3.1S7-1200PLC硬件系統(tǒng)3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型3.4編程語言3.5程序設(shè)計方法

1中國礦業(yè)大學徐海學院第3章S7-1200PLC基礎(chǔ)知識主要內(nèi)容：電氣控制及PLC技術(shù)應(yīng)用1.CPU模塊技術(shù)參數(shù)S7-1200屬于新一代小型PLC，其主機單元（CPU）上集成了微處理器、電源、Profinet通信端口以及一定數(shù)量的輸入/輸出（I/O）點，自身即可組成一個小的控制系統(tǒng)，如圖所示。如果需其他控制功能（如串口通信、模擬量輸入輸出處理等），僅需外擴相應(yīng)的模塊即可。2中國礦業(yè)大學徐海學院3.1S7-1200PLC硬件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.CPU模塊技術(shù)參數(shù)S7-1200CPU目前有五種型號的CPU模塊：CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C以及CPU1217C，主要技術(shù)參數(shù)如表所示。3中國礦業(yè)大學徐海學院3.1S7-1200PLC硬件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.CPU模塊硬件接線根據(jù)供電電源和輸入/輸出接口電路的不同，S7-1200中的每種CPU均具有三種類型：AC/DC/RLY、DC/DC/RLY、DC/DC/DC。以CPU1214CAC/DC/RLY為例。4中國礦業(yè)大學徐海學院3.1S7-1200PLC硬件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.CPU模塊針對工業(yè)常見的控制要求，S7-1200CPU集成了相應(yīng)的工藝功能，如：高速計數(shù)器、PID功能、運動控制功能、高速脈沖發(fā)生器（PTO/PWM）等。工藝功能1）高速計數(shù)器S7-1200CPU集成了最多6個高速計數(shù)器（如表3-1），其不受CPU掃描周期的影響，用來對軸編碼器等設(shè)備發(fā)出的高頻脈沖進行計數(shù)?？蓽y量的單相脈沖最高頻率高達100kHZ，雙相或A/B相脈沖最高頻率高達30kHZ。2）PID功能PID功能常用于需要進行閉環(huán)控制的過程控制系統(tǒng)中，如溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速等物理量的閉環(huán)控制。S7-1200CPU提供了最多16個PID控制器，可同時進行回路閉環(huán)控制，用戶可手動調(diào)試PID參數(shù)，也可使用PID參數(shù)自整定功能來自動計算回路增益、積分時間和微分時間。5中國礦業(yè)大學徐海學院3.1S7-1200PLC硬件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.CPU模塊工藝功能3）運動控制功能運動控制功能常用與伺服電機、步進電機的速度及位置控制場合。S7-1200在運動控制功能中使用軸的概念，通過對軸的組態(tài)（包括驅(qū)動器接口、位置限制、動態(tài)特性、機械特性等），結(jié)合相應(yīng)的指令塊（滿足PLCopen規(guī)范），可實現(xiàn)絕對位置、相對位置、點動、轉(zhuǎn)速控制及自動