Организация работы в адресном пространстве контроллера
МДК.04.02. Теоретические основы разработки и моделирования отдельных несложных модулей и мехатронных систем.
Раздел 3. Программирование ПЛК.
Тема 1. Особенности современных программируемых логических контроллеров
Лекция №02
Организация программируемых контроллеров S7.
Содержание
1. Организация памяти CPU
2. Принципы адресации
3. Организация работы в адресном пространстве контроллера
Контрольные вопросы
Литература
Вопросы для самостоятельного изучения
Преподаватель_____________________ Г.В. Лунина
Организация памяти CPU
Основу ПЛК представляет CPU, который содержит три области памяти для обработки программ пользователя:
¾ загрузочная память используется для программ пользователя без назначений символьных адресов или комментариев (они остаются в памяти устройства программирования);
¾ рабочая память содержит части программы S7, которые являются важными для выполнения пользовательской программы. Программа выполняется только в областях рабочей и системной памяти;
¾ системная память содержит элементы памяти, предоставляемые каждым CPU программе пользователя, такие как таблицы входов и выходов таблицы образа процесса, меркеры, таймеры и счетчики. Системная память содержит также стек блоков и стек прерываний.
Системная память CPU содержит следующие адресные области:
¾ входы (I) – это "отображение процесса по входам" дискретных входных модулей;
|
|
|
¾ выходы (Q) – это "отображение процесса по выходам" дискретных исходных модулей;
¾ меркеры (M) – это некоторые промежуточные состояния, которые должны быть доступны из любой точки программы;
¾ таймеры (Т) сохраняют информацию, которая определяет параметры времени для функций ожидания и мониторинга;
¾ счетчики (С) сохраняют информацию для функции прямого и обратного счета.
¾ временные локальные данные (L) используются в качестве динамических промежуточных буферов при обработке блоков. L-стек динамично занимается и освобождается CPU при выполнении программы.
В системной памяти сохраняются также буферы данных для коммуникационных задач и системных сообщений (буферы диагностики). Размеры этих буферов данных, как и размеры областей хранения отображения процесса по входам и выходам, в новых центральных процессорах для S7-400 может определять пользователь.
Принципы адресации
Каждый слот с установленным модулем имеет фиксированный адрес в S7-станции. Адрес состоит из номера монтажной стойки и номера слота. Если модуль содержит интерфейсные платы, каждая из них также описывается адресом. Каждый дискретный или аналоговый сигнал в системе имеет свой собственный уникальный адрес.
|
|
|
Начальный адрес модуля.
Каждый модуль ввода-вывода имеет начальный адрес, который определяет позицию в области логических адресов (область I/O-адресов). Адресное пространство входов-выходов начинается из адреса 0 и заканчивается некоторым значением, которое отвечает верхней границе, определяемой типом CPU.
В случае дискретных модулей отдельные сигналы (биты) собираются в группы по 8 бит, т.е. в байты. Эти байты имеют соответствующие адреса 0, 1, 2 и 3. Адресация байтов начинается с начального адреса модуля.
В аналоговых модулях каждый из аналоговых каналов, которые передают сигналы в виде напряжения или тока, занимает 2 байта, т.е. слово, которое обозначается символом W. Аналоговые модули, в зависимости от конструкции, имеют 2, 4, 8 и 16 каналов. При этом каждый модуль, соответственно, будет занимать 4, 8, 16 или 32 байта адресного пространства.
При включении питания CPU устанавливает начальный адрес каждого модуля в зависимости от типа модуля, номера слота и номера стойки. Значения адресов можно увидеть в таблице конфигурации.
Принцип адресации распределенной периферии.
|
|
|
Распределенные I/O модули также имеют "географические адреса", которые определяются адресом системы ведущего DP-устройства и номером ведомой станции (вместо номера стойки).
Модули распределенной периферии (станции) резервируют соответствующие номера байтов в области I/O-адресов. При этом адреса централизованных модулей и распределенных I/O не должны перекрываться.
MPI-адресация.
Модули, которые являются узлами в MPI-сети (CPU, FM или CP), имеют MPI-адрес. Этот адрес играет решающую роль для связи с программаторами PG, HMI-устройствами и для обмена глобальными данными.
Необходимо учитывать следующую особенность: адреса MPI для функциональных модулей и коммуникационных процессоров в S7-300 определяются центральным процессором автоматически следующим алгоритмом:
¾ первый СР или первый FM после CPU ð (MPI-адрес CPU + 1);
¾ второй СР или второй FM после CPU ð (MPI-Адрес CPU + 2).
Организация работы в адресном пространстве контроллера
Адресное пространство каждого программируемого контроллера содержит в себе:
¾ области периферийных входов и выходов (PI и PQ, соответственно);
¾ области отображения процесса по входу (І) и по выходу (Q);
¾ область меркеров (М);
|
|
|
¾ области таймеров (Т) и счетчиков (С);
¾ область L-стека.
