In früheren Artikeln haben wir verschiedene Arten von Bausteinen im SIEMENS TIA-Portal besprochen, wir haben über Funktionsbausteine FBs, Funktionen FCs und Datenbausteine DBs gesprochen.
In diesem Artikel werden wir uns mit einem anderen Bausteintyp in SIEMENS-SPS befassen, nämlich den Organisationsbausteinen, und in diesem Artikel werden wir den wichtigsten Organisationsbaustein von allen besprechen, nämlich den Hauptorganisationsbaustein oder OB1.
Inhalt:
- Was sind Organisationsbausteine?
- Verschiedene Arten von OBs.
- Was ist OB1?
- Zykluszeitüberwachung.
- Ein einfaches Programmbeispiel.
- Fazit.
Was ist ein Organisationsbaustein (OB)?
Organisationsbausteine können Sie sich als Funktionen FCs oder Funktionsbausteine FBs vorstellen. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass Sie sie nicht aufrufen, sondern das Betriebssystem der SPS diese Organisationsbausteine aufruft. Ob das Betriebssystem den OB zyklisch als OB1 aufruft oder ob er aufgerufen wird, wenn ein bestimmtes Ereignis eintritt, in jedem Fall kümmert sich das Betriebssystem darum. Sie müssen nur den Block erstellen und die gewünschte Logik in den Block einfügen. Manchmal müssen Sie nicht einmal Code in den OB einfügen. Allein das Erstellen des OB selbst kann viele Vorteile bieten, die wir bei der Erörterung einiger dieser OBs sehen werden.
Organisationsblöcke sind die Schnittstelle zwischen dem SPS-Betriebssystem und dem Benutzerprogramm. Jede SPS hat zwei verschiedene Programme, das Laufzeitprogramm, das das Betriebssystem der SPS ist, und das Benutzerprogramm, das die Logik oder den Code darstellt, den der SPS-Programmierer zur Steuerung eines bestimmten Prozesses schreibt. Diese beiden verschiedenen Softwareprogramme müssen miteinander kommunizieren, und dies geschieht über die Organisationsblöcke (OBs).
Organisationsblöcke (OBs) werden zum Ausführen vieler Aufgaben verwendet, von denen einige unten aufgeführt sind:
- Starteigenschaften des Automatisierungssystems
- Zyklische Programmverarbeitung
- Interruptgesteuerte Programmausführung
- Fehlerbehandlung.
Verschiedene Arten von Organisationsblöcken
Organisationsblöcke sind im Grunde die Werkzeuge des Betriebssystems zum Ausführen vieler Aufgaben.
Verschiedene Aufgaben erfordern unterschiedliche OBs, und deshalb gibt es in einer SPS viele verschiedene OBs. Wie viele verschiedene OBs es sind, hängt vom Typ der von Ihnen verwendeten SPS ab. Hier sind jedoch einige der häufigsten OBs, die Sie in fast allen SIEMENS-SPS finden können:
- Zyklischer Haupt-OB1.
- Zeitalarm-OBs.
- Tageszeit-OBs.
- Softwarefehler-OBs.
- Hardwarefehler-OBs
Viele weitere Organisationsblöcke stehen zur Verwendung mit Ihrer Logik zur Verfügung. Siehe Abbildung 1.
Abbildung 1 – Verschiedene Organisationsblöcke, die im TIA-Portal verfügbar sind
In diesem Artikel besprechen wir den wichtigsten Organisationsblock von allen, nämlich den zyklischen Haupt-Interrupt-OB1.
Zyklischer Haupt-Interrupt-OB1
Der zyklische Haupt-OB1 ist der Organisationsblock, der für die zyklische Ausführung Ihrer Logik durch die SPS verantwortlich ist. Immer wenn Sie ein neues Projekt erstellen und eine SPS hinzufügen, wird der Haupt-OB1 automatisch von der Software erstellt. Dies sind die mindestens erforderlichen Blöcke für einen SPS-Code. Siehe Abbildung 2.
Abbildung 2 – Haupt-OB1 wird automatisch erstellt
In diesem Haupt-OB1 können Sie entweder Ihr gesamtes SPS-Programm schreiben, wenn es sich um ein kleines Projekt handelt. Wenn Ihr Projekt ziemlich groß ist, haben Sie wahrscheinlich einige Funktionen FCs oder Funktionsblöcke FBs, die Sie ausführen müssen. In diesem Fall verwenden Sie den Haupt-OB1, um sie aufzurufen.
Natürlich müssen Sie nicht jeden FC oder FB über den OB1 aufrufen, aber wenn Ihr OB1 nicht der erste Block Ihrer Verschachtelungsaufrufe ist, wird er nicht ausgeführt. Siehe Abbildung 3.
