配方功能介紹

配方通常有兩種使用場景，一種是生產不同的產品，使用不同的工藝參數，一種是在生產一種產品過程中有很多步驟，每個步驟都是有不同的參數。

通常這些參數數據存放在CPU工作存儲器的DB塊或M區，但是很多時候這些數據的數據量特別大，數值卻是固定不變的，或者只是偶爾在需要的時候小做改動。

而對于S7-1200來說，工作存儲器最大也只有150kB（S7-1217C），所以可以考慮將這些數據，放入更大的裝載存儲器。對于S7-1200，內置裝載存儲器有1MB（S7-1211C、S7-1212C）、2MB（S7-1214C V3.0以下）和4MB（S7-1214C V3.0以上、S7-1215C、S7-1217C）三種，如果通過存儲卡擴展，理論上可以最多到32GB。

從 TIA PORTAL STEP 7 V11 SP2 開始，S7-1200 固件版本 V2.0 開始，S7-1200支持將DB塊僅存儲在裝載內存中。并且提供指令READ_DBL將僅存儲在裝載存儲器的數據復制到工作存儲器，WRIT_DBL將工作存儲器的數據復制到僅存儲在裝載存儲器的數據塊。這樣就可以在需要時獲取配方數據與修改配方數據。但是這時通常只能在TIA PORTAL軟件的DB塊中編輯配方數據，不是很方便。

從 TIA PORTAL STEP 7 V13 開始，S7-1200 CPU 固件版本 V4.0 開始，又提供了兩條配方函數指令，使得配方數據可以導入、導出，得以在PC上使用EXCEL等軟件更方便的編輯。

其中RecipeExport指令將完整的配方數據塊導出，存儲在 CPU 裝載存儲器的永久性配方數據文件中。配方數據文件按照標準 CSV 格式存儲在 S7-1200 CPU 裝載存儲器中。

而RecipeImport指令將配方數據從裝載存儲器上的 CSV 文件導入到裝載存儲器上的配方數據塊中。此過程會覆蓋之前數據塊中的值。

注意：以上四個指令都不支持使用PLCSIM進行仿真，只能使用真實CPU。

配方相關指令

配方相關指令位于以下路徑：擴展指令—>配方和數據記錄—>配方函數以及擴展指令—>數據塊控制，具體位置參見圖 1 紅框。

圖1 配方相關指令

配方功能快速入門

配方數據文件按照標準 CSV 格式存儲在 S7-1200 CPU 裝載存儲器或 S7-1200 SIMATIC 存儲卡“程序卡”中。分別可通過 PLC Web 服務器或對于存儲卡文件操作，將數據文件傳送到 PC 進行管理和查看。也可將修改過后的配方數據文件上傳至PLC，再通過“RecipeImport”配方導入指令更新PLC裝載存儲器中配方數據塊的數值。

測試實例：

SIMATIC S7-1200 系列 CPU 使用配方數據功能，需要注意以下幾兩點：

程序中創建一個配方數據塊，此 DB 塊必須存儲在 CPU 裝載存儲器中，可以使用 CPU 內部裝載存儲器或程序卡

程序中創建一個活動配方數據塊，此 DB 塊必須在 CPU 工作存儲器中，使用程序邏輯讀取或寫入一個活動配方記錄

下面，舉例說明用 S7-1200 實現配方的寫入和讀取功能。為方便配方數據操作，按照下圖思路進行項目編程：

圖1 配方項目框圖

測試環境：

操作系統：Win 10 64bit Pro 1703

軟件：TIA PORTAL V15 Update 4

測試軟件：Notepad++ V7.5.8

硬件：S7-1215C DC/DC/DC V4.2.3

訂貨號：6ES7215-1AG40-0XB0

實現步驟

1.定義一個 PLC 數據類型（UDT）

配方數據塊必須包含數組，可以是一維的也可以是多維的，數組元素是 PLC 數據類型或結構。在這個配方實例中使用 PLC 數據類型創建配方數據塊。

在此，創建一個 PLC 數據類型，以定義一個配方記錄中的所有組成，以制造蛋糕為例，建立UDT過程參見鏈接，建好后如圖2所示。

圖2.定義 PLC 數據類型

數據類型是一個數據模板，它在每個配方數據塊以及活動配方數據塊中重復使用。輸入所有實例配方共用的成分名稱和數據類型，根據分配給配方成分的數值不同而產生不同的產品配方。

