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追求，追求精確
要通過“嚴格”的檢驗程序，以可編程控制器（PLC）產品為例，在整個生產過程中針對該類產品的質量檢測節(jié)點就超過20個。視覺檢測是數(shù)字化工廠*的質量檢測方法，相機會拍下產品的圖像與Teamcenter數(shù)據(jù)平臺中的正確圖像作比對，一點小小的瑕疵都逃不過SIMATIC IT品質管理模塊的“眼睛”。對比傳統(tǒng)制造企業(yè)的人工抽檢，這顯然要可靠又快速得多。”
1. 提出問題
圖1
問題1：M10.2能否被置位？
圖2
問題2：S_CU計數(shù)有無問題，M6.2能否被置位?
先來了解一下都有哪幾個計時器，以及它們的特性如何
圖3
2. 計時器描述
從以圖3可以看出5個計時器的基本特性，可以簡單的從中挑選與控制工藝相符合的計時器使用，如果想了解計時器的詳細信息，可以選擇計時器，并按F1看幫助信息中的具體邏輯圖。
以計時器SD為例，參見圖4
圖4
我們從中可以知道，當觸發(fā)端S的信號為上升沿時，觸發(fā)計時器開始運行，時間結束后計時器輸出端為1，S信號為下降沿時，計時器輸出端為0
那么根據(jù)此情況，以圖1為例，咱們可以把剛才的梯形圖程序通過時序圖表示如下圖5
其中a,b之間是在掃描此段程序兩個周期之間的間隙。
圖5
3. 計時器與循環(huán)程序的關系
經過分析，可以看出，M10.2(S)是可以被置位的，那為什么沒有看見其被置位呢？
大家注意，這里t的時間是8s，我們知道，一個程序的掃描周期很短，可能才十幾----幾十毫秒，在線時候可以監(jiān)控到Scan Cycle Time。如圖6
圖6
那這個時間不是遠遠超過了掃描周期么？
我們又知道，如果程序掃描周期大于大掃描周期監(jiān)控時間Scan Cycle Monitoring Time，那么將會觸發(fā)中斷，甚至造成CPU進入STOP狀態(tài)。
其實，計時器的執(zhí)行是異步于OB1循環(huán)掃描的，只要計時器運行后，在每一周期掃描到計時器的觸發(fā)端S信號如果為1，那么計時器就將在此周期繼續(xù)計時。因此，它對于大周期監(jiān)控時間并沒有太大的影響，只是調用語句時占用了少許us的時間。
怎么來驗證這個說法呢？就是說計時器的執(zhí)行并不同步于OB1程序掃描周期。
1，可以在程序中加入若干SFC47增大程序掃描周期（保證小于Scan Cycle Monitoring Time），通過監(jiān)控計時器的時間，可以看出，計時器的時間是跳躍式的變化的，也就是說，也就是說，當程序掃描完計時器，繼續(xù)往下進行時，計時器滿足觸發(fā)條件進行計時，此周期往后的計時是一直在進行的。
2，可以通過在中斷來證明
3，通過程序死循環(huán)監(jiān)視計時證明
4，通過多個計時器監(jiān)視時間來證明等等各種方法
那說明了是異步的有何作用呢？
說明了剛才咱們分析程序所作的時序圖有一定的問題，因為咱們的分析是按照程序一步步往下進行的，相當于是同步進行的。而實際在程序執(zhí)行時，掃描周期是比較短的，所以計時器是在其中的某一個周期里計時器計時結束時輸出被置位為1，那么因為這樣，所以對我們編寫程序就會有一定的要求。也就有了下面一個問題
4. 計時器動作的時刻
計時器的輸出端是什么時候被置位呢，什么時候起作用呢，比如
？
是等到重新掃描到計時器塊，計時器執(zhí)行完畢才置位，還是不用重新掃描到計時器？程序中直接掃描的T40節(jié)點，它就已經被置位了呢？
1，我們可以設置OB35的看門狗時間為2000ms, 如圖7
OB35里觸發(fā)計時器T40，
的開點給線圈M6.0，如圖8
OB1里
的開點給線圈M6.1，M6.0開點給線圈M6.2，如圖9
經過試驗，觀察看到，當T40的Timer運行結束后M6.1立刻就被置位了，而M6.0和M6.2會等到再次掃描到OB35，才會被置位。
可得出結論，當計時器T40計時結束時，CPU掃描到
