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图1 FPGA 内部架构

通过编程，这些逻辑单元被分配一些如与、或、非、置位/复位等功能，系统设计师可以根据需要通过连接FPGA内部的逻辑单元和逻辑功能，就好像连接一个电路试验板，完成所需要的特定功能。最终程序将成为通过连接逻辑单元形式的硬件结构的一部分，这些硬件结构的程序组件好像通过连接的继电器控制回路一样并行执行，响应快速并且响应时间基于常数，FM352-5的扫描周期固定为1цs。
FM352-5模块高速处理数字量输入、输出信号以及编码器信号，从读入数字量输入信号、CPU程序处理到信号的输出最小周期不到10цs，适合逻辑简单、要求快速响应的应用如速度测量、脉宽调制（最小20цs可调）输出等。由于FM352-5是布尔处理器，所以只能对布尔、字节、字、双字等信号进行处理，而不能处理浮点信号。

2 FM352-5工作方式
FM352-5具有独立的处理能力，安装方式灵活，可以安装于S7-300 PLC中央机架、分布式I/O ET200M中（可以是非西门子主站）、也可以独立安装。如图2所示：

图2 FM352-5的安装形式

独立安装时通过模块集成的输入、输出信号对受控设备进行操作并读出反馈状态，由于没有额外的通信接口而不能通过人机界面进行操作。安装于S7-300 中央机架中，CPU与FM352-5数据交换过程如图3所示：

图3 CPU与FM352-5数据交换示意图

FM352-5模块通过集成的输入接口接收编码器信号和数字量输入信号，通过背板通信总线接收CPU发送的命令信号（图中为输出缓存，如果FM352-5独立安装，只能通过集成的接口接收输入信号），经过FPGA(现场可编程门阵列)处理后直接通过模块集成的输出点输出，运算数据也可以通过输入缓存作为状态信号反馈到CPU。CPU与FM352-5间的通信数据经过接口函数块的处理后进入CPU的用户数据区，FM352-5与CPU之间的数据交换也可以通过FM352-5的逻辑地址区直接通信。
普通CPU程序执行是以串行扫描的，FM352-5程序执行则是以并行扫描的，保证程序执行的快速性，由于程序从左到右并行执行，在不同程序行中对由同一信号产生的逻辑结果处理时，可能导致逻辑的先后次序错误，FM352-5使用连接器和多相时钟的技术使具有竞争条件的时序延迟，保证信号的正确性。连接器的使用规则如下：
 如果连接器的触点在它的输出线圈以前引用，那么触点的值将取决于上个扫描结果。
 如果连接器的触点在它的输出线圈以后引用，那么触点的值将取决于当前扫描结果。
连接的使用如图4所示：

图4 FM352-5连接的使用

连接器使用的方式相当于中间变量，使用梯形图编写的FM352-5程序存储于一个FB块中，所有的变量使用在FB块中定义的形参，连接器变量使用固定的形参格式
＃Conn.arrXcon，在图2程序段1的程序中，连接器＃Conn.arrXcon[8]和＃Conn.arrXcon[9] 的触点信号在输出线圈＃Conn.arrXcon[8]以前引用，所以它们的值将取自线圈上个扫描结果。在程序段4的程序中，连接器＃Conn.arrXcon[8]和＃Conn.arrXcon[9]的触点信号在它的输出线圈＃Conn.arrXcon[8]以后引用，所以它们的值将取自线圈当前扫描结果。如果在不同程序段相对于连接器使用具有保持功能的指令块如计数器、定时器、RS触发器、沿检测、位移寄存器等时（参考表8），模块通过多相时钟管理这些指令块正确的时序，例子程序如图5所示：

图5 保持功能块的多相定时

在程序段1中，连接器＃Conn.arrXcon[2] 的触点信号在它的输出线圈前引用，它的值将取自线圈上个扫描结果，所以RS触发器＃FF.ThirdFF被看作相序1，在程序段2中，RS触发器＃FF.MoreFFs[0] 相序为1，＃FF.MoreFFs[1] 相序为2，连接器线圈
＃Conn.arrXcon[2]在相序1后输出。在程序段3中，通过连接器触点＃Conn.arrXcon[2]将RS触发器＃FF.MoreFFs[2]连接到程序段2的相序1后，同样被看作为相序2，程序段3相当于程序段2的扩展部分，这样程序执行相序图（顺序）如图6所示：