2.使用 PLC 數據類型創建配方數據塊

創建一個配方數據塊，為全局數據塊，并啟用數據塊屬性"僅存儲在裝載內存中"，如圖3紅圈所示。本例中，配方數據 DB 塊名稱為 "DB1_蛋糕配方”，如圖4所示，插入一個數組類型變量，數組元素的數據類型為"蛋糕配方"，本例中設置數組限值0..7，即可創建8個配方，可根據實際情況調整。

注意，如果需要使用RecipeExport和RecipeImport導入導出，配方DB塊的名稱中盡量不出現中文字符，否則在WEB頁面操作會略微麻煩一些，具體詳見配方數據的管理。本例為顯示直觀，所以使用了“DB1_蛋糕配方”的名字。

圖3.定義數據塊屬性

圖4.創建配方數據塊

對于圖3的優化的塊訪問選項，一般默認激活，因為從S7-1200 V4.2起，對于僅存儲于裝載存儲器的優化塊的大小限制為256kB，而僅存儲于裝載存儲器的非優化塊僅有64kB，顯然優化塊可以存儲更多的配方記錄，如果單個配方數據太多，需要放在多個DB中，也可以減少DB塊個數。

3.在工作存儲器中創建活動配方 DB，并通過“READ_DBL”和“WRIT_DBL”指令實現對裝載存儲區配方數據塊的讀寫操作

在工作存儲器中準備一個活動配方數據塊，用于配方數據的寫入和讀取。在本例中，在工作存儲器中創建了一個全局數據塊，名稱為 "DB2_活動配方”，類型為“蛋糕配方”，如圖5所示。

圖5.添加活動配方塊

確定后，就可以得到活動配方數據塊，該塊只由一組配方組成，如圖6所示。

圖6.活動配方數據塊

注意，因為指令“READ_DBL”和“WRIT_DBL”的緣故，要求活動配方數據塊與配方數據塊的優化屬性必須相同，即都同時是優化數據塊，或者同時是非優化數據塊。

將這個 DB 塊作為與裝載存儲器中配方數據塊的接口，分別通過指令“WRIT_DBL”能實時將存于工作存儲器的活動配方數據寫入至裝載存儲器的配方數據塊，或者通過指令“READ_DBL”實時讀取裝載存儲器的配方數據塊到工作存儲區中活動配方數據。

4.導出配方數據塊

對于S7-1200 V4.0及其以后版本的CPU，可以使用指令RecipeExport和RecipeImport對配方數據塊進行導入和導出，在電腦上使用EXCEL、ASCII編輯器等工具編輯。

對于S7-1200 V4.0以前的版本，一般建議直接在配方數據塊的起始值輸入配方，這一部分用戶可以直接跳過下面4-6步，直接看第7步。

在本例中，直接在OB1使用LAD語言調用RecipeExport和后面的RecipeImport塊，實際使用時可以在FC/FB，或者FB的多重背景中使用，語言也可以使用FBD、SCL。

首先新建DB塊，用于調用塊的請求與狀態位等，名稱為"DB3_操作"，建立結構體"Export"，以及相關變量，如圖7所示。

圖7. 建立結構體

在 OB1 調用RecipeExport，以及捕捉是否完成及錯誤代碼等程序，如圖8所示。

圖8.調用RecipeExport指令

5.配方csv文件的導入和導出

可以使用Web服務器或者存儲卡的方式對csv文件進行導入和導出，在電腦上的Excel等軟件上進行配方數據的編輯，具體操作詳見配方數據的管理。

6.導入配方數據塊

當配方文件通過WEB上載完成，或通過存儲卡重新導入文件后，就可以導入配方數據塊。和第4步類似，在DB塊"DB3操作"，中建立結構體"Import"，以及相關變量，結構同"Export"，如圖9所示，用于RecipeImport的請求與狀態位。