時，它就已經為1了，不需要等到掃描計時器S_ODT(SD)。
圖7
圖8
圖9
2，也可以在OB1里調用多個“wait”代碼讓OB1的掃描周期足夠大，如5s，先調用一個SD T2 1s，然后調用若干“wait”，大概持續(xù)2s，用T2開點觸發(fā)一個線圈如M10.0，再調用若干“wait”，大概1s，然后再調用一個SD T3，可以看出再T3還沒有開始計數(shù)時，M10.0已經被置位了。
計時器在OB30—OB38里呢？
是一樣的。
可以在OB35里使用SD計時器，可以發(fā)現(xiàn)，當程序調用OB35時，計時器開始運行，把OB35執(zhí)行時間和計時器時間設置大些，可以發(fā)現(xiàn)，只要每次在掃描的計時器觸發(fā)端時，條件滿足，計時器就開始運行，直到下一次掃描OB35時再掃描到此條件為止。
可以把計時器時間設置足夠大，當計時未結束前把它的觸發(fā)端變?yōu)?，那么其計時停止，直到再次觸發(fā)。
可以得出計時器的運行只與每次掃描到它的觸發(fā)端有關。掃描完觸發(fā)端后，計時器的運行就與觸發(fā)端無關了，直到下一次再次掃描到此觸發(fā)端。
5. 分析程序
了解了以上的一些基本知識，咱們再來看看剛才圖1中的程序。
一個CPU的掃描周期是可以計算的，根據(jù)不同的配置和數(shù)據(jù)的讀取，可以計算出不同的周期，在PLC運行時，每個周期的大小也是不一樣的，可以大致計算出范圍，可以根據(jù)每條語句來計算程序的執(zhí)行時間，再加上相應的循環(huán)周期檢測點，周期中斷，訪問過程映像區(qū)，通信負載等。這些時間的長短與CPU型號及使用方式有關。
使用PS307 5A，CPU315-2PN/DP (315-2EH13-0AB0 V 2.6.50)為例。以下所有時間都以此配置為標準。
我們把圖1的梯型圖換成語句表來分析指令執(zhí)行的過程。
圖10
一個CPU的掃描周期的計算可以根據(jù)以下幾個過程來進行
圖11
A.操作系統(tǒng)初始化循環(huán)時間監(jiān)視
B.掃描PIO
C.掃描PII
D.執(zhí)行用戶程序，并執(zhí)行程序中定義的操作
E.掃描周期檢測點操作系統(tǒng)時間（周期結束時執(zhí)行掛起的任務，如裝載和刪除塊）
F .CPU返回到周期開始的時間點，并重新開始循環(huán)周期監(jiān)視
在以上的步驟中都是有時間的，雖然很小，但是也占用時間?？梢愿鶕?jù)不同的硬件組態(tài)，參照
CPU Specifications手冊進行計算，
為了便于計算和理解，咱們以理想狀態(tài)來計算。假設CPU周期中的A，B，C，E，F(xiàn)的時間為固定的數(shù)值X us。
只分析程序里的”D” --用戶程序中的命令執(zhí)行。
程序是順序掃描的，從Network 1—3依次進行，
以*個周期開始時來分析，首先掃描Network 1中T3計時器為0，因此閉點使能，T2開始計時（0－8S），但此時掃描T2輸出為0，
因此掃描到Network 2中T2開點不使能，掃描到T3不執(zhí)行，
Network 3中T3開點不使能，M10.2為0。
到此過程[0.4+0.3+2.4+0.3+0.3+2.4+0.3+0.2(或0.9)] us = 6.6 (或7.3) us。
注意：T2一直在累加時間，相當于此時T2計時也到達6.6（或7.7）us。
然后加上剛才的時間X us，那么一個周期可以認為是t=X+6.6 (7.7) us。X大于7 us，可以看出語句的執(zhí)行是在很短的時刻進行，所以大家在編程時常用的每個計時器都會經過若干個程序掃描周期。
因為Timer是異步的，所以T2的時間應該在一個周期里也為t=X+6.6 (7.7) us，那么根據(jù)上面的程序看，因為T2設置為8s，所以應該在大概m=8s/[ X+6.6 (7.7)]us個周期時，T2執(zhí)行完畢。
T2 假設優(yōu)秀情況下，T2執(zhí)行完畢的時刻是在第m個周期內，
