欢迎来到后PC时代

PC ⇛ PMD(Personal Mobile Device) 云计算cloud computing 能取代传统的服务器， 依赖于仓储式计算机WSC Warehouse Scale Computer的巨型数据中心。 通过云计算实现的软件即服务 Software as a Service，SaaS。

计算机体系结构中的8个伟大思想

1. 面向摩尔定律的设计：Moore's Law 集成电路上可容纳的晶体管数每18~24个月翻一番
2. 使用抽象简化设计：使用抽象来表征不同级别的设计
3. 加速大概率事件：远比优化小概率事件更能提高性能
4. 通过并行提高性能：parallel
5. 通过流水线提高性能：pipelining 接力将水桶快速从水源传至火场，而不是让每个人来回奔跑
6. 通过预测提高性能：prediction 如果出错后的代价不大，并且预测的准确度较高， 那么，通过猜测而提前开始工作，要比等到确定知道能执行时才开始更高效。
7. 存储器层次结构：(hierarchy of memory) 存储器速度越快，价格就越贵，可通过分层来缓解
8. 通过冗余提高可靠性：工作不仅要快，还得可靠。任何一个物理器件都可能失效，因此，通过冗余器件来提高可靠性

硬件和底层软件之间的接口，该抽象层被命名为计算机的指令集体系结构 instruction set architecture 指令集体系包含了程序员正确编写二进制机器语言程序所需的全部信息，如指令、I/O设备等。 通常，操作系统将I/O操作、内存分配和其他底层系统功能的细节封装起来，程序员无须关心这些细节。 提供给应用程序员的基本指令集和操作系统接口合称为应用程序二进制接口 Application Binary Interface，ABI。

以上摘自《计算机组成与设计 硬件/软件接口》

处理器架构

x64，是对x86指令集架构(ISA)的扩展，其主要目的是允许计算机处理更大的内存空间(超4GB)，同时保持对旧x86应用程序的兼容性。

arm64，提供了更高的能源效率和成本效益，部分原因是其精简指令集(RISC)，减少了每条指令的复杂度，使得硬件实现更为简单。

CPU 中央处理单元

S7-1500

CPU分类

1. 标准型 6款

   CPU1511-1PN, CPU1513-1PN, CPU1515-2PN,

   CPU1516-3PN/DP, CPU1517-3PN/DP, CPU1518-4PN/DP

2. 紧凑型 2款

   CPU1511C-1PN, CPU1512C-1PN

   集成I/O, CPU1511C有4个模拟输入、1个电阻输入、2个模拟输出、16DI、16DO

3. 分布式 2款

   CPU1510SP-1PN, CPU1512SP-1PN

   身形小巧，兼备S7-1500 PLC 的性能 与 ET 200SP I/O 的简便

4. 开放式

   CPU1515 SP PC 是将PC-based 平台与 ET 200SP 控制器功能相结合。

   控制器右侧可直接扩展 ET 200SP I/O 模块。

5. S7-1500 PLC软控制器 2款

   CPU1505S, CPU1507S

   采用 Hypervisor 技术，在SIEMENS 工控机上安装，

   将硬件资源虚拟成两套，分别运行Windows系统和S7-1500 PLC实时系统。

   两套系统独立，可以在软PLC运行时重启Windows

6. 安全型 F
7. 工艺型 T

S7 1500 PLC显示屏

3个指示灯

1. 停止/运行：双色 绿/黄
2. 故障：单色 红
3. 维护：单色 黄

5个菜单功能

1. i：概述 订货号、版本
2. 心跳：诊断 扫描周期、报警信息
3. 扳手：设置 IP地址、日期、启停
4. 4竖杠：模块 信息
5. 手机屏：显示 屏的亮度设置

S7-1500PLC自带显示屏，切换为中文显示

1. 按方向键，使光标移动到 Display
2. 按 OK 键进入
3. 按方向键，使光标移动到 Lang for display
4. 按方向键，选择 中文 选项
5. 按 OK 键确认。
6. 按 ESC 键返回上级目录，可见其他画面都变成了中文。