圖9. 建立結構體

在 OB1 調用RecipeImport，以及捕捉是否完成及錯誤代碼等程序，如圖10所示。思路同第4步。

圖10.調用RecipeImport指令

7.讀取配方數據

經過使用配方指令或者直接在配方數據塊的編輯，此時配方數據已經保存在PLC的裝載存儲器中，需要使用READ_DBL指令讀取出來。可以在DB塊"DB3操作"，建立一個Int類型變量Index用作配方編號。對于本例，配方數組限值為0-7，所以該配方編號變量取值范圍也是0-7，可以在HMI畫面上設置該值，也可以在程序中設置該值。此外同樣在DB塊"DB3_操作"，建立結構體"Read"，以及相關變量，用于READ_DBL的請求與狀態位，如圖11所示。

圖11.建立Index變量及結構體

然后利用數組的索引尋址功能，將配方數組指定索引的變量讀取到活動配方，即如果需要配方0送到活動配方數據塊，則Index賦值為0，需要配方1送到活動配方數據塊，則Index賦值為1，......，具體程序如圖12所示。

圖12.讀配方

然后就可以直接使用活動配方了，不論是程序中，還是HMI畫面中。例如本例中，當Index=0時，讀出的活動配方DB，如圖13所示。

圖13.活動配方數據

8.在線修改配方

通常配方功能使用到第7步就可以結束了，如果需要偶爾小范圍修改配方數據，不想大規模導入導出，或者不想打開程序修改配方數據起始值，可以使用WRIT_DBL指令實現該功能。

對于本例依然利用DB塊"DB3_操作"的變量Index，確定需要修改的配方編號，實際編程可以根據需要使用和讀配方不一樣的配方編號變量。

通常在HMI畫面上指定需要修改的配方編號，并且將活動配方的變量與HMI的IO域關聯，使用一個按鈕觸發READ_DBL的REQ將該配方編號對應的參數都讀取到活動配方，即映射到了IO域，然后再修改其中需要修改的變量，最后再使用另外一個按鈕觸發WRIT_DBL的REQ實現將改后的活動配方寫入該指定配方編號對應的配方，參考畫面如圖14。

圖14.HMI畫面

同樣在DB塊"DB3_操作"，建立結構體"Write"，以及相關變量，結構同"Read"，用于WRIT_DBL的請求與狀態位，如圖15所示。

圖15.建立結構體

最后同樣，利用數組的索引尋址功能，將活動配方寫入到配方數組指定索引的變量，即如果需要修改配方0，則將Index賦值為0，修改活動配方數據塊后寫入，需要修改配方1，則將Index賦值為1，修改活動配方數據塊后寫入，......，具體程序如圖16所示。

圖16.寫配方

本例如圖17所示，讀出Index為0的配方，然后修改黃油數據為2.0，點擊“寫入配方”按鈕即可修改配方DB的值。

圖17.HMI修改數據

配方數據的管理

配方數據文件以 CSV 格式存儲在永久性存儲器中。可以使用以下兩種方法查看、管理配方數據：

1. 通過內置的 PLC Web 服務器功能；

2. 通過電腦查看 PLC 存儲卡中的配方文件；

S7-1200 SIMATIC 最新存儲卡訂貨號如下：

訂貨號	容量
6ES7954-8LC03-0AA0	4MB
6ES7954-8LE03-0AA0	12MB
6ES7954-8LF03-0AA0	24MB
6ES7954-8LL03-0AA0	256MB
6ES7954-8LP03-0AA0	2GB
6ES7954-8LT03-0AA0	32GB

使用 PLC Web 服務器查看配方數據

激活CPU的Web服務器功能，則可以使用電腦網口連接CPU的PROFINET接口或者擴展CP1243-1的網口，然后使用電腦的IE瀏覽器訪問 PLC 內置的 Web 服務器。

1.啟用 Web 服務器

在目標 CPU 的設備配置中啟用 Web 服務器，具體參考Web服務器配置。

使用配方功能，需要具有“讀取文件”和“寫入/刪除文件”功能。若要求更多訪問功能，可以勾選相應權限。本例中只用默認用戶，實際可以根據需要設置用戶及權限，如圖 1 所示：

圖1.定義 Web 服務器的用戶權限

2. 通過 PROFINET 網絡將 PC 連接到 PLC

通常情況下，電腦網口網線或通過交換機連接CPU的PROFINET接口或者擴展CP1243-1的網口。

3. 登錄內置 Web 服務器

在 IE 瀏覽器地址欄中，本例中輸入 192.168.1.3 或者輸入 CP1243-1的 192.168.1.28。通過 Web 服務器的文件瀏覽器頁面來讀取配方數據文件， 瀏覽器操作界面如圖 2 所示：