В SIMATIC S7 каждый модуль может иметь две области адресов:
¾ область данных пользователя, в который может быть применена непосредственная адресация с помощью операторов LOAD и TRANSFER;
¾ область системных данных для записи данных передачи.
Область данных пользователя
Объем данных пользователя определяется типом процессорного модуля. Адресация в этой области всегда начинается с байта 0.
Свойства данных пользователя в модуле также зависят от типа модуля. Для сигнальных модулей данные являются дискретными или аналоговыми входными/выходными сигналами. Для других модулей это могут быть данные о состояниях (статусы).
В станциях S7 последовательность адресов для цифровых модулей начинается с 0 и продолжается не более чем до 68 (18-й слот). Следует учесть, что адрес 0 назначается тому слоту, в который установлен первый цифровой модуль.
Каждый канал цифрового модуля представляется одним битом. Каждый бит резервируется за отдельным входом. Адрес каждого бита определяется автоматически. Для этого система фиксирует номер слота с первым цифровым модулем, с которого начинается адресация, и определяет тип модуля. Если модуль имеет 32 канала, то ему назначается адресное поле от І 0.0 до І 3.7 (четыре байта). Следующий модуль будет иметь адресное поле от І 4.0 до І 7.7 и т.д.
Пример. Пусть модуль цифрового ввода с 32 каналами (4 байта), установлен в слоте 14. Если первый цифровой модуль был установлен в слоте 4 (слоты 1 и 2 заняты блоком питания, а слот 3 - процессорным модулем), то начальной адрес модуля в слоте 14 по умолчанию равняется:
(14-3) * 4 = 44.
Адреса каналов в модуле автоматически устанавливаются сверху вниз, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1 - Пример назначения адресов для каналов модуля цифрового ввода, который имеет начальный адрес 44
Последовательность адресов по умолчанию для аналоговых модулей начинается из адреса 512 и заканчивается адресом 1600 (максимум).
Учитывая то, что аналоговый модуль может иметь 2, 4, 8 и 16 каналов, а для каждого канала нужно два байта, то для расчета адреса аналогового модуля по умолчанию необходимо перемножить количество каналов модуля на 2 и прибавить 512.
Пример. Пусть в стойку установлено три модуля аналогового ввода. Первый имеет 8 каналов, второй - 4 канала. Тогда начальные адреса модулей равны:
Модуль АІ 8 ´ 14 bіt 512;
Модуль АІ 4 ´ 13 bіt (8 ´ 2)+512=528;
Модуль АІ 2 ´ 15 bіt (12 ´ 2)+512=536.
Для каждого канала аналогового модуля предусмотрен формат вывода информации словами (W). Поэтому адреса отдельных каналов ввода (І) и вывода (Q) увеличиваются на два байта. На рисунке 2, в качестве примера, показано распределение адресов каналов модуля вывода с начальным адресом 832.
Рисунок 2 - Адреса каналов модуля аналогового вывода (пример)
Область системных данных
В области системной памяти CPU располагаются меркеры. Меркеры могут рассматриваться как дополнительные "пусковые реле" контроллера. Число меркеров зависит от типа избранного CPU.
Меркеры используются для хранения промежуточных результатов, которые могут понадобиться в других блоках. К промежуточным результатам относятся:
¾ временные локальные данные, которые возможно понадобятся во всех блоках, но устанавливаются только в процессе текущего вызова блока;
¾ статические локальные данные, которые необходимы только в функциональных блоках, но являются действительными для многих вызовов блоков.
Многие процедуры в контроллере требуют периодического сигнала. Такие сигналы могут быть получены с помощью таймеров, таймерных прерываний или просто с использованием тактовых меркеров. Тактовые меркеры – это биты, состояния которых меняются периодически с отношением сигнал/пауза, равным 1:1. Такие биты, объединенные в байт, обеспечивают фиксированные частоты периодических колебаний (рис. 4).
Рисунок 4 – Пример создания байта тактовых меркеров
Контрольные вопросы.
1. Какие области памяти для обработки программ пользователя содержит CPU?
2. Какие адресные области содержит системная память CPU?
3. Как задается начальный адрес модуля?
4. Как задается MPI-адресация?
5. Что содержит адресное пространство программируемого контроллера?
6. Что такое меркеры?
Литература
1. Программирование с помощью STEP 7 V5.3. Руководство A5E00261405-01. Редакция 01/2004. 602 с., ил.
2. Цифровые системы управления и обработки информации. Модуль 1. Современные комплексы программирования ПЛК. Конспект лекций. Сост. А.А. Сердюк. – Краматорск: ДГМА, 2007 – 84 с.
3. Цифровые системы управления и обработки информации. Модуль 2. Конфигурирование и программирование систем автоматизации SIMATIC. Конспект лекций. Сост. А.А. Сердюк. - Краматорск: ДГМА, 2008 - 217 с.
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 53; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!