西门子S7-1500新的程序架构——软件单元

从博途V15.1开始，S7-1500固件版本V2.6及以上的CPU可以使用软件单元功能。软件单元可以将项目程序划分成不同的逻辑功能块，比如驱动、流程控制、外部通信等都可以单做作为一个软件单元，也可以将程序划分成不同的子站，比如Station1、Station2等，每一个子站作为一个软件单元。软件单元不仅在架构上让程序逻辑更加清晰，更重要的是：每个软件单元都可以分别编辑和下载，这样极大的方便了多个用户在同一台设备上进行调试。今天这篇文章，我们来详细介绍下软件单元功能。

在博途V15.1以上版本添加S7-1500型CPU模块，在项目树中会出现“软件单元”一栏。双击“添加新的软件单元”，添加一个默认名称“Unit_1”的软件单元，如下图所示：

每个软件单元都包含如下元素：

关系；程序块；外部源文件；PLC变量；PLC数据类型；PLC监控和报警；PLC报警文本列表；

其中：

关系：用来定义软件单元可访问的外部资源，比如：①其它软件单元中的函数/函数块、PLC变量、数据类型等；②软件单元之外的全局数据类型；③工艺对象；程序块：可创建本软件单元中使用的组织块、函数块、函数、数据块；每个软件单元都可以有一个或几个程序循环组织块，操作系统会按照其编号顺序依次调用；外部源文件：将外部SCL源文件导入该文件夹，可生成相应的函数块/函数/数据块或数据类型；PLC变量：可创建本软件单元的PLC变量和常量；PLC数据类型：可创建用户自定义数据类型；PLC监控和报警：可监控PLC的变量或函数块；PLC报警文本列表：可编辑PLC报警文本列表；

软件单元具有如下一些特点：

S7-1500固件版本V2.6及以上支持该功能；每个CPU最多可创建255个软件单元；软件单元中的数据块必须采用优化的块，无法禁用；若想在一个软件单元中使用另一个软件单元中的函数/函数块/数据块等资源，则必须首先与目标软件单元建立关系，并且被使用的资源是已经发布的块。资源的发布是指在其属性的“常规”选项卡中勾选“访问：已发布”，比如下图的数据块S1PublicDB所示：

举个例子：

创建两个软件单元，分别命名为Station1和Station2。

在软件单元Station1的程序块中添加程序循环组织块Main_1（OB123）、函数S1Function1（已发布）、数据块S1PrivateDB（未发布）和数据块S1PublicDB（已发布），如下图所示：

在软件单元Station2的程序块中添加程序循环组织块Main_2（OB124）、函数S2Function1（未发布）、数据块S2PrivateDB（未发布）和数据块S2PublicDB（已发布），如下图所示：

在Station2的关系表中新创建指向软件单元Station1的关系，如下图所示：

注意该关系的指向是单向的，即：Station2可使用Station1中已经发布的程序块，反过来并不成立。并且该关系一旦建立，不允许在Station1中再创建指向Station2的关系，即不允许双向关系。

由于Station2已经创建与Station1的关系，并且Station1的S1Function1和S1PublicDB均为已发布状态。因此，可以在Station2的S2Function1中调用S1Function1和使用S1PublicDB中的数据，如下图所示：

在Station2中不能使用Station1中的S1PrivateDB，因为该数据块未发布。

好了，关于S7-1500使用软件单元的功能就先介绍到这里。我之前还写过一篇S7-1200/1500新程序架构的文章，链接如下：

西门子S7-1200/1500 PLC新的程序架构 | 北岛夜话

PLC的基本结构和作用

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一般 PLC 分为整体式和组合式两类：整体式机型大多应用于小型单机控制，其外形如图7.6所示，结构组成如图7.7所示;组合式机型应用于大型多机网络式控制，其外形如图7.8所示，结构组成如图7.9所示。

