西門子 STEP7 &博途(TIA Portal)系列編程軟件功能強(qiáng)大，其模塊化編程的思想能夠使系統(tǒng)邏輯清晰、易于維護(hù)和修改，這對(duì)大型復(fù)雜項(xiàng)目的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。今天這篇文章，我們就和大家談?wù)凷TEP7 & 博途(TIA Portal)是如何實(shí)現(xiàn)模塊化程序設(shè)計(jì)的。

對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的自動(dòng)化控制任務(wù)，我們往往會(huì)根據(jù)其內(nèi)部的邏輯關(guān)系，將其劃分成一些子任務(wù)（子任務(wù)還可以根據(jù)需要繼續(xù)分成更小的子任務(wù)）。這樣就能把復(fù)雜的項(xiàng)目變得相對(duì)簡(jiǎn)單，從而比較容易實(shí)現(xiàn)。

打個(gè)比方：我們要去歐洲旅游，要考慮怎么去？（交通）、去了住哪？（住宿）、去做什么？（購物，游玩）等。這樣，“去歐洲旅游”的任務(wù)就被分成了“交通”、“住宿”、“購物”、“游玩”四個(gè)子任務(wù)，然后分別完成每一個(gè)子任務(wù)（訂完機(jī)票就完成了“交通”任務(wù)、訂完酒店就完成了“住宿”任務(wù)，等等）。當(dāng)所有的子任務(wù)都完成后，整個(gè)任務(wù)也就完成了。

西門子STEP7 & 博途(TIA Portal)在程序設(shè)計(jì)中引入了這種把復(fù)雜任務(wù)簡(jiǎn)單化的思想，可以把整個(gè)項(xiàng)目程序，劃分成小的子程序，分別對(duì)子程序進(jìn)行編程。這些劃分的子程序，被稱為“塊”，“塊”之間通過邏輯關(guān)系調(diào)用或者被調(diào)用。這種把復(fù)雜程序劃分成小的“塊”的編程方法，稱為“模塊化程序設(shè)計(jì)”。

模塊化程序設(shè)計(jì)的邏輯清晰、組織結(jié)構(gòu)透明，增加了程序的可理解性和可維護(hù)性，易于修改、調(diào)試和檢查錯(cuò)誤。創(chuàng)建好的“塊”可以一勞永逸的重復(fù)使用，減少了編程的工作量，提高了工作效率。

在上一篇文章《PLC基礎(chǔ)篇之PLC的誕生及工作原理》中我們講過，PLC內(nèi)部的程序包括操作系統(tǒng)程序和用戶程序兩種。操作系統(tǒng)本身的程序設(shè)計(jì)不在今天的討論范圍之內(nèi)，這里我們主要討論的是操作系統(tǒng)與用戶程序的接口及用戶程序本身的模塊化設(shè)計(jì)。

組織塊（Organization Block,OB）是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口，操作系統(tǒng)通過調(diào)用特定的組織塊，來完成特定的功能。用戶的程序要寫到組織塊中才能被調(diào)用。

組織塊（OB）可以分為啟動(dòng)組織塊，循環(huán)調(diào)用組織塊和中斷組織塊。

啟動(dòng)組織塊：CPU從停止模式切換到啟動(dòng)模式時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)調(diào)用一次啟動(dòng)組織塊（注意：僅調(diào)用一次）。啟動(dòng)組織塊的主要作用是用來初始化一些變量。

循環(huán)調(diào)用組織塊：也稱為主程序塊，一般是OB1。循環(huán)調(diào)用組織塊是用戶程序的入口，相當(dāng)于C語言中的“Main函數(shù)”。

中斷組織塊：是當(dāng)中斷出現(xiàn)時(shí)，操作系統(tǒng)調(diào)用的組織塊。STEP7對(duì)中斷組織塊的編號(hào)有規(guī)定，當(dāng)某種中斷出現(xiàn)時(shí)，調(diào)用某個(gè)中斷組織塊。中斷組織塊內(nèi)部是用戶寫的中斷處理程序（參考《中斷機(jī)制是怎樣讓PLC高效運(yùn)行的？》）。

上面說的都是操作系統(tǒng)和用戶程序接口的組織架構(gòu)，下面談?wù)動(dòng)脩舫绦虻哪K化設(shè)計(jì)；

在用戶程序中，我們可以把完成某個(gè)功能的代碼，保存成一個(gè)“塊”，稱為“功能塊（Function Block，F(xiàn)B）”或“功能（Function，F(xiàn)C）”。“功能塊（FB）”和“功能（FC）”都是能完成某種特定功能的代碼的集合，是一個(gè)子程序。它們的不同之處在于：“功能塊（FB）”需要有特定的數(shù)據(jù)塊（Data Block，DB）來保存靜態(tài)變量；而“功能（FC）”沒有靜態(tài)變量，因此不需要特定的數(shù)據(jù)塊。

“功能塊（FB）”所需要的特定的數(shù)據(jù)塊（DB），被稱為背景數(shù)據(jù)塊（Instance Data Block）。背景數(shù)據(jù)塊的屬性是私有的，它只能被它所屬的功能塊（FB）訪問。

與背景數(shù)據(jù)塊相對(duì)應(yīng)的另一種數(shù)據(jù)塊，是全局?jǐn)?shù)據(jù)塊（Global Data Block）。全局?jǐn)?shù)據(jù)塊是公有的，可以被所有的“功能塊（FB）”或者“功能（FC）”訪問。

在設(shè)計(jì)復(fù)雜項(xiàng)目的時(shí)候，可以把項(xiàng)目分成的子任務(wù)設(shè)計(jì)成功能塊（FB）或功能（FC）。功能塊（FB）或功能（FC）之間可以相互調(diào)用，當(dāng)被調(diào)用的功能塊內(nèi)部又調(diào)用另一個(gè)功能塊時(shí)，這種調(diào)用稱為“嵌套調(diào)用”，調(diào)用的層數(shù)稱為“嵌套深度”。不同的CPU支持的嵌套深度不同，使用時(shí)需要查看下手冊(cè)；比如：CPU 1215C的嵌套深度如下圖：

關(guān)于STEP7 & 博途的模塊化程序設(shè)計(jì)就先講到這里，相關(guān)參考文章如下：

PLC基礎(chǔ)篇之PLC的誕生及工作原理

中斷機(jī)制是怎樣讓PLC高效運(yùn)行的？