A．如果發(fā)生在Network2的T2開點之前，那么掃描到此 T2開點的語句時，T2的輸出變?yōu)?，執(zhí)行下一條語句T2開點就會閉合，T3開始計時。
B．如果T2執(zhí)行完畢的時刻是程序掃描到T2開點語句之后才發(fā)生的，那么因為后面的程序沒有對T2的操作，只有在下一個m+1周期，才能檢測到T2的變化。T3開始計時。
T3開始計時的前提條件是T2開點閉合，假設在第m個周期里，T3開始計時，那么同樣，要經過大概m個周期左右，T3才能執(zhí)行完畢，到此時，已經經過了2m個周期，因為M10.2線圈是由T3開點的閉合信號來置位的，那么現(xiàn)在就來分析一下什么時候可以發(fā)生此動作。
注意：在此例子程序中，在Network1-3中都有對T3的操作
T3 假設在優(yōu)秀情況下，T3執(zhí)行完畢的時刻是在第2m個周期。在第2m周期內
A．如果發(fā)生在Network1的T3閉點之前，那么在程序掃描到T3閉點的時候，T3的輸出值已經變?yōu)?了，閉點變?yōu)殚_點，T2輸出變?yōu)?，往下掃描到Network2的T2開點變?yōu)?，T3的SD輸出也變?yōu)?，繼續(xù)掃描到Network3，T3開點為0，那么M10.2未被置位。
B．如果發(fā)生在Network1的T3閉點之后，Network3的T3開點之前，（則T2是保持為1的），在掃描到T3開點時，T3的輸出值變?yōu)?，T3開點變?yōu)殚]點，M10.2被置位。
C．如果發(fā)生在Network3的T3開點之后，那么在此周期內對m10.2不會產生置位，在下一周期（2m+1）,T3輸出值變?yōu)?了，所以在Network1里T3閉點變?yōu)殚_點，T2輸出變?yōu)?，掃描到Network2里，T2開點變?yōu)?，導致T3輸出值變?yōu)?，掃描到Network3里，T3開點變
1配方術語的含義
配方變量：配方畫面上通過輸入/輸出域顯示配方成分的數(shù)值；
圖1.
配方條目數(shù)值：配方視圖中用于顯示配方成分的數(shù)值，即配方每條數(shù)據(jù)記錄的數(shù)值；
圖2.
激活同步變量”Synchronize tags”： 需要配方條目數(shù)值與配方變量同步變化；
激活變量離線”Tags offline”： 配方變量的數(shù)據(jù)與PLC變量變化不同步；
圖3.
與……同步”Synchronization”： 需要操作單元與PLC提供公共通訊區(qū)，通過“數(shù)據(jù)信箱”區(qū)域指針作為區(qū)域指示器來控制操作單元與PLC之間數(shù)據(jù)記錄的同步傳送，并結合PLC作業(yè)或系統(tǒng)函數(shù)功能完成數(shù)據(jù)記錄的傳送。在操作單元與PLC之間每傳送一個數(shù)據(jù)記錄時，必須復位狀態(tài)字，這樣可防止未經允許的覆蓋數(shù)據(jù)。
圖4.
2配方數(shù)據(jù)記錄的傳送
圖5.
在配方視圖中，從HMI設備的配方存儲器加載配方數(shù)據(jù)記錄，或利用配方視圖的保存按鈕將其保存在HMI設備上的存儲器中。
在配方畫面中，從配方存儲器中將配方數(shù)據(jù)記錄的值加載至配方變量，保存時，將配方變量的值保存到配方存儲器內的一個配方數(shù)據(jù)記錄中。
根據(jù)組態(tài)的不同，配方畫面和PLC之間存在不同的傳送方式。
3根據(jù)操作模式劃分組態(tài)方法
3.1 Teach-in模式
運行時輸入數(shù)據(jù)記錄：要在不干擾當前正在進行的過程的前提下，在HMI設備上嘗試輸入生產數(shù)據(jù)用以獲取有效的數(shù)據(jù)值。 因此，不應將生產數(shù)據(jù)即刻傳送到PLC。
3.1.1組態(tài)步驟
A）新建配方（略）；
B）定義配方的存儲路徑；
C）勾選同步變量與變量離線---配方變量與PLC變量傳送數(shù)據(jù)；
D）添加配方視圖、顯示配方變量的I/O域到配方畫面上。
3.1.2運行結果
圖6.