1500PLC 与 远程IO模块的PROFINET IO 通信

1. 设置CPU的IP地址：‘设备视图’ -- 选中对应的PN接口 -- ‘属性’ -- 以太网地址(默认: 192.168.0.1)
2. 与IO设备建立连接：‘网络视图’ -- 按住CPU的PN口，拖放到IO设备的PN口上，释放鼠标
3. 分配IO设备名称：选中连接线 -- 右键弹出菜单 -- 选中‘分配设备名称’
   -- 选择PG/PC接口的类型为“PN/IE” -- 选择PC所用的网卡型号
   -- 单击‘更新列表’按钮，当搜索到IO设备后，单击‘分配名称按钮’并确定。

在‘控制面板’中，发现 PG/PC接口 为空，可能是“S7DOS Help Service”服务未运行。

快捷键：win + r 打开；输入 services.msc 选中并启用该服务即可。

S7DOS+Help+Service是西门子公司推出的一种软件服务，主要用于支持S7-300和S7-400控制器的编程和维护。 它提供了一系列的工具和功能，可以帮助用户更加高效地进行编程和故障排除。 S7DOS+Help+Service包含了多种功能模块，包括S7DOS、S7HELP、S7TRACE、S7PROFIBUS、S7TELE、S7DUMPER等。 其中，S7DOS是一种基于DOS的编程工具，可以用于创建、编辑和调试S7-300和S7-400控制器的程序。 S7HELP则提供了详细的帮助文档和教程，帮助用户更好地理解和使用S7DOS和其他模块。 S7TRACE可以用于跟踪程序的执行过程， S7PROFIBUS可以用于配置和诊断PROFIBUS网络， S7TELE可以用于远程访问和控制S7-300和S7-400控制器， S7DUMPER可以用于备份和恢复控制器的程序和数据。

负载电源与系统电源

负载电源 通过外部接线，为模块(PS、CPU、IM、I/O、CP)、传感器和执行器提供DC24V电。

系统电源 通过背板总线，为S7-1500 PLC及分布式I/O ET200MP供电。

CPU的操作模式:STOP RUN STARTUP MRES存储器复位 DEFECT故障模式，所有灯闪

存储器划分：
1. 代码工作存储器：FC、FB、OB
2. 数据工作存储器：全局数据块、背景数据库、工艺对象
3. 保持性存储器：全局数据块、背景数据库、工艺对象、位存储器、定时器和计数器
4. 其他存储器：位存储器、定时器和计数器、本地临时数据、过程映像(I/O)

S7 300/400 CPU的内部资源

1. 装载存储区：内置或外插的存储卡
2. 工作存储区：高速存取的RAM存储器，加载工作用的程序，并留有临时本地数据存储区L
3. 系统存储区：相当于系统固定占用的RAM存储器，包括过程映像区、位存储区M、定时器T、计数器C、块堆栈B、中断堆栈I和诊断缓冲区
4. 外设I/O存储区与累加器：外设存输入和输出PI和PO；累加器ACCU1~ACCU4

S7-1200PLC组成

S7-1200 CPU启动和运行机制

STARTUP A 将物理输入的状态复制到过程映像 I 区 B 根据组态情况，将过程映像 Q 区初始化为零、上一值或替换只，并将 PB、PN和AS-i输出设为零 C 初始化非保持性的 M 存储器和数据块，并启用组态的循环中断事件和时钟事件，执行启动 OB D 将所有中断事件存储到进入 RUN 模式后需要处理的队列中 E 将过程映像 Q 区写入到物理输出 在执行完 OB 后，进入 RUN 模式，周而复始地执行以下任务 1 将过程映像 Q 区写入到物理输出 2 将物理输入的状态复制到过程映像 I 区 3 执行程序循环 OB 4 执行自检诊断 5 在扫描周期的任何阶段，处理中断(定期执行,事件驱动)和通信

