Механическая конфигурация контроллера (станции)

Организация программируемых контроллеров S7-300/400

Аппаратные компоненты контроллера

Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/400 имеет модульную конструкцию. Модули, с которых составляется необходимая конфигурация контроллера, могут быть центральными (располагаться по соседству с CPU) или распределенными.

Программируемый контроллер SIMATIC S7-300/400 содержит в себе следующие компоненты:

1. Стойка (Rack) для размещения модулей контроллера S7-400 или стандартный профильный рельс (Rail) для размещения модулей контроллера S7-300. При этом стойки делятся на три типа:

• UR – универсальная;

• CR – центральная;

• ER – расширения.

2. Источник питания (PS – power supply), который обеспечивает рабочее напряжение 24В постоянного тока для питания контроллера, датчиков и исполнительных устройств.

3. Центральный процессор (CPU – central processing unit), который предназначен для размещения и обработки программы пользователя, а также обеспечивает связь с другими CPU и программатором PG, который присоединяется к контроллеру с помощью шинного кабеля SINEC 1.2.

4. Интерфейсные модули (IM – interface module), которые используются для соединения стоек.

5. Сигнальные модули (SM – signal module), которые используются для ввода и вывода дискретных сигналов, а также для преобразования входных аналоговых сигналов в дискретные или выходных дискретных сигналов в аналоговые сигналы управления.

6. Функциональные модули (FM – function module), которые независимо от CPU используются для выполнения разных задач управления, связанных с временными характеристиками процессов.

7. Коммуникационные процессоры (CP – communication processor), которые обеспечивают связь контроллера с подсетями.

Организация памяти

CPU содержит три области памяти для обработки программ пользователя:

· Загрузочная память используется для программ пользователя без назначений символьных адресов или комментариев (они остаются в памяти устройства программирования). Загрузочная память может быть типа RAM (ОЗУ) или EPROM (ЭППЗУ).

• Рабочая память (встроенное ОЗУ) содержит части программы S7, которые являются существенными для выполнения пользовательской программы. Программа выполняется только в областях рабочей и системной памяти.

• Системная память (ОЗУ) содержит элементы памяти, выделяемые каждым CPU программе пользователя – таблицы входов и выходов образа процесса, меркеры, таймеры и счетчики. Системная память содержит также стек блоков и стек прерываний.

Файл конфигурации и программа пользователя из программатора сначала переносятся в загрузочную память (load memory). Далее операционная система CPU копирует релевантные части программного кода и данных в рабочую память (work memory).

Загрузочная память в CPU для S7-300 обычно (за исключением CPU 318) представляет собой Ram-память и может размещать программу целиком. Следует принять во внимание, что текущие значения области памяти пользователя (блоки данных) и системной памяти (меркеры, таймеры, счетчики) следует размещать в энергонезависимой форме, чтобы в условиях возможных перебоев электропитания пользовательские данные хранились без применения резервной батареи.

Системная память содержит адреса (переменные), по которым осуществляется обращения в программе. Все адреса распределяются в адресном пространстве так, что образовуют области, размеры которых зависят от конкретного CPU.

Системная память CPU содержит следующие адресные области:

· Входы (I) – это отображения процесса на входах входных модулей.

· Выходы (Q) – это отображения процесса на выходах выходных модулей.

· Меркеры (M) – это некоторые промежуточные состояния, информация о которых должна быть доступной из любой точки программы.

· Таймеры (Т) сохраняют информацию, которая определяет параметры времени для функций ожидания и мониторинга.

· Счетчики (С) сохраняют информацию для функции прямого и обратного счета.

· 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 хранятся 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.

Механическая конфигурация контроллера (станции)

Программируемый контроллер (станция) может состоять из центральной стойки и стоек расширения. Стойки соединяются с помощью интерфейсных модулей.