西门子S7-400CPU416-2

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配方功能快速入门

配方数据文件按照标准 CSV 格式存储在 S7-1200 CPU 装载存储器或 S7-1200 SIMATIC 存储卡“程序卡”中。分别可通过 PLC Web 服务器或对于存储卡文件操作，将数据文件传送到 PC 进行管理和查看。也可将修改过后的配方数据文件上传至PLC，再通过“RecipeImport”配方导入指令更新PLC装载存储器中配方数据块的数值。

测试实例：

SIMATIC S7-1200 系列 CPU 使用配方数据功能，需要注意以下几点：

在项目中创建的配方数据块，必须存储在 CPU 装载存储器中，可以使用内部 CPU 存储器或外部存储器"程序"卡

程序中必须创建一个活动配方数据块，此 DB 块必须在工作存储器中，其中使用程序逻辑读取或写入一个活动配方记录

为了方便配方数据的导入导出，建议建立 2 个活动配方数据块分别用于配方的导入和导出

为方便通过外部设备对某一条配方数据实现读取和写入，建议创建一个 DB 块作为数据应用接口

下面，举例说明用 S7-1200 实现配方的写入和读取功能。为方便配方数据操作，按照下图思路进行项目编程：

图1.配方项目框图

测试环境：

软件：STEP 7 Professional V13 SP1

硬件：CPU1215 C DC/DC/DC 订货号:6ES7 215-1AG40-0XB0

实现步骤

1.定义一个 PLC 数据类型

配方数据块必须包含一维数组，结构是 PLC 数据类型或结构。在这个配方实例中使用 PLC 数据类型创建配方数据块，其成分的数据类型在本例中选择是 DINT 数据类型。 成分数据类型也可以是除结构以外的任何混合数据类型（如 REAL 类型）。 在配方数据块数组元素中，不允许 PLC 数据类型中存在结构，也不允许结构中嵌套结构。

在此，创建一个 PLC 数据类型，以定义一个配方记录中的所有成分，如配方名称 Name 和各成分 A、B，见图 2 所示：

图2.定义 PLC 数据类型

数据类型是一个数据模板，它在每个配方数据块以及活动配方数据块中重复使用。输入所有实例配方共用的成分名称和数据类型，根据分配给配方成分的数值不同而产生不同的产品配方。

2.使用 PLC 数据类型创建配方数据块

创建一个配方数据块，为全局数据块，并启用数据块属性"仅存储在装载存储器中"。本例中，配方数据 DB 块名称为 “Recipe_backup”，插入数组类型变量，名称"Recipe"，数据类型为Array of “数据类型”，本例中设置数组大小 4 即是可创建的配方的较大数目。

图3.创建配方数据块

图4.定义数据块属性

3.在工作存储器中创建活动配方 DB，并通过“READ_DBL”和“WRIT_DBL”指令实现对装载存储区配方数据块的读写操作

配方数据块"仅存储在装载存储器中"，所以对此 DB 块（装载存储区数据）的读写操作均需要通过指令来实现，其指令位置如图 5 所示：

图5.“数据块控制”指令

因此，需要在工作存储器中准备一个活动配方数据块，用于配方数据的写入和读取。在本例中，分别为读、写装载存储区数据块的操作，在工作存储器中创建了两个全局数据块，且配方数组与配方数据块一致。如名称为“Recipe_read”和“Recipe_write”，其配方数组均为 Array [0..3] of "Recipe"，如图 6 所示：

图6.用于“read”和“write”的活动配方数据块

将这两个 DB 块作为与装载存储器中配方数据块的接口，分别通过指令“WRIT_DBL”能实时将存于工作存储器的活动配方数据写入至装载存储器的配方数据块，或者通过指令“READ_DBL”实时读取装载存储器的配方数据块到工作存储区中活动配方数据。

4.创建用于设置配方数据的接口数据块，并用指令写入到活动配方 DB 中

考虑在实际应用中，不一定方便通过 Web 服务器等来直接更改配方文件中的数据，多采用触摸屏或者上位机软件对某一条数据配方进行操作。为此，分别建立写入配方的 ARRAY 和读取配方的 ARRAY，实际仅使用数组中的一个元素作为接口即可，即数组长度为1，如图 7 所示：