图6 12相序定时和I/O时序图

从图4中可以看到，＃FF.MoreFFs[0]为相序1最先执行，＃FF.MoreFFs[2]和＃FF.MoreFFs[1] 同为相序2被同时执行。每一个程序段中最多可以串连11个（相序）具有保持功能的指令块，第十二个相序作为输出，如果利用连接器扩展，如图5中程序段2和程序段3中最多只能连接11个指令块，否则编译时报错。利用12相序的处理方式也保证FM352-5并行处理的稳定性——程序的执行周期固定为1цs。

3 输入输出端子接线
FM352-5集成最多15个数字输入，8个数字输出和一路编码器输入信号。输入输出端子的定义参考表1所示：
表1 FM352-5输入输出端子定义

注1：
订货号为FM352-5AH00-0AE0模块，管脚10为2M，作为2区输入输出电路公共端。
订货号为FM352-5AH10-0AE0模块，管脚10为2L+，作为2区输入输出电路电源端。
注2：
订货号为FM352-5AH00-0AE0模块带有漏型（NPN）输出。
订货号为FM352-5AH10-0AE0模块带有源型（PNP）输出。
根据现场信号和工艺的要求选择漏型或者源型输出的FM352-5模块，漏型比源型输出的响应频率高。

编码器的端子定义参考表2所示：

表2 编码器的端子定义

FM352-5模块可以连接下列类型的编码器：
• 5V RS422对称脉冲串增量型编码器
• 24V非对称脉冲增量型编码器
• 具有同步串行接口SSI的型绝对值编码器，模块具有Master或Listen接口
通过模块的硬件配置选择连接编码器的类型，同时只能连接一个编码器。编码器的使用将占用对应的输入信号，例如，连接24V增量型编码器时I9、I10、I11被占用。如果没有连接编码器，接收编码器信号的端子可以作为数字量输入信号，最多15个数字输入，其中包括3个差分输入信号I12、I13和I14。

4 模块的参数化
安装FM352-5模块软件包后可以对模块进行参数化，在SIMATIC Manager硬件配置界面插入FM352-5模块，双击FM352-5的图标，在弹出的对话框中点击 “bbbbbeters” 按钮进入参数化界面如图7所示：

图7 FM352-5参数化界面

FM352-5模块可配置的参数如下：

•® “Basic bbbbbeters ”
定义是否产生中断，产生的中断分为诊断中断（OB82）和过程中断（OB40）。
•® “Module Diagnostics Enable”
定义产生诊断中断的条件，如 电源1L+、2L+掉电等。
•® “Output Diagnostics Enable”
定义输出过载是否产生诊断中断。
•® “Process Interrupts Enable”

定义FM352-5 生成的8个过程中断，这些中断需要通过在FM352-5中编程触发（“Intr”形参）。产生中断在CPU中调用相应OB块，例如OB40，通过OB40形参
“0B40_POINT_ADDR”第一个字节的8个位可以判断FM352-5中产生中断的事件。
“Module Diagnostics Enable”、“Output Diagnostics Enable ”、“Process Interrupts Enable ”中的参数是动态参数，在CPU中可以通过调用SFC55－写数据记录1进行配置和修改，数据记录1中包含8个字节，数据格式参考表3。

表3 数据记录区1的诊断数据

表3中参数含义如下：
MI L ：I L电源掉电。
M2L ：2L电源掉电。
ESSF ：编码器电源故障。
M3L ：3L电源掉电。
SSIF ：SSI编码器值溢出。
DBW ：差分输入编码器断线。
O7～O0 ：输出过载。
MMC ：MMC卡故障。
PAE ：8个过程中断

