有型有范——如何实现 S7-1200/S7-1500 程序的规范化?

显示全部楼层 · 2024-6-17 08:20:11

>写在前面：往期内容中，已经对中文版的《程序设计规范指南》有所介绍，查看及下载链接如下：
中文版《程序设计规范指南》正式上线

西门子技术专家们又对该指南做了详细的系列课程（共10集），目前已上线大半。相信大家通过视频的学习能够对编程指南有更加深刻的理解！（文末有课程链接）

作者：庞开航-西门子工业技术支持中心1 官方文档来了
为满足日益增长的标准化项目需求，西门子推出了适用于SIMATIC S7-1200/S7-1500的编程风格指南（后文简称《指南》）。下载链接：
https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109478084

西门子发布《指南》的目的旨在帮助开发者能够按照统一的编程风格、思路、习惯去设计和开发程序。从而提高程序的可读性，促进项目的标准化。《指南》也是顺应标准化的趋势，为还没有自己的开发规范，或者规范比较简单的团队指引了一个方向。并不是说《指南》中所有的规范都必须遵守，但是至少《指南》中列举出的都是很有参考价值的，值得加以重视的内容。
此外《指南》也是西门子标准化体系的一个重要组成部分。毕竟是和编写代码息息相关，作为开发者也需要深入了解，做好标准化知识的储备。
《指南》将提出的要求分为规则和建议两类：

规则：有一定约束力，一般都需要遵守，对于可复用编程是必不可少的，如有违背需要记录在案。
建议：要求比规则低一些，建议遵守。

通过这些规则与建议的执行，能够有效地将项目规范化，有助于统一您和您的团队编程风格，便于前期的项目管理以及后期的开发维护工作。
下面将简单介绍《指南》中部分规则内容，以便大家有个基本的了解。
2 记录开发人员信息
通常，开发工程师会在网络段或者SCL的语句前面增加相关段落的说明，这个肯定是必不可少的。但还有一个重要的注释，需要工程师们注意。那就是每个块的标题栏，开发过程中最重要信息必须记录在这里。为什么这么说呢？
一般块分成两类，第一类是标准块，也就是通用功能块，都是用来直接调用的。第二类是用来关联、调用各种标准块的块。
前者虽然是标准块，但也难免有程序优化、功能升级、增加报警等后期改动。那这种版本变更、人员信息的内容一定要记录清晰。还有功能介绍、调用环境、CPU要求等，也需要记录，避免出现错误调用。
后者就是在调试过程中需要频繁更改的块，同样也需要记录修改原因、开发人员等信息。这样有助于更好地溯源，以及为今后的开发提供参考。为此，《指南》中提供了相关的模板用于编辑和保存这些内容。如图1所示。

图 1. SCL信息模板

当然，和其他编程语言有所不同，因为SCL模板是写在语句中，所以在块进行专有技术保护时无法显示。因此，可以把模板的内容填写到如图2所示的“块属性>信息”中，这样在不输入密码的情况下就可以看到块的各种信息，如图3所示。

图2. 块属性信息填写

图3. SCL加密块属性查看

3 使用库进行版本控制
前面说到标准块，在后期可能会有程序优化、功能升级、增加报警等改动，也就是版本升级。如果只是单纯的修改程序替换程序，还不能起到版本管理，版本控制的功能。如需实现版本管理和控制，建议使用库的类型功能。
库的类型功能，可对标准块，包括FB、FC、PLC数据类型（UDT）等进行版本控制。使用库的类型功能在每次程序变更时，能够实现对版本号的更新，支持编辑作者、注释等信息。如图4所示。

图4. 发布类型版本

注意:在程序块加入库的类型之前，建议将需要设置的仿真功能激活、自动编号功能、专有技术保护等设置完毕。因为一旦块加入库中，这些功能无法再次设置。
对于版本号，一般有以下要求供参考：

版本号格式为 x.y.z
起始版本为 1.0.0
“z” 表示修复错误，功能不做修改
“y” 表示功能进行扩展，变更时，同时对“z” 清零
“x” 是重大变更或对以前版本不兼容的更改，变更时，同时对“y” 和 “z” 清零
“x”、“y” 、 “z” 位于 0 - 999 之间