圖2.Web 服務器的用戶界面首頁

在左側項目欄中，選擇"文件瀏覽器"，如圖 3 所示：

圖3.Web 服務器的文件瀏覽器頁面

進入"Recipes"文件夾后，即看到與 PLC 設置的配方數據塊名稱相同的配方數據文件，如圖 4 所示：

圖4.配方數據文件名稱

此時左鍵單擊csv文件即可以下載，下載后記得點擊刪除按鈕，將該配方文件刪除。

注意：如果配方DB名稱含有中文字符，例如本例的"DB1_蛋糕配方"，如果TIA PORTAL版本在V14以前，則無法下載，可以通過右邊重命名為只有字母和數字的名稱后下載，修改后上傳文件前，需要將文件名改為原來正確的名字。

TIA PORTAL版本V14及其以后，中文名稱的文件可以下載，但是下載的文件名將為亂碼，本例中如圖5所示。保存至本地前將文件名改為正確的名字。

正因如此，建議配方DB名稱最好不出現中文。

圖5.下載亂碼文件名

4.編輯配方文件

配方條目名稱的編碼，String，WString數據類型的編碼各有不同，如果需要導出變量到CSV文件編輯會帶來以下問題，注意：

1. 不要在配方中使用WChar與WString數據類型。

2. 如果配方條目名稱中出現中文，或果配方條目的String類型出現中文，都不要使用Excel進行編輯，例如本例。

3. 配方條目名稱中出現中文，與配方條目的String類型出現中文，不要同時出現。

所以最好在配方中不出現任何中文，這樣導入導出不會出現任何問題，還可以使用Excel進行編輯。否則就需要使用ASCII編輯器，例如Windows自帶的文本文檔，或者本例中使用的Notepad++。

編輯好的CSV如圖6所示。

圖6.CSV文件

在修改時需要注意：

1. 配方DB包含的條目數不能再增加，數組的限值限制了配方的條目數。

2. 只能修改配方內容，不要修改第一行的配方條目名稱以及第一列的索引。

3. 使用ASCII編輯器容易數據錯位，所以最好配方全部內容使用英文字母+數字，然后使用EXCEL等工具編輯。

5.上載配方文件

編輯好配方文件，即可以上載該文件，如圖7所示。

圖7.上載修改的CSV文件

查看 PLC 存儲卡中的配方

如果 S7-1200 CPU 中插入了存儲卡，則可以取出該存儲卡，然后將該卡插入 PG/PC 上的標準 SD 卡槽或 MMC 卡槽中。在 Windows 資源管理器中導航至存儲卡中的 Recipes 目錄，復制配方文件到PC的本地驅動器中，使用ASCII編輯器或者Excel 打開即可。操作步驟如下：

1. 將插好 S7-1200 存儲卡的讀卡器插入 PC，以U盤形式打開該卡，全選刪除所有文件。

2. 在 TIA PORTAL 軟件中按照以下路徑和方法打開存儲卡：“項目樹”→“讀卡器/USB 存儲器”→“鼠標選中需要打開的存儲卡盤符”（如下圖所示的 I:）→“鼠標右鍵”→屬性”，如圖 8所示：

圖8.打開讀卡器

3. 鼠標選中“屬性”后打開存儲卡，設置卡類型：程序。如圖9 所示：

圖9.設置“程序卡”

4. 將該卡插入S7-1200卡槽，下載程序后，程序即保存到程序卡中。

5. 配方數據塊使用指令導出后，會在存儲卡中生成對應的配方文件，例如本例中的“DB1_蛋糕配方.csv”。

6. CPU斷電，將存儲卡取出，將插好 S7-1200 存儲卡的讀卡器插入 PC，以U盤形式打開該卡，打開 Recipes 目錄，找到配方文件。本例中和圖6問題相同，中文名稱出現亂碼，如圖 10 所示。但是這里注意，不要修改該名稱。

圖10.程序卡文件夾

7. 此時即可以對該配方文件進行編輯，編輯文件注意事項參見通過Web導出的步驟4，編輯后重新拷貝回Recipes文件夾，執行配方導入指令。

審核編輯：郭婷