西門子幾種常見PLC的程序結構及其特點

1．某些國外的小型PLC的程序結構

　　這些PLC的用戶程序由主程序、子程序和中斷程序組成。在每一個掃描循環周期，CPU都要調用一次主程序。主程序可以調用子程序，小型控制系統可以只有主程序。中斷程序用于快速響應中斷事件。在中斷事件發生時，CPU將停止執行當時正在處理的程序或任務，去執行用戶編寫的中斷程序。執行完中斷程序后，繼續執行被暫停執行的程序或任務。它們的子程序和中斷程序沒有局部變量，子程序沒有輸入、輸出參數。

2．西門子的S7-200的程序結構

　　過程映像輸入/輸出（I/Q）、變量存儲器V、內部存儲器位M、定時器T、計數器C等屬于全局變量。S7-200的程序組織單元(ProgramOrganizationalUnit，簡稱為POU)包括主程序、子程序和中斷程序。每個POU均有自己的64字節局部變量，局部變量只能在它所在的POU中使用。與此相反，全局變量可以在各POU中使用。

　　下面是子程序可以使用的局部變量：

　　1)TEMP(臨時變量)是暫時保存在局部數據區中的變量。只有在執行該POU時，定義的臨時變量才被使用，POU執行完后，不再保存臨時變量的數值。

　　2)IN是由調用它的POU提供的輸入參數。

　　3)OUT是返回給調用它的POU的輸出參數(子程序的執行結果)。

　　4)IN_OUT是輸入_輸出參數，其初始值由調用它的POU傳送給子程序，并用同一變量將子程序的執行結果返回給調用它的POU。

　　主程序和中斷程序的局部變量中只有臨時變量TEMP。

　　具有輸入、輸出參數和局部變量的子程序易于實現結構化編程，對于長期生產同類設備或生產線的廠家尤為有用。這些廠家的編程人員為設備的各組件或工藝功能編寫了大量的通用的子程序。即使不知道子程序的內部代碼，只要知道子程序的功能和輸入、輸出參數的意義，就可以通過程序之間的調用快速“組裝”出滿足不同用戶要求的控制程序。就好像用數字集成電路芯片組成復雜的數字電路一樣。

　　子程序如果沒有輸入、輸出參數，它和調用它的程序之間沒有清晰的接口，很難實現結構化編程。

　　子程序如果沒有局部變量，它和調用它的程序之間只能通過全局變量來交換數據，子程序內部也只能使用全局變量。將子程序和中斷程序移植到別的項目時，需要重新統一安排它們使用的全局變量，以保證不會出現地址沖突。當程序很復雜，子程序和中斷程序很多時，這種重新分配地址的工作量非常大。

　　如果子程序和中斷程序有局部變量，并且它們內部只使用局部變量，不使用全局變量，因為與其他POU沒有地址沖突，不需作任何改動，就可以將子程序移植到別的項目中去。

3．西門子的S7-300/400的程序結構

　　S7-300/400將子程序分為功能（Function，或稱為函數）和功能塊（FunctionBlock）。

　　S7-300/400的功能與S7-200的子程序基本上相同。它們均有輸入、輸出參數和臨時變量，功能的局部數據中的返回值實際上屬于輸出參數。它們沒有的存儲區，功能執行結束后，不再保存臨時變量中的數據。

　　可以用全局變量來保存那些在功能執行結束后需要保存的數據，但是會影響到功能的可移植性。

　　功能塊是用戶編寫的有自己的存儲區（即背景數據塊）的程序塊，功能塊的輸入、輸出參數和靜態變量存放在的背景數據塊中，臨時變量存儲在局部數據堆棧中。每次調用功能塊時，都要一個背景數據塊。功能塊執行完后，背景數據塊中的數據不會丟失，但是不會保存局部數據堆棧中的數據。

　　功能塊采用了類似于C++的封裝的概念，將程序和數據封裝在一起，具有很好的可移植性。

　　S7-300/400的共享數據塊可供所有的邏輯塊使用。

4．IEC61131-3的程序結構

　　IEC61131-3是PLC的編程語言標準。IEC61131-3是世界上di一個，也是至今為止wei一的工業控制領域的編程語言標準。IEC

　　61131-3有三種POU：程序、功能塊和功能。

　　功能是有多個輸入參數和一個輸出參數（返回值）的POU，返回值的名稱與功能的名稱相同，需要定義返回值的數據類型。調用具

　　有相同輸入值的功能總是返回相同的結果。功能可以調用其他功能，但是不能調用功能塊或程序。功能可定義的局部變量有VAR和VAR_INPUT。

　　功能塊是有多個輸入/輸出參數和內部存儲單元的POU，功能塊的輸出參數值與其內部存儲單元的值有關。功能塊可以調用其他功能

　　塊或功能，但是不能調用程序。

　　在調用功能塊之前，必須在要調用功能塊的POU中為每次調用聲明功能塊的實例，操作系統將為每次調用分配功能塊的存儲區

　　（類似于S7-300/400的背景數據塊）。

　　功能因為沒有內部存儲區，調用時不需要實例化。

　　程序的行為和用途類似于功能塊，程序具有輸入和輸出參數，而且可以具有內部存儲區。程序通常包含有對功能和功能塊的調用。

　　IEC61131-3定義了若干標準的功能和功能塊。

5．S7-300/400與IEC61131-3程序結構的區別

　　1）S7-300/400的功能可以有多個輸出參數，返回值也屬于輸出參數。IEC61131-3的功能只有一個返回值。

　　2）IEC61131-3的功能塊用于保存局部變量的存儲區是在聲明功能塊的實例時分配的，它對用戶是不透明的，其他POU不能直接訪問該存儲區。

　　S7-300/400的功能塊的局部變量（不包括臨時變量）保存在它的背景數據塊中。其他POU可以訪問背景數據塊中的變量。如果需要多次調用同一個功能塊來控制同一類型的被控對象，每次調用都需要一個背景數據塊，但是這些背景數據塊中的變量又很少，這樣在項目中就出現了大量的背景數據塊。可以使用多重背景數據塊來減少背景數據塊的數量。但是需要增加一個用來管理多重背景的功能塊。

　　3）S7-300/400的功能塊的局部變量有臨時變量和靜態變量，IEC61131-3的功能塊的內部變量Var相當于S7-300/400的靜態變量。

　　4）S7-300/400將數據區劃分為數據塊來使用，數據塊的大小與數據塊中定義的變量的數據類型和變量的個數有關。IEC61131-3沒有數據塊的概念。