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CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態(tài)或數據，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規(guī)定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。

　　CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是PLC*的組成單元。

　　在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。

　　CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，IO數量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。

　　西門子PLC模塊 I/O模塊

　　PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。

　　常用的I/O分類如下：

　　開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。

　　模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

　　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。

　　按I/O點數確定模塊規(guī)格及數量，I/O模塊可多可少，但其數受CPU所能管理的基本配置的能力，即受的底板或機架槽數限制。

　　西門子PLC模塊電源模塊

　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。

　　西門子PLC模塊底板或機架

　　大多數模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。

　　西門子PLC模塊系統(tǒng)的其它設備

　　7.1 編程設備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護*的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機。

　　7.2 人機界面：簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普及。

• 電源模塊 PM1207

  　　? 為 SIMATIC S7-1200 提供電源 ? 為 S7-1200 設計 ? 輸入 120/230 V AC，輸出 24 V DC/2.5 A

  　　? 在調試及實際運行期間用于程序的模塊 ? 8 或 14 個輸入 ? 輸入狀態(tài)選擇開關 ? 2 路模擬量輸入模擬器 ? 1217C 模擬器，14 輸入通道，其中 10 通道為 24V 直流輸入， 4 通道為 1.5V 差分輸入開關

  　　存儲卡可以組態(tài)為多種形式 ? 程序卡 — 將存儲卡作為 CPU 的外部裝載存儲器，可以提供一個 更大的裝載存儲區(qū)。 ? 傳送卡 — 一個程序到一個或多個 CPU 的內部裝載存儲區(qū)而 不必使用 STEP 7 Basic 編程。 ? 固件更新卡—更新 S7-1200 CPU 固件版本（對 V3.0 及之后的版 本不適用）

• ? 能夠以線型、樹型或星型拓撲結構，將 SIMATIC S7-1200 連接到 工業(yè)以太網 ? 多達 3 個用于連接的節(jié)點 ? 簡單、節(jié)省空間地安裝到 SIMATIC S7-1200 安裝導軌 ? 低成本的解決方案，實現小的、本地以太網連接 ? 堅固耐用、工業(yè)的具有 RJ45 連接器的節(jié)點連接 ? 通過設備上 LED 燈實現簡單、快速的狀態(tài)顯示 ? 集成的 autocrossover 功能允許使用非交叉連接電纜

  　　C 1277 是一款應用于 SIMATIC S7-1200 的結構緊湊和模塊化設 計的工業(yè)以太網交換機，能夠被用來 SIMATIC 以太網接口以 便實現與操作員面板，編程設備，其他控制器，或者辦公的同 步通信。

  　　C 1277 和 SIMATIC S7-1200 控制器可以低成本實現簡單的自動 化網絡。

  　　亮點： ? 緊湊設計； 堅固的塑料外殼包含： － 用于連接到工業(yè)以太網的 4 個 RJ45 插口 － 用于連接頂部的外部 24 V 直流電源的 3 極式端子排 － LED，用于工業(yè)以太網端口的斷和狀態(tài)顯示 ? SIMATIC S7-1200 以太網接口的可實現編程設備，操作控制， 更多以太網節(jié)點的附加連接 ? ，工業(yè)的式連接 ? 相比于使用外部網絡組件，了裝配成本和安裝空間 ? 模塊可被替換而不需要編程設備 ? 無風扇因而低的設計 ? 應用自檢測（autosensing）和交叉自適應（autocrossover）功 能實現數據傳輸速率的自動檢測 ? C 1277 緊湊型交換機模塊是一個非托管交換機，不需要進行 組態(tài)配置。

