徐春鵬，王 海（通訊作者），邸寒旭

（沈陽(yáng)理工大學(xué) 遼寧 沈陽(yáng) 110159）

1 引言

S7-1200在以太網(wǎng)及PROFINET方面和編程的靈活性等方面的優(yōu)點(diǎn)，正在取代S7-200。學(xué)校的教材及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及時(shí)調(diào)整，引進(jìn)了S7-1200。在用S7-1200的程序替代原S7-200中的程序，看似簡(jiǎn)單的移植工作，出現(xiàn)問(wèn)題，程序出現(xiàn)了異常，這無(wú)法解釋。程序涉及的指令并不多，主要是定時(shí)器，問(wèn)題應(yīng)該出現(xiàn)在對(duì)定時(shí)器特性的認(rèn)識(shí)。為使問(wèn)題簡(jiǎn)化，將程序提煉如圖1所示，自復(fù)位定時(shí)器產(chǎn)生脈沖程序[1]。

圖1 S7-200中的原程序

M10.0為啟動(dòng)信號(hào)，閉合后定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到設(shè)定值5s后執(zhí)行記數(shù)器加1，在下一個(gè)掃描周期T37線圈斷電，重新計(jì)時(shí)。即5s發(fā)1個(gè)脈沖給計(jì)數(shù)器。移植后的程序如圖2所示，定時(shí)器時(shí)間到后，觀察較長(zhǎng)時(shí)間并不計(jì)數(shù)。

2 分析調(diào)試過(guò)程

S7 PLC的定時(shí)器在什么時(shí)刻更新是問(wèn)題所在。首先，明確S7-200的更新過(guò)程，S7-200中10 ms分辨率的定時(shí)器按以下規(guī)律刷新：定時(shí)器位和當(dāng)前值在每個(gè)程序掃描周期的開(kāi)始刷新。定時(shí)器位和當(dāng)前值在整個(gè)掃描周期過(guò)程中為常數(shù)。在每個(gè)掃描周期的開(kāi)始會(huì)將一個(gè)掃描累計(jì)的時(shí)間間隔加到定時(shí)器的當(dāng)前值上[2]。

根據(jù)實(shí)際情況分析，對(duì)定時(shí)器的更新沒(méi)有發(fā)生在由程序1到程序2的中間階段。不妨將兩句程序互換位置，如圖2所示，長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)觀察，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)正常無(wú)誤。為說(shuō)明清楚問(wèn)題，如圖3所示，將PLC的掃描過(guò)程分為如下四個(gè)階段：A是在程序段1之前和程序段2之后的時(shí)間片，這里包括了可能的I/O刷新和通訊處理等；B階段為處理程序段1的時(shí)間；C為程序段1和程序段2之間的時(shí)間片，由于之間沒(méi)有內(nèi)容，這里暫時(shí)無(wú)；D處理程序段2的時(shí)間。一個(gè)掃描周期由A、B、C、D四段組成。

此例說(shuō)明定時(shí)器的狀態(tài)是在AUB階段，而不是CUD階段（當(dāng)前程序行處理時(shí)）更新的。否則先復(fù)位定時(shí)器，不能計(jì)數(shù)。

為觀測(cè)清楚更新是否相對(duì)于掃描階段是隨機(jī)的，加大兩句程序的執(zhí)行間隔，即在C階段插入盡量大的運(yùn)算時(shí)間[3]，定義為FC，如果定時(shí)器是隨機(jī)更新，一定會(huì)有正在執(zhí)行兩句程序之間（C階段）觸發(fā)定時(shí)器的時(shí)候，即計(jì)數(shù)值會(huì)缺少。

圖2 S7-1200中的實(shí)驗(yàn)程序

圖3 程序執(zhí)行的階段

將上述的FC塊，插入在兩句程序之間，目的是增加圖中C階段的時(shí)間片比例。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間觀察，發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的值有明顯的丟失，說(shuō)明有在C階段更新的可能。

問(wèn)題很清楚，定時(shí)器是獨(dú)立于用戶程序，獨(dú)自更新的。T.Q被隨時(shí)改寫(xiě)。重復(fù)出現(xiàn)T.Q則引起程序的不確定性。為了安全必須使用統(tǒng)一規(guī)范，提出處理方法T.Q接到輸出上，如圖4所示。獨(dú)立于用戶程序的異步功能，以線圈的輸出為標(biāo)志，將其關(guān)聯(lián)到掃描周期，再使用其觸點(diǎn)觸發(fā)計(jì)數(shù)器。

圖4 改進(jìn)的處理

3 結(jié)論

S7-1200定時(shí)器的使用存在陷阱，當(dāng)兩次訪問(wèn)觸點(diǎn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)不確定性，必須接輸出，才可達(dá)到與S7-200相同的效果和可靠執(zhí)行。在此例中，PLCSIM與連接實(shí)際PLC的結(jié)果不符合，由其忽略了自診斷通信等時(shí)間（階段A）造成的，提醒讀者注意。相信該工作為工程技術(shù)人員在實(shí)際工作中遇到的奇怪異常情況提供解釋，避免錯(cuò)誤的發(fā)生。