁路信号系统中的一个重要组成部分，它的主要任务是控制车站中的信号机和道岔，并且对信号灯状态进行处理和对进路进行选择等。随着铁路信号系统的信息化发展，微机联锁系统必然取代旧式的电气联锁系统。

　　就国内外现状来看，大多采用上、下位机的办法来实现对车站信号的控制;有些微机联锁系统中，下位机主要实现数据的采集、命令发送、数据输出等，而把主要的联锁功能置于上位机，这样一来，上位机负担太重，一旦上位机产生故障，不能保证系统的安全性、可靠性。如果能够将联锁功能块置于下位机，下位机安全性、可靠性比较高，那么整个系统的安全性、可靠性就能够得到有效保证。

　　在以前的微机联锁系统中，用工业控制机作为下位机，实现联锁功能，但不能保证系统冗余，这样就不能保证整个系统的安全性、可靠性。就要不断更新和研究，寻求更完善的、更可靠的硬件、软件环境，以提高系统性能和安全系数。用西门子PLC完成联锁功能，构成PROFIBUS-DP/MPI分布式网络系统，这样整个联锁系统安全可靠。

　　PROFIBUS现场总线技术是随全数字信号系统的发展而产生的，是由德国组织开发的工业现场总线协议标准——PROFIBUS现场总线标准（DIN19254）。

　　PROFIBUS是近年来国际上为流行的现场总线，也是目前数据传输率快的一种现场总线（传输率可达12M波特），在很多领域内广泛应用。它是不依赖于生产厂家的、开放式的现场总线，各种各样的自动化设备均可通过同样的接口交换信息。

　　PROFIBUS-DP（DistributedI/OS-分布系统）是一种经过优化的模块，有比较高的数据传输率，适用于系统和外部设备之间的通信，远程I/O系统尤为适合。它允许高速度周期性的小批量数据通信，适用于对时间要求比较高的自动化场合。

　　笔者将以S7-400HPLC为例，结合其在铁路信号中的应用，探讨实现PROFIBUS-DP/MPI网络系统原理和方法。

PROFIBUS-DP/MPI网的性质和特点

　　PROFIBUS-DP适用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化现场设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理等。

DP网的协议结构

　　PROFIBUS定义了各种数据设备连接的串行现场总线的技术和功能特性，这些数据设备可以从底层（如传感器、执行器层）到中间层（如车间层）广泛分布。

　　PROFIBUS连接的系统由主站和从站组成。主站一般要复杂些;从站为简单的外围设备，典型的从站为传感器、执行器及变送器，它们没有总线控制权，仅对接收到的信息给予回答，或者主站发出请求时回送给主站相应信息。从站只需要协议的一小部分，实现起来非常方便。

　　PROFIBUS协议结构是根据ISO7498，以开放式系统互联网络（Open SystemInterconnection，OSI）作为参考模型，该模型共有7层，PROFIBUS-DP定义了其中的、二层和用户接口。第3到7层未加描述。

　　图1为ISO/OSI参考模型与PROFIBUS体系结构比较。用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能，并详细说明了各种不同PROFIBUS-DP设备的设备行为。物理层采用EIARS-485双绞线或光纤，连接器采用RS-485标准的9针D型插座。数据链路层提供了介质存取控制功能、数据的完整性检查以及传输执行的协议，在PROFIBUS中称第2层为现场总线数据链路（FDL）（包括介质访问存取控制（MAC）子层、现场总线链路控制（FLC）子层、现场总线管理（FMA1/2）子层），采用混合介质存取协议，对应于DIN（E）19245，支持单主或多主系统，主或从设备，大站数为126。它包括主站之间的数据传输的令牌环方式和从站之间的主-从方式。PROFIBUS第7层包括底层接口（LLI）、现场总线信息规范（FMS）和现场总线管理（FMA7）。

图1　ISO/OSI参考模型与PROFIBUS体系结构比较

　　图2为PROFIBUS-DP数据传输示意图，即主站发送请求，访问DP从站，其中包括帧格式;从站收到请求信息后，立即响应主站，并回送响应帧。

图2　PROFIBUS-DP用户数据传输

DP网的性质及特点

　　PROFIBUS—DP采用主从方式和低层的令牌环传递相结合的形式进行通道分配，整个网络可以将总线系统分割成线段，分步建立，段间用中继器连接，每个段可以有32个网络站，整个网络可以达到126个网站。由于大传输速率可达12Mbps，以及其第2层采用SRD（发送并要求回送）功能，使得输入、输出数据可以在一个周期内完成，传输速度提高了，可尽可能地减少总线周期。而在单主站系统中只有一个主站，这种组态提供了短的总线周期。PROFIBUS-DP开放性好，开展性强，灵活性高。

