S7-CPU工作模式的原理

S7-CPU 工作模式的原理

操作模式描述了 CPU 的行为。有下列操作模式：

● STARTUP

● RUN

● STOP

如果 CPU 没有准备好运行，则它处于以下两种操作模式之一：

● 断电，即电源电压关闭。

● 故障，表示发生了内部错误。

如果此“故障”状态由固件错误导致，则将通过 CPU 的状态 LED 指示该状态。要找出原因，请按以下步骤操作：

– 断开电源开关，然后再次接通。

– 读出 CPU 启动时的诊断缓冲区内容并将需要分析的数据发送给客户支持。

如果 CPU 没有启动，则更换该 CPU。

工作模式转换

下图显示了 S7-1200 CPU 的操作模式和操作模式转换：

1	STOP	接通电源后，CPU 处于“STOP”模式。然后确定所需的启动类型并切换到下一操作模式。
2	STOP → STARTUP	如果硬件配置和程序块一致，则在以下情况下 CPU 将切换到“STARTUP”模式： ● 从编程设备将 CPU 设置为“RUN”模式。 ● “POWER-ON”自动触发 STARTUP 操作模式后。
3	STARTUP → STOP	在以下情况下 CPU 将返回到“STOP”模式： ● 启动期间检测到错误。 ● 从编程设备将 CPU 设置为“STOP”模式。 ● 在 STARTUP OB 中执行了 STOP 命令。
4	STARTUP → RUN	如果 STARTUP 成功，CPU 将切换到“RUN”模式。
5	RUN → STOP	在以下情况下 CPU 将返回到“STOP”模式： ● 检测到阻止继续处理的错误。 ● 从编程设备将 CPU 设置为“STOP”模式。 ● 在用户程序中执行了 STOP 命令。

“STARTUP”工作模式

STARTUP 模式的原理:

接通 CPU 后，它在开始执行循环用户程序之前首先执行启动程序。

通过适当编写启动 OB，可以在启动程序中为循环程序指定一些初始化变量。对启动 OB 的数量没有要求。即，可以在用户程序中创建一个或多个启动 OB，或者一个也不创建。

启动特性的参数设置

可以指定 CPU 是否保持在 STOP 模式或者是否在暖启动。此外，还可以在 CPU 属性的“启动”(Startup) 组中设置启动期间的响应（RUN 或前一模式）。

请注意以下几点有关“STARTUP”模式的内容：

● 执行启动 OB。不管选择哪种启动模式，已编写的所有启动 OB 都会执行。

● 不执行任何基于时间的程序。

● 中断控制的程序的执行仅限于：

– OB 82（诊断中断）

● 禁用模块上的输出。

● 不更新过程映像；可以对输入进行直接 I/O 访问。

暖启动

功能

在暖启动期间，所有非保持性位存储器内容都将删除并且非保持性数据块内容将复位为来自装载存储器的起始值。将保留保持性位存储器和保持性 DB 中的内容。

程序执行在调用第一个启动 OB 时开始。

触发暖启动

可以在以下情况下，在编程设备上使用相应的菜单命令触发“暖启动”：

● CPU 必须处于“STOP”模式。

● 存储器复位后

● 在 CPU 处于“STOP”模式时下载一致的程序和一致的硬件配置后。

如果为启动响应设置了以下参数，则“POWER ON”将触发“暖启动”：

● 启动类型“暖启动 - RUN”（不管 POWER OFF 前 CPU 所处的操作模式是什么）。

● “暖启动 - POWER OFF 前的模式”（取决于 POWER OFF 前的 CPU 操作模式。CPU 在此前必须已处于 RUN 模式。）

启动操作

STARTUP 时 CPU 执行的操作

按执行顺序排列的操作	暖启动时
清除非保持性位存储器的内容	执行
清除所有位存储器内容	不执行
清除过程映像输出	执行
处理启动 OB	执行
更新过程映像输入	执行
切换到“RUN”模式后启用输出	执行

顺序

可以使用以下方法在用户程序的第一个周期中指定 I/O 输出的状态：

● 使用可分配的输出模块可以输出替换值或保持上一个值。

● 在启动 OB 中为输出设置默认值。

启动期间，所有中断事件都输入到队列中，以便随后可以在 RUN 模式期间处理它们。在RUN 模式下，可随时处理硬件中断。

取消 STARTUP

如果启动期间出错，则取消启动且 CPU 保持在“STOP”模式。

在以下情况下，将不会执行启动或者会取消启动：

● 如果插入无效的 SD 卡。

● 如果尚未下载硬件配置。

RUN 模式

在“RUN”模式下，执行循环、时间驱动和中断驱动的程序段：

● 读取过程映像输出。

● 读取过程映像输入表。

● 执行用户程序。

只有在“RUN”模式下，才能通过开放式用户通信在 S7-1200 CPU 间进行主动数据交换。

运行用户程序

当 CPU 读取输入后，循环程序会从第一条指令运行到最后一条指令。

如果已组态最小循环时间，则 CPU 将在最小循环时间用完后结束该循环，即使用户程序提早完成。

设置的最大循环时间可根据您的需求进行调整。这将确保循环程序在指定时间内完成。在该时间内如果循环程序并未完成，则系统将返回一个时间错误。

STOP 模式

在“STOP”模式下，不执行用户程序。根据参数设置，禁用或响应所有输出：根据参数中的设置提供替换值或保持上一个值输出并将受控过程置于安全状态。

CPU 检查以下几点：

● 硬件，例如是否所有模块均可用

● CPU 的默认设置是否适用，或者参数集是否存在

● 是否满足所编写的启动行为的一般条件

存储器复位的基础知识

功能

只有在 STOP 模式下，才能执行 CPU 的存储器复位。

复位存储器时，CPU 切换到“初始状态”。这表示：

● 被删除工作存储器中的内容以及保持性和非保持性数据。

● 装载存储器内容（代码和数据块）随后复制到工作存储器。结果，数据块不再具有当前值而是具有其起始值。

● 终止编程设备/PC 和 CPU 间的现有在线连接。

● 保留诊断缓冲区、时间、IP 地址、硬件配置和激活的强制作业。

审核编辑：黄飞