图7.用于设置配方数据的接口数据块

对于变址的数据传送，可利用简单的“MOVE”指令编写功能块来实现。在 FB 中定义接口变量，作为数组中某个元素的选择，该变量可以在外设中设置。若程序中需要使用某条配方记录，也可如此操作。对于写入和读取操作，分别建立 FB 程序，如下所示：

西门子S7-400CPU416-2

图8.FB1用于写入某条配方

图9.FB2用于读取某条配方

在 OB1 中条件调用功能块即可，指令的触发条件也可以通过外设控制。

5.启用 Web 服务器

使用"Recipe Export"指令将完整的配方记录导出，即生成为一个 CSV 文件。未使用的配方记录也被导出。可以通过 Web 服务器或者存储卡来查看配方文件。

按照以下路径和方法为要连接的 CPU 启用 Web 服务器：“设备视图”→“鼠标选中 CPU”→“属性”→“Web 服务器”→“启用模块上的 Web 服务器前打钩”。如下图 10 所示：

图10.启用 Web 服务器

使用管理员权限，或者建立一个用户账户，进行访问权限设置。读取和修改配方数据文件，需要具有“读取文件”和“写入/删除文件”功能。若要求更多访问功能，可以勾选相应权限。

6.实验例程

本例仅为实验测试，目的在于掌握配方函数功能，程序间相互连锁关系并未通过例程中设置。编程部分如下所示：

程序段1，可在外设上设置参数 X，为写入目标值。结合 FB1，即实现实时修改目标配方条目的功能。

程序段2，使用“WRIT_DBL”指令，将工作存储区的活动配方数据块“Recipe_write”写到装载存储器的配方数据块“Recipe_backup”中。

程序段3，使用“RecipeExport”指令将完整的配方记录导出，按照标准 CSV 格式存储在装载存储器中，名称与配方数据块名称相同。

程序段4，通过 Web 服务器更改配方文件中的数据后，已经从 PC 上传至 PLC 的装载存储器。再通过"RecipeImport"指令导入配方数据，即将装载存储器中的配方数据文件覆盖PLC的配方数据块。

程序段5，使用“WRIT_DBL”指令，将装载存储器的配方数据块“Recipe_backup”写到工作存储区的DB块“Recipe_read”中。

程序段6，可在外设上设置参数 Y，为读取目标值。结合 FB2，即实现实时读取目标配方条目的功能。这一功能方便在程序中调用某条配方数据用于生产使用。

图11.程序组图

7.使用 Web 服务器，或查看存储卡，浏览配方数据文件

详细操作步骤，请参见配方文件的使用说明。

8.修改配方 CSV 文件数据，并导入配方数据

可使用 ASCII 文本编辑器修改配方 CSV中的数值。 可以修改分配给成分的起始值，但不能修改数据类型或数据结构 。将修改的 CSV 文件从 PC 再次上传到 CPU。 
但是，在 CPU Web 服务器允许上传操作之前，必须删除或重命名 CPU 装载存储器中的旧 CSV 文件（具有相同名称）。

将修改的 CSV 文件上传到 CPU 后，可以使用"Recipe Import"指令将新的起始值从修改的 CSV 文件（在 CPU 装载存储器中）传送到配方数据块（在 CPU 装载存储器中）。 导入操作由指令的"REQ"参数触发。 导入过程中，参数 BUSY 设置为"1"。执行该指令后，BUSY 将复位为"0"，完成操作后，DONE 参数将指示为"1"。 如果执行期间出错，ERROR 和 STATUS 参数将发出信号加以指示。

9.修改 CSV 文件的规则

只有配方数据块中包含一个与 CSV 文件数据结构一致的结构，才能执行配方的导入操作。下面是修改 CSV 文件规则：

CSV 文件必须位于内部装载存储器根目录的"Recipes"文件夹中

如果安装了可选的外部"程序"存储器卡，则 CSV 文件也可以位于外部装载存储器的相应文件夹中

CSV 文件的名称必须与 RECIPE_DB 参数中的数据块名称相匹配

CSV 文件的**行（标题）包含配方成分的名称。导入期间会忽略**行。导入过程中不会检查 CSV 文件和数据块中配方成分的名称是否一致

任何情况下，CSV 文件各行的**个值都作为配方的索引编号。各个配方按索引顺序导入。因此，CSV 文件中的索引必须按升序排列并且不能间断，否则，STATUS 参数中会输出错误消息80B0