Abbildung 3 – Aufrufen Ihrer Blöcke über OB1
Die wesentliche Grundlage Ihres SPS-Codes ist das zyklische Verhalten, d. h. Ihr Code muss kontinuierlich ausgeführt werden. Wenn die Verarbeitung Ihrer Logik abgeschlossen ist, beginnt das Betriebssystem erneut mit der Verarbeitung. Dies geschieht durch die Verwendung des Haupt-OB1. Sie platzieren und rufen Ihre gesamte Logik und Ihren Code in diesem OB1 auf und das Betriebssystem sorgt dafür, dass er kontinuierlich ausgeführt wird.
Sie sollten wissen, dass Sie, auch wenn Sie keinen OB1-Block erstellen können, da dieser automatisch beim Hinzufügen einer neuen SPS erstellt wird, mehr als einen zyklischen Interruptblock erstellen können.
OB1 ist ein zyklischer Interrupt, den das Betriebssystem automatisch und kontinuierlich aufruft und die darin enthaltene Logik ausführt. Bei großen SPS-Projekten, bei denen Ihre SPS-Logik viele Funktionen und Funktionsblöcke enthält, können Sie jedoch mehr als einen zyklischen Interrupt-OB verwenden, um Ihren Code besser zu strukturieren und ihn leichter lesbar und nachvollziehbar zu machen.
In diesem Fall würden Sie einen weiteren zyklischen Interrupt erstellen, siehe Abbildung 4.
Abbildung 4 – Erstellen von mehr als einem zyklischen OB
Wenn Sie mehrere Programmzyklus-OBs erstellt haben, werden diese nacheinander in der Reihenfolge ihrer OB-Nummern aufgerufen.
Der Programmzyklus-OB mit der niedrigsten OB-Nummer wird zuerst aufgerufen. Siehe Abbildung 5.
Abbildung 5 – Programmzyklus mit mehr als einem zyklischen OB
Nach Abschluss des zyklischen Programms aktualisiert das Betriebssystem die Prozessabbilder wie folgt:
- Es schreibt die Werte vom Prozessabbild der Ausgänge in die Ausgangsmodule.
- Es liest die Eingänge an den Eingangsmodulen und überträgt diese in das Prozessabbild der Eingänge.
Die beiden vorherigen Schritte sowie die Ausführung des SPS-Programms werden als Scan-Zyklus bezeichnet. Siehe Abbildung 6.
Abbildung 6 – Scan-Zyklus einer Siemens-SPS
Zykluszeitüberwachung
Die Zykluszeit bezieht sich auf die Laufzeit des zyklischen Programms, einschließlich der Laufzeit aller verschachtelten Programmteile wie FCs, FBs und höherpriorer OBs. Wenn Sie mehrere Programmzyklus-OBs erstellt haben, trägt jeder Programmzyklus-OB zur Zykluszeit bei.
Das Betriebssystem überwacht, ob die Zykluszeit kleiner als die konfigurierte maximale Zykluszeit bleibt. Wenn die maximale Zykluszeit überschritten wird, wechselt die SPS je nach Programmierung entweder in den STOP-Modus oder ruft OB80 auf.
Neben der Überwachung der maximalen Zykluszeit ist es auch möglich, eine minimale Zykluszeit zu garantieren. Dazu verzögert das Betriebssystem den Start eines neuen Zyklus, bis die Mindestzykluszeit erreicht ist.
Sie können die Mindest- und Höchstzykluszeit in den Konfigurationseigenschaften Ihrer SPS konfigurieren. Siehe Abbildung 7.
Abbildung 7 – Konfigurieren der Mindest- und Höchstzykluszeit
Einfaches Programmbeispiel in der SPS
Abbildung 8 – SPS-Programmbeispiel
Um den SPS-Programmzyklus und die OB1-Ausführung besser zu verstehen, erstellen wir ein einfaches Programm. Dieses Programm verwendet eine Additionsanweisung, die in jedem Scanzyklus einen Wert von 1 in einem Speicherbereich akkumuliert. Siehe die folgende Simulation.
Wie Sie in der Animation sehen, wird die Additionsanweisung sehr schnell ausgeführt; so schnell ist der Scanzyklus. Dies hängt davon ab, wie leistungsstark Ihre SPS ist. Aber hauptsächlich liegt der Scanzyklus im Bereich von Millisekunden.
Fazit
- Organisationsblöcke sind die Schnittstelle zwischen dem SPS-Betriebssystem und Ihrem Steuerungsprogramm.
- Der Haupt-Zyklische-OB1 wird zyklisch vom Betriebssystem ausgeführt.
- Sie führen Ihre Logik aus, indem Sie sie in einen oder mehrere Zyklische-OBs einbinden.
- Die Scan-Zykluszeit ist die Zeit, die zum Ausführen Ihrer Logik 1 Mal benötigt wird.