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在S7-CPU中使用嵌套程序需要注意什么，如何使用？

    回答：S7-CPU支持嵌套程序，但對于不同的CPU類型，在使用時需要注意一些問題。

    1.不同的CPU類型，支持的嵌套程序深度不同，用戶可在CPU的技術數據中查到此參數，以6ES7315-2AG10-0AB0為例。

    圖1：CPU的嵌套深度參數

    2.用戶可以按照如下方式使用嵌套功能：

    a)在某個優(yōu)先級組織塊中調用多個嵌套FC/FB。例如，在OB1（優(yōu)先級為1）調用FC1，FC1中調用FC2，FC2中調用FC3，等等，一直到FC7，與OB1共8層深度。如果在FC7中又調用了FC8，此時會導致CPU停機，在CPU在線信息界面中可查看到此情況，如圖2所示。用戶也可在OB35（優(yōu)先級為12）調用FC11，FC11中調用FC12，FC12中調用FC13，等等，一直到FC17。

    圖2：嵌套調用

    b)在某個優(yōu)先級中調用某個FC，此FC多次調用自身。例如，在OB1（優(yōu)先級為1）調用FC1，FC1中仍然調用FC1，用戶在FC1的程序中必須編程累計FC1被調用的次數，如果達到了7次，則需要從FC1中跳出調用（此方法即為軟件行業(yè)廣泛應用的遞歸編程方法）。如果在FC1調用自身次數超出了CPU允許的嵌套深度，此時會導致CPU停機。

    3.當用戶在使用嵌套功能時，可能出現幾種錯誤：

    a)Thenestingdepthofblockcalls(U-Stack)istoohigh（嵌套深度太高）。例如：

    ?用戶在某個優(yōu)先級（如OB1）中調用嵌套程序深度超出所使用CPU支持深度，如第2節(jié)(a)部分所描述。

    ?用戶在某個優(yōu)先級（如OB1）中調用嵌套程序深度超出所使用CPU支持深度，如第2節(jié)(b)部分所描述。

    此時CPU將報16#4575錯，如圖3所示：

    圖3：同步錯誤嵌套1

    b)Thenestingdepthofsynchronouserrorsistoohigh（同步錯誤嵌套深度太高）。例如：

    ?用戶在OB1中使用LDB1.DBB0語句（CPU中并未下載DB1），

    ?此時CPU出現編程錯誤，將調用OB121。

    ?如果用戶在下載的OB121中又使用了LDB1.DBB0指令，將導致CPU停機

    此時CPU將報16#4573錯，如圖4所示：

    圖4：同步錯誤嵌套2

    c)Errorduringallocationoflocaldata(分配本地數據錯誤)。對于S7-CPU每個優(yōu)先級都有對本地數據大小的限制，如果用戶使用的范圍超出了此限制，CPU將出現錯誤。以6ES7315-2AG10-0AB0為例，其每個優(yōu)先級下的本地數據大小為512BYTE。如下錯誤使用都可能導致此錯誤：

    ?OB1調用FC1，FC1中定義的localdata（TEMP數據類型）與OB1中定義的localdata（TEMP數據類型）總和超出了CPU對此優(yōu)先級分配的localdata數量。

    ?OB1中嵌套調用多個FC，這些FC使用的localdata與OB1中定義的localdata（TEMP數據類型）總和超過了分配給此優(yōu)先級的localdata數量。

    此時CPU將報16#3576錯，如圖5所示：

    圖5：分配本地數據錯誤

    ?對于S7-400CPU，用戶可以在硬件配置中調節(jié)每個優(yōu)先級下的本地數據大小，以6ES7412-2XG04-0AB0為例，如圖6所示：

    圖6：分配本地數據

    4.當用戶在使用嵌套功能出現錯誤時，對于支持OB88的CPU（例如S7-400CPU），可用通過下載OB88來防止CPU停機，此時CPU將處于SF狀態(tài)，但OB88不可以再出現嵌套使用錯誤，否則CPU將進入停機狀態(tài)。對于不支持OB88的CPU（例如S7-300CPU），當出現嵌套調用錯誤時，無法避免CPU進入停機狀態(tài)。

    注意：本文中主要以OB1為例說明嵌套調用，在實際使用中，用戶應當注意每個優(yōu)先級下對嵌套調用的注意事項。