表中每一个位表示一个生成中断的信息，值为0时不产生中断，值为1时激活中断。没有使用的位被保留，设置为0。修改的参数在CPU再次启动时恢复模块中的设置值。
•® “bbbbb filter time constants”
定义输入信号的滤波时间，选择滤波时间长，采样不易受到干扰，但响应慢；反之易受到干扰，响应快。
•® “Program properties”
选择FM352-5是否可以独立运行。选择独立运行时，FM352-5的程序通过PG或写卡器
写入MMC中。
•® “Encoder－ General”
选择使用编码器的类型，SSI、5V和24V编码器，或者不连接编码器。
•® “Encoder－ SSI”
如果连接SSI编码器，在本栏中定义SSI编码器的参数。
•® “Encoder －5V Differential and 24V single-ended encoder”
如果连接5V或24V编码器，在本栏中定义编码器的参数。
•® “Advanced bbbbbeters”
参数“Module Diagnostics hardware support”、 “Output Diagnostics hardware support”、“Process Interrupts hardware support ”是“Module Diagnostics Enable”、 “Output Diagnostics Enable ”、“Process Interrupts Enable ”中选择产生中断条件的先决条件，如果在“Advanced bbbbbeters”没有选择将不会产生任何中断信息。FM352-5可使用的编程资源有限，所有配置的中断都将占用FM352-5的资源，如果去掉没有使用的中断将节省模块的资源，增加用户程序的空间。
“Consistency check”检查CPU与FM352-5的配置匹配性，如选择“Module checks for consistency”，FM352-5参数修改后，编译后的配置信息必须从新下载到CPU中。

5 编程
FM352-5模块具有独立的执行程序，与普通CPU编程方法类似，但是不能使用语句表编程，由于FM352-5是针对位信号进行处理，SIMATIC Manager中集成的一些指令不能使用，如图8所示，由于时序的原因在位逻辑中不能使用单线圈的R/S触发器及SAVE指令；在比较器和转换器中不能使用涉及浮点运算的指令，计数器、定时器则需要使用FM352-5专用的函数库。安装FM352-5的参数化软件后，在SIMATIC Manager中自动集成FM352-5专用的函数库如图9所示，函数库中包含计数器、定时器、加减乘除函数块、移位寄存器函数块等，如果在FM352-5中使用非法的指令，在程序编译时会报错。FM352-5的执行程序只能存储于一个函数块FB中，执行程序中不能使用M、DB、I、Q、L、PIW 、PQW等数据区，也不能使用绝对地址，必须使用FB中的形参进行程序的编写，FB形参的是由IN、OUT及STAT接口区组成，可以是数组、结构及FB等数据类型。FM352-5使用的函数块FB形参有固定的格式，有的形参可以添加修改，有的则不能做任何改动。函数块FB输入接口区的形参如表4所示。

图8 FM352-5 不能使用的指令

图9 FM352-5 专用函数库

表4 FB输入接口区的形参

输入接口区的形参为集成的数字量输入信号（2个字节）和CPU发送的命令信号（14个字节），形参使用符号名寻址，例如集成的第一个输入信号地址表示为Din[0]，而不能使用IX.X。函数块FB输出接口区的形参如表5所示：

表5 FB输出接口区的形参

输出接口区的形参为集成的数字量输出信号（2个字节）和CPU发送的命令信号（14个字节）。函数块FB静态接口区的形参如表6所示：

表6 应用FB块的静态形参格式

形参“Intr”中每一个位都可以产生过程中断，产生中断在CPU中调用相应OB块，例如OB40，通过OB40中的形参“0B40_POINT_ADDR”第一个字节的8个位可以判断产生中断的事件是由“Intr”中哪一个位触发；“ST”为FM352-5模块的诊断信息；“Encoder”为编码器的数据区，可以对编码器进行读写操作；在接下来的数据区可以自由插入FM352-5专用的函数块，例如计数器和定时器等，数量与FM352-5的资源有关；“FF” 专用于S/R，R/S触发器的寄存器，不能作为其它数据区使用；“Edge” 专用于信号沿检查的寄存器，不能作为其它数据区使用；“Conn” 专用于连接器，相当于普通CPU的中间变量，不能作为其它数据区使用。
FM352-5模块只能使用上面介绍的形参以符号名寻址方式编程，下面以示例的方式介绍FM352-5的编程方法，假设当FM352-5的第一个输入点为1时，使能FM352-5第一个输出点输出10KHz脉冲，脉冲频率由CPU设定并将频率设定值读回到CPU中进行校验。根据控制要求，可以使用FM352-5专用函数库中的FB119产生脉冲输出，FB119的输入、输出参数如表7所示：