基本组态
1. 新建项目：‘项目’菜单 -- 新建
2. 硬件组态：进入项目视图，在项目树中单击‘添加新设备’
3. 网络组态：打开‘网络视图’，以拖拽方式建立 S7 连接

关于仿真 —— 需在PC上开启服务：Siemens S7DOS Help Service

信号模块 SM (Signal Module)

分类：
1. BA：基本型 DI无参数化，无诊断；AI两线制电流需外供电
2. ST：标准型 DI可参数化，有诊断；AI通用模块，精度0.3%
3. HF：高特性 支持DI通道级诊断；AI最高的精度 < 0.1%
4. HS：高速度 最短的输入延时，最短的转换时间

通信模块

1. 串口模块，即点对点通信模块RS422/485接口 CM PtP RS422/485
2. PROFIBUS通信模块 RS485接口，CM 1542-5；CP 1542-5
3. PROFINET/ETHERNET通信模块 CM 1542-1；CP 1543-1

工艺模块

高速计数器模块、基于时间的I/O模块、PTO脉冲输出模块

用户程序中的程序块

程序块类型
1. OB：组织块，决定用户程序的结构
2. FB：函数块
3. FC：函数
4. DI：背景数据块，与FB关联
5. DB：共享数据块，全局可用

组织块

程序循环 优先级1 OB编号1，>123 时间中断 优先级2 OB编号10~17 >123 延时中断 优先级3 OB编号20~23 >123 循环中断 优先级8 OB编号30~38 >123 硬件中断 优先级18 OB编号40~47 >123

数据类型

LWORD 64bit REAL 32bit 浮点数 最高位31位为符号位；最低位0到22位是尾数；23位到30位是指数 LREAL 64bit 最高位63位为符号位；最低位0到51位是尾数；52位到62位是指数 S5TIMME 16bit 10ms ~ 2h26m30s TIME 32bit -24d20h31m23s648ms ~ 24d20h31m23s648ms DATE 16bit 1990-1-1 ~ 2168-12-31 天 TIME_OF_DAY 0 ~ 23:59:59.999ms CHAR 8bit ASCII字符集 WCHAR 16bit UNcode STRING 前两个字节存储字符串长度 最大长度256个字节 WSTRING 前两个字存储字符串长度 默认最大长度256个字 ARRAY 数组内的元素可以是某一种基本类型或复合类型，但不可以是数组本身 STRUCT 不同数据类型组成的复合型数据

参数类型

专用于FC、FB的接口参数。

1. Timer, Counter：定时器 计数器
2. BLOCK_FB, BLOCK_FC, DB_ANY：程序块
3. Pointer, Any, VARIANT：指针
4. References

系统数据类型SDT和硬件数据类型

IEC_TIMER,...ERROR_SRTUCT,CREF,NREF,VREF,STARTINFO...

REMOTE, GEOADDR, HW_ANY, HW_DEVICE, ... DB_WWW, DB_DYN

PLC变量声明

单击模块 -- 在属性 -- IO变量 中分配；可通过导入、导出在电子表格里编辑

指针数据类型的使用

Pointer数据类型指针，占用48bit， 前16bit=DB块号，中间是数据区，末尾是13bit的字节地址和3bit的位地址 Any数据类型指针，占用80bit，比Pointer多了数据类型和数据长度 Variat数据类型指针，Variant指针可以识别PLC数据类型，并指向个更结构元素。 Variant与PLC数据类型 Variant与数组DB Variant与数组

引用

引用是一种变量，不含任何值，却指向其他变量的存储位置。

将声明的引用指向变量 my_ref := REF(#a);