现以整体式PLC为例，说明其内部结构及各部分结构的作用。

图7.6 整体式PLC机型的外形

图7.7 整体式PLC结构组成示意图

中央处理单元

即CPU，它是PLC的运算、控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。PLC的档次越高，所用的CPU的位数也越多，运算速度也越快，功能越强。

图7.8 组合式PLC 机型的外形

图7.9 组合式PLC 结构组成示意图

存储器

PLC配有系统存储器和用户存储器两种存储器。在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序，包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC的性能。用户存储器用来存放用户编制的控制程序。存储器常用类型有ROM、RAM、EPROM和EEPROM。

输入/输出单元

又称I/O模块或接口，PLC通过I/O单元与工业生产过程现场相联系。为了保证能在恶劣的工业环境中使用，输入输出口都有光电隔离装置，使外部电路与 PLC 内部之间完全避免了电的联系，有效地抑制了外部干扰源对PLC的影响，还可防止外部强电窜入内部CPU;在 PLC 电路电源和输入、输出电路中设置有多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号。

(1)开关量输入接口

PLC输入接口都采用光电耦合器为电流输入型，能有效地避免输入端引线可能引入的电磁场干扰和辐射干扰。在光敏输出端设置 RC滤波器，是为了防止用开关类触头输入时触头振颤及抖动等引起的误动作，因此使得PLC内部约有10ms的响应滞后。当各种传感器(如接近开关、光电开关、霍尔开关等)作为输入点时，可以用 PLC 机内提供的电源或外部独立电源供电，且规定了具体的接线方法，使用时应加注意。直流开关量输入接口原理及接线图如图7.10所示。

图7.10 直流开关量输入接口原理及接线图

有的PLC输入无须外接电源，称为无源式输入单元。

(2)开关量输出接口电路

PLC的输出形式主要有3种：继电器接点输出、晶体管输出和晶闸管输出。

① 继电器输出：开关速度低，负载能力大，适用于低频交直流负载的场合，如图7.11所示。

② 晶体管输出：开关速度高，负载能力小，适用于高频直流负载场合，如图7.12所示。

③ 晶闸管输出：开关速度高，负载能力小，适用于高频交直流负载场合，如图7.13所示。

图7.11 继电器输出原理及接线图

图7.12 晶体管输出原理及接线图

图7.13 晶闸管输出原理及接线图

提示

① PLC 输出接口是成组的，有汇点式和隔离式两种。每一组有一个COM口，只能使用同一种电源电压。

② PLC 输出负载能力有限，具体参数请阅读相关资料。

③ 对于电感性负载应加阻容保护。

④ 负载采用的直流电源小于 30V 时，为了缩短响应时间，可用并接续流二极管的方法改善响应时间。

电源

PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用，PLC配有开关稳压电源的电源模块，用来将外部供电电源转换成供PLC内部CPU、存储器I/O接口等电路工作所需的直流电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源，用于对外部传感器供电，避免由于外部电源污染或不合格电源引起的故障。小型PLC的电源往往和CPU单元合为一体，大、中型PLC都有专用电源部件。

扩展口

扩展口是PLC的总线接口，当用户所需的I/O点数超出主机的点数时，可以通过加接I/O扩展单元来解决，主机与I/O扩展单元通过扩展口连接，如图7.14所示。PLC具有多种I/O模块，常见的有A/D、D/A模块;另外有快速响应模块、高速计数模块、通信接口模块、温度控制模块、中断控制模块和定位控制模块等种类繁多、功能各异的专用I/O模块和智能I/O模块。针对不同的工业控制应用场合，选择I/O功能模块与基本单元连用，可充分发挥PLC灵活、通用、可靠、迅捷的优势。

外部设备接口

外部设备通过该接口与PLC联系，完成人机对话，如外存储器、EPROM写入器、人机接口(触摸屏)等，如图4.17所示。还可以通过此接口与专用编程器或计算机相连，进行编写 PLC 控制程序、输入程序、调试程序、修改程序以及在线监视PLC的工作状态等。

图7.14 PLC扩展外部设备连接方式图

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