具体版本号变更示例，请参考下表。

有了这个功能，就可以方便地在项目中进行版本管理，更进一步还可以做成企业库甚至网络库进行全局共享，方便项目统一筹划。
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4 处理 ENO
如果说编一些报警程序，想必每个开发者或者公司都有相关经验，方法也是五花八门。但如果只是指令的一些报警，这个可能大家就不是很熟悉了。这里就介绍一个小技巧，可以在处理指令报警时达到事半功倍的效果。
可能大家都注意到了，很多指令，例如数学运算、转换等，或者FC、FB中都会在右边输出端有个ENO。一般都空在那里，也没有什么影响，要不就是后面串联其他的块，仅此而已。
其实不然，之所以感觉不到它有什么作用，是因为这个功能默认不激活，也就是ENO一直为True。但实际上我们可以激活这个功能，让ENO去判断指令或块是否执行异常。这时计算正常ENO输出True，计算异常ENO输出False。
像指令中的计算超限、或者转换出错等都可以判断出来。此外还可以在自定义块中对ENO赋值，自行给出或判断ENO状态。
那怎么能使得指令、块的 ENO 激活呢？
非常简单，对于LAD/FBD中调用的基本指令，可以直接在指令的右键菜单中生成ENO，即激活ENO。如图5所示。

图5. 生成 ENO

如果是SCL块，或者是LAD/FBD块中SCL段调用基本指令激活ENO，则不能像图5中的方式。需要在所在块属性中激活设置，如图6所示的红框。

图6. SCL生成ENO

当然如果是系统指令块或者是用户块的话，只要是块内部有对ENO 进行修改，那么在调用该块的时候就可能会出现ENO = False的情况。
下面我们看一个SCL中ENO的使用例子，如图7所示。看了这个例子您应该对ENO就有了更深一步的认识了。

图7.ENO 示例

上面的例子中，因为DINT的范围比INT要大，转换是可能会失败的，一旦变量num的范围超过了INT的范围，那ENO必然会输出False。
所以利用ENO的功能，可以优化程序。
5 基于 PLCopen 模板进行编程
前文提到《指南》的目的旨在帮助开发者能够统一编程风格，促进项目的标准化。针对标准化编程，西门子除了提供了一些规则建议以外，还提供了非常好用的编程模板。这个模板就是个编程框架，有了框架只需往里面增加工艺逻辑内容就好了。

西门子提供的符合PLCopen标准的基于SCL编程语言的模板是通用函数库（LGF）。基于通用函数库(LGF)，可以很轻松地编写出风格统一，易于阅读的FC、FB程序。通用函数库（LGF）的下载地址如下：
英文：
https://support.industry.siemens.com/cs/us/en/view/109479728

中文：
https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/109479728

在英文网页中可以下载到TIA Portal最新版本的库。如果您的TIA Portal 版本较低，目前可以在中文页面下载到最低V14SP1版本的库。当库加载到TIA Portal中，就可以浏览到各种模板（图中Templates文件夹），如图8所示。

图8. 模板位置

模板从上到下包括以下几部分：

用于以下功能、功能块中诊断用的PLC数据类型（UDT）
Enable作用的功能块：适合于连续执行的异步功能块，执行效果参考运动控制中的MC_MoveJog
Execute作用的功能块：适合于单次执行的异步功能块，执行效果参考运动控制中的MC_MoveVelocity
通用的功能、功能块模板：包含初始化段、主程序段、输出控制段，输出控制一般还包含对错误位、错误代码的控制

有了这些模板，我们自己就可以搭建出符合标准化的程序块了。
6 视频更直观
文字看不够，视频更直观。
如需要了解关于程序设计规范的更多内容，请关注西门子1847工业学习平台的专题视频《编程指南详细解读》。视频共10集，内容如下：
1.编程指南概要与说明
2.TIA Portal软件设置与语言设置
3.命名规则
4.通用程序编程设置注意事项
5.如何确保程序的安全性
6.程序设计指南
7.基于PLCOpen的模板
8.如何提升程序执行效率
9.测试套件上
10.测试套件下

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