9.4.3 引用与Variant

西门子Smart200

中英文术语对照

ASI Actuator-Sensor Interface 执行器-传感器接口。用于执行器-传感器分散于机器或工厂内的场合。符合标准EN 50295 CM Communication Module 通信模块，功能上与CP有些区别 CP Communication Processor 通信处理器 CPU Central Processor Unit 中央处理单元 DB Data Block 数据块 DCP Detect Configuration Protocol 侦测配置协议 DIN 德国标准化 学会 Display CPU上的显示屏 EIB European Instaliation Bus 楼宇自动化标准(EN 50090,ANSI EIA 776)。在楼宇自动化系统中应用总线技术，只用一根通用的电缆就能控制、监视和报告所有的运行功能和状态 FB Function Block FBD Function Block Diagram 功能块图编程语言 FC Function 函数 FDL Fieldbus Data Link 现场总线数据链路——PROFIBUS协议第2层，也是ISO参考模型的第2层。现场总线数据链路由现场总线链路控制(FCL)和存取介质(MAC)组成图形化编程语言 GSD General Station Description HMI Human Machine Interface PROFIBUS/PROFINET站点的描述文件 IE FC TP Industry Ethernet Fast Connection Twisted Pair 工业以太网快速连接双绞线 IRT Isochronous Real-Time 等时实时通信 ISO Transport 使用ISO标准的通信协议 ISO-on-TCP 使用ISO-on-TCP标准的通信协议，具有网络路由功能 ITP Industry Twisted Pair工业双绞线 LAD Iadder Logic 梯形图编程语言 LLDP Link Layer Discovery Protocol 链路层发现协议 MAC Media Access Control介质访问控制，或称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置 MES Manufacture Execute System 制造执行系统 MMC 微存储卡，用于S7-300 PLC的装载存储器 MPI Multi-Point InterfaceMRES Memory reset S7-300/400的编程接口存储器复位 MRP Media Redundancy Protocol用于PROFINET IO 网络的介质冗余 NTP Network Time Protocol 网络时间协议 OB Organization Block 组织块 OLM Optical Link Module 光链路模块 OPC OLE for Process Control用于过程控制的OLE,OPC规范定义了一个工业标准接口 OS Operation system 操作系统 OUC Open User Communication 开放式用户通信，包含ISO、ISO-on-TCP、TCP、UDP等通信服务 PCF Polymer Cladded Fiber 塑料包层光纤 PG/OP Programming Device/Operator Panel 编程器/操作面板 PID Proportional-Integral-Derivative 比例积分微分 PII Process Image Input 过程映像区输入 PIP Process Image Partition 过程映像区分区 PIQ Process Image Output 过程映像区输出 PM Power Module 电源模块用于负载供电 POF Polymer Optical Fiber 塑料光纤 PROFIBUS PROcess Fleld BUS 过程现场总线。符合现场总线国际标准和欧洲过程现场总线系统标准(IEC 61158/EN50170 V.2),可提供功能强大的过程和现场通信，适合于自动化工厂中单元级和现场级符合PROFIBUS标准的自动化系统和现场设备的数据通信网络。PROFIBUS可以使用通信协议FMS、DP、PA进行通信 PROFINET 由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International PI)推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准 'PS Power Supply 系统电源 PtP Point to Point 点对点通信 PWM Pulse Width Modulation 脉冲宽度调制 RSE Report System Error 报告系统错误 SCL Structured Control Language 结构化控制语言，基于PASCAL高级编程语言，符合IEC61131-3标准，用于复杂的算法和数据处理任务 SM Signal Module 信号模块，用于CPU连接外部信号 SMC SIMATIC Memory Card SIMATIC存储卡，用于S7-1200/1500系列PLC SSC SOFTNET Security Client 用于PC(机)与SCALANCE S/M及带安全功能的CP卡建立安全的通信软件 SSI Synchronous Serial Interface 同步串行接口，这里指绝对值编码器信号方式 STL Statement List 语句表编程语言 TCP/IP TCP/IP-Transmission Control Protocol/Internet Protocol 用于网络的一组标准通信协议 TIA Totally Integrated Automation 全集成自动化 TM Technology Module 工艺模板 TO Technology Object 工艺对象 UDP User Datagram Protocol 用户数据报协议 UTC Universal Time Coordinated 世界调整时间 VPN Virtual Private Network 虚拟专用网络 WDS Wireless Distribution System 无线分布系统