CSV 文件中包含的配方数据记录数不能**过配方数据块中提供的数量。数据记录的较大值由数据块中的数组限值指出。

较大 I/O 能力计算

S7-1200 较大I/O能力取决于以下几个因素，这些因素之间互相影响、制约，必须综合考虑：

CPU 输入/输出过程变量映像区大小

CPU 本体的 I/O 点数

CPU 带扩展模块的数目，见表1（CPU 所带智能通讯模块安装于 CPU 左侧，不占用扩展模板资源数）

CPU 的 5 VDC 电源是否满足所有扩展模块的需要

5 VDC 电源需求请参考 S7-1200 PLC 电源需求与计算，其它影响因素请参考如下表1 。

表1. S7-1200 PLC 影响 I/O 能力的性能参数

S7-1200 PLC 电源需求与计算

S7-1200 CPU 提供 5 VDC 和 24 VDC 电源：

当有扩展模板时，CPU 通过 I/O 总线为其提供 5 VDC 电源，所有扩展模块的 5 VDC 电源消耗之和不能**过该 CPU 提供的电源额定值。若不够用不能外接 5 VDC 电源。

每个 CPU 都有一个 24 VDC 传感器电源，它为本机输入点和扩展模块输入点及扩展模块继电器线圈提供 24 VDC。如果电源要求**出了 CPU 模块的电源额定值，你可以增加一个外部 24 VDC 电源来提供给扩展模块。

所谓电源计算，就是用 CPU 所能提供的电源容量，减去各模块所需要的电源消耗量。

S7-1200 系统电源数据简表

表2. CPU 的供电能力

表3. CPU 上及扩展模块上的数字量输入所消耗的电流

注意：如果数字量输入点使用外接24VDC电源，则不必纳入计算。

表4. 数字扩展模块所消耗的电流

表5.模拟扩展模块所消耗的电流

表6.信号板所消耗的电流

表7.通讯模块所消耗的电流

电源需求计算实例

以下实例是 PLC 电源计算实例，该 PLC 包括一个 CPU 1214C AC/DC/继电器型、1xSM 1231 4 x 模拟量输入、 3xSM 1223 8 DC输入/8 继电器输出和 1xSM 1221 8DC 输入。该实例一共有 46 点输入和 34 点输出 。电源需求如下表8.所示

表8.电源需求计算实例列表

 注意：该 CPU 已分配驱动内部继电器线圈所需的电源，则电源计算中*包括 CPU 内部继电器线圈的功率要求。

由表中可以看出，所选 CPU 已经为 SM 提供了足够的 5 VDC 电流，但没有通过传感器电源为所有输入和扩展继电器线圈提供足够的 24 VDC 电流。I/O 需要 493 mA 而 CPU 只能提供 400 mA。则该系统而外需要一个至少为 93 mA 的 24 VDC 电源以运行所有包括的 24 VDC 输入和输出。

常见问题

 CPU 提供的 5 VDC 电源能否使用外部电源扩展？

答：不能，根据模板 5 VDC 电源使用情况选择合适的 CPU 。

 CPU 提供的 24 VDC 电源不够用时，能否使用外部电源扩展？

答：可以，根据需要可以选择使用外部电源。

 通讯模板（CM）和信号板（SB）是否占用信号扩展模板数量？

答：

扩展模板仅指信号模板，安装于 CPU 的右侧，共有 8 个扩展槽位

通讯模块安装于 CPU 左侧，并不占用扩展模板资源数

信号模块安装于 CPU 上侧，每个 CPU 较多只能安装 1 个，并不占用扩展模板资源数

S7-1200 模板安装位置如下：

1 号槽位为CPU

红色图框为信号板（SB）安装位置

蓝色图框内为 101 ~ 103 三个槽位，为通讯模板（CM）安装位置

绿色图框内为 2 ~ 9 八个槽位，为信号模板（SM）安装位置