聊一聊西門(mén)子故障安全系統(tǒng)的程序架構(gòu)

我們知道，PLC中其實(shí)運(yùn)行著兩類(lèi)程序：操作系統(tǒng)和用戶(hù)程序。操作系統(tǒng)預(yù)留各種接口，通過(guò)這些接口來(lái)調(diào)用用戶(hù)程序。對(duì)于西門(mén)子PLC而言，這些接口被稱(chēng)為組織塊（Organization Block），簡(jiǎn)稱(chēng)為OB。組織塊有很多類(lèi)型，大體上可以分為兩個(gè)大類(lèi)：程序循環(huán)組織塊和中斷組織塊（后者又包括循環(huán)中斷、硬件中斷、日期時(shí)間中斷等等）。組織塊具有不同的優(yōu)先級(jí)，程序循環(huán)組織塊的優(yōu)先級(jí)最低。

對(duì)于西門(mén)子標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，它的用戶(hù)程序被稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)程序。標(biāo)準(zhǔn)程序的稱(chēng)謂是為了與故障安全型程序進(jìn)行區(qū)別。用戶(hù)為了處理標(biāo)準(zhǔn)模塊的信號(hào)（通信等）而編寫(xiě)的程序都屬于標(biāo)準(zhǔn)程序。標(biāo)準(zhǔn)程序必須直接或間接的被程序循環(huán)組織塊調(diào)用才能被執(zhí)行（中斷程序除外）。

對(duì)于S7-300/400系列CPU，程序循環(huán)組織塊就是指OB1；對(duì)于S7-1200/1500系列CPU，除了OB1外，用戶(hù)可以根據(jù)需要添加多個(gè)程序循環(huán)組織塊，操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)程序循環(huán)組織塊的編號(hào)從小到大依次調(diào)用。再說(shuō)一遍，程序循環(huán)組織塊是一種優(yōu)先級(jí)最低的組織塊，其它組織塊可以中斷它并優(yōu)先執(zhí)行。

故障安全程序是為了處理故障安全信號(hào)而編寫(xiě)的程序，只有故障安全型CPU才能執(zhí)行故障安全程序。換句話(huà)說(shuō)，西門(mén)子故障安全型CPU既可以執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)程序，也可以執(zhí)行故障安全程序。通常（注意是通常），用戶(hù)編寫(xiě)的故障安全型程序是在另一種組織塊——循環(huán)中斷組織塊（Cyclic Interrupt OB）中調(diào)用的。雖然官方稱(chēng)為“循環(huán)中斷組織塊”，但我覺(jué)得稱(chēng)為“周期性中斷組織塊”更恰當(dāng)一些。這種組織塊可以產(chǎn)生周期性中斷，中斷的周期可以根據(jù)需要自己設(shè)置。

在博途開(kāi)發(fā)環(huán)境中，當(dāng)你組態(tài)了故障安全型CPU時(shí)，默認(rèn)情況下，左側(cè)項(xiàng)目樹(shù)中會(huì)有一個(gè)“安全管理（Safety Administration）”的選項(xiàng)，并自動(dòng)添加了三個(gè)模塊：FOB_RTG1[OB123]、Main_Safety_RTG1[FB1]和Main_Safety_RTG1_DB[DB1]，如下圖所示：

安全管理可以查看安全程序的狀態(tài)、安全簽名、安全功能塊、數(shù)據(jù)類(lèi)型、Flexible F-Link通信等，不過(guò)最重要的功能是設(shè)置安全運(yùn)行組，如下圖所示：

安全運(yùn)行組（F-runtime group）由安全組織塊（F-OB）、主安全程序塊（Main F-Block）和主安全程序塊的背景數(shù)據(jù)塊構(gòu)成，如下圖所示：

對(duì)于S7-1200的F-CPU，安全組織塊為循環(huán)中斷組織塊，可以根據(jù)需要設(shè)置其中斷時(shí)間及優(yōu)先級(jí)。對(duì)于S7-1500的F-CPU，安全組織塊可以為循環(huán)中斷組織塊（默認(rèn)）、程序循環(huán)組織塊或者等時(shí)同步中斷組織塊。默認(rèn)情況下，等時(shí)同步中斷組織塊的優(yōu)先級(jí)最高，其次是循環(huán)中斷組織塊。如果有必須可以修改其優(yōu)先級(jí)，但不允許它們的優(yōu)先級(jí)比程序循環(huán)組織塊低或相同。

安全組織塊調(diào)用主安全程序塊，用戶(hù)編寫(xiě)的安全程序需要在主安全程序塊中調(diào)用才能被執(zhí)行。

S7-1200的F-CPU只支持一個(gè)安全運(yùn)行組，S7-1500的F-CPU最多支持兩個(gè)安全運(yùn)行組。F-CPU通過(guò)F-OB調(diào)用主安全程序塊，再通過(guò)主安全程序塊調(diào)用用戶(hù)編寫(xiě)的其它安全程序是西門(mén)子故障安全程序的基本架構(gòu)。

審核編輯：劉清