配方條目數(shù)值與配方畫面的I/O域數(shù)值*，但與PLC變量不同。只有執(zhí)行 
，PLC變量才會刷新。
3.2手動生產
通過配方視圖加載已存在配方的數(shù)據(jù)記錄值，以供在畫面上檢查或更正生產數(shù)據(jù)。
3.2.1組態(tài)步驟
A）創(chuàng)建配方及配方視圖；
B）定義配方的存儲路徑；
C）只激活同步變量，取消變量離線。
3.2.1運行結果
圖7.
變量在線，在配方視圖中加載一條數(shù)據(jù)記錄，配方條目數(shù)值與PLC變量同步變化。
若在畫面上添加了配方變量的輸入域，此時配方變量也是同步變化的。但當手動修改配方變量數(shù)值時，配方變量與PLC變量是同步變化的，配方視圖的條目數(shù)值不發(fā)生變化，也就是說，配方視圖到配方變量是單向的連接。
3.3自動生產
自動生產讓產品自動被執(zhí)行。生產數(shù)據(jù)應從 HMI 設備中的配方存儲器中或外部存儲介質中直接傳送到 PLC。無需配方視圖。
3.3.1組態(tài)步驟
A）組態(tài)配方及顯示配方變量的I/O域；
B）定義配方的存儲路徑；
C）取消激活同步變量，則變量在線；
D）利用系統(tǒng)函數(shù)Set Data Record To PLC和Get Data Record From PLC或PLC作業(yè)執(zhí)行數(shù)據(jù)記錄的調用。
3.3.2運行結果
配方變量與PLC變量即刻傳送數(shù)據(jù)，也就是配方變量與PLC變量數(shù)值是同步變化。
4根據(jù)傳送模式劃分組態(tài)方法
配方的數(shù)據(jù)記錄的傳送模式分為異步傳送與同步傳送。
異步傳送的方法有：通過配方視圖的按鈕執(zhí)行上載 
、下載
；或通過組態(tài)的系統(tǒng)函數(shù)；或PLC作業(yè)。
同步傳送：結合“數(shù)據(jù)信箱”區(qū)域指針傳送數(shù)據(jù)記錄，可以避免誤傳送。
4.1同步傳送組態(tài)方法
1）激活傳送下的“與……同步”；
圖8.
2）創(chuàng)建數(shù)據(jù)信箱區(qū)域指針；
圖9.
3）激活選項下面的同步變量及變量離線。
4）傳送數(shù)據(jù)記錄的方式可以由PLC和HMI設備任一方發(fā)起，PLC利用PLC作業(yè)發(fā)起傳送，HMI設備可利用配方視圖的按鈕或調用系統(tǒng)函數(shù)發(fā)起傳送。
4.2運行結果
圖10.
執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送后，PLC變量與配方條目數(shù)值相同，“數(shù)據(jù)信箱”區(qū)域指針顯示傳送狀態(tài)。
傳送狀態(tài)通過“數(shù)據(jù)信箱”區(qū)域指針的狀態(tài)字顯示。有關“數(shù)據(jù)信箱”區(qū)域指針的定義可參考WinCC flexible的幫助文檔>通訊>SIMATIC S7>用戶數(shù)據(jù)區(qū)>區(qū)域指針>數(shù)據(jù)信箱。
4.3異步傳送方式
利用PLC作業(yè)傳送配方的數(shù)據(jù)記錄，作業(yè)號69(數(shù)據(jù)記錄由PLC->HMI)，等同于
；作業(yè)號70(數(shù)據(jù)記錄由HMI->PLC)，等同于 
。
或使用系統(tǒng)函數(shù)組態(tài)上載、下載按鈕，激活變量離線，利用Get Data Record Tags From PLC完成 
，利用Set Data Record Tags To PLC完成 
。（若取消激活變量離線，則利用Get Data Record From PLC和Set Data Record To PLC完成上傳、下載功能。）
有關PLC作業(yè)的定義可參考WinCC flexible的幫助文檔>通訊>SIMATIC S7>用戶數(shù)據(jù)區(qū)>區(qū)域指針>PLC作業(yè)。
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