　　用S7-400HPLC构成DP网，由于SIMATICS7V5.2提供有效的系统主持，可实现软件参数化I/O、多功能自诊断，功能模块更易于连接。在S7-400H系统中，CPU之间的同步，由同步模块通过同步光纤连接，在软件和硬件方面都可以实现CPU同步。采用STEP7编程软件进行现场集中控制编程，诊断测试就象采用集中处理单元的集中编程接口时一样。在编程过程中，不需考虑硬件配置，由编程软件实现网络系统组态。

MPI网的性质和特点

　　CPU中用于连接象编程器这样的设备的接口叫多点接口（MPI），这是因为通过这个接口，两个或两个以上的设备可以从两个或两个以上的节点与CPU通讯。也就是说，带有MPI的CPU已经具有连网能力。MPI网络的结构与PROFIBUS-DP网络是相同的，就是说，两种网络遵循的规则和使用部件是相同的。

S7-400HPLC实现的DP/MPI网络系统

　　下面是一个按照上述原理用S7-400HPLC构成的多主站DP/MPI网络的实例。

　　系统结构

　　整个网络系统为一个车站信号的控制，如图3所示。该网络为由两台S7-414HPLC和ET200M组成的分布式结构。PLC通过CP5611卡与上位机通信。其中一台PLC为主站，另一台为热备。

　　ET200M选用西门子IM153-2。IM153-2的作用是连接I/O模板，提供PROFIBUS-DP连接;输入模块选用SM321DI32×DC24V，共需要18个模块，主模块9个，备用9个。输出模块用SM322DO32×24V，共用8个，主模块4个，备用4个。输入、输出模块都是通过DP连接。3台上位机，都是通过CP5611与PLC的CPU相连。两个CPU之间通过同步光纤连接。

用户界面

　　每台PLC都通过CPU模块上的MPI集中编程接口和配置有MPI接口的PC机相连。我们采用西门子的CP5611与PLC的CPU相连。PC机中配置SIMATICSTEP7V5.2编程软件。

　　由于是冗余系统，还需要安装西门子的冗余软件，才能做到PLC的两个CPU之间同步。3台上位机中，其中两台是操作员用的监控机，另一台为维修机。在整个系统中，上位机之间可以互相通讯，也可以与PLC之间通讯。每台PC机都要安装CP5611驱动软件，才能完成功能。

　　程序结构

　　系统组态及参数设置
　　由SIMATICSTEP7V5.2编程软件，进入硬件组态状态，对各台PLC进行网络参数设置。建立Pro2ject，如取名为C：\swjtu，在该文件下选择网络Subnet为PROFIBUS，站名为SIMATIC414HStation，进行硬件组态。是建立各站在网络的地址。后组态3个PG/PC站，在选项窗口中选中CP5611，并分配地址，主编程站地址为0，其余两个只要地址不相同即可。

　　程序结构
　　西门子SIMATICS7-400HPLC的编程器STEP7可运行在PC机的bbbbbbs环境下，界面友好，提供了梯形图、语句表和块图3种形式的编程、调试、诊断等功能。本实例采用模块化程序结构，程序由几大功能块组成，每个功能块完成一系列的控制逻辑，放置在组织块OB1中的指令决定控制程序的各功能块的执行。本例zhonggong能块FC1是微机联锁命令处理程序，FC2是进路处理程序，FC3，FC4是微机联锁状态处理程序，FC5是常量定义，FC6是信号输出处理，FC7是道岔输出处理，FC8是信号采集。程序结构框图如图4所示。功能块为多层次调用，FC1在调用其他功能块，比如FC1调用FC9，FC9调用FC10，FC10调用FC11、FC12、FC13、FC14等。在STEP7中，允许功能块调用多为16层。

　　图3为应用于唐山钢铁集团公司焦化厂火车站的微机联锁系统的PROFIBUS-DP/MPI网络原理框图。3台监控机为监控层，PLC为联锁层，I/O为控制层。车站联锁系统主要由联锁以及信号、道岔、区段和进路的动作建立。本例中，以车站微机联锁的控制过程说明PROFIBUS-DP网络的实践应用。
 

图3　网络系统结构图

　　进路控制过程包括进路建立、进路解锁。进路建立包括进路选择、道岔控制、进路锁闭、信号控制，进路解锁就是对已建立的进路、道岔进行的进路锁闭，进路解锁包括取消进路、人工解锁、正常解锁、中途折返解锁、故障解锁。
 

图4　程序结构框图

　　在组织块OB1中，先调用FC1对联锁命令进行处理，其中包括进路处理、道岔处理、信号处理，调用FC2对进路进行处理，调用功能块FC1、FC2对联锁状态进行处理，再调用功能块FC6、FC7、FC8对数据进行输入输出处理。以功能块FC1命令处理程序为例，说明其功能调用过程。功能块FC1先调用 FC10进行进路选择，调用FC11、FC12、FC13等，对其他命令进行处理。



　　从实际应用来看，整个网络运行良好，网络结构简单，技术性能稳定。实践证明，PROFIBUS-DP网构成的灵活实用分布式网络在铁路系统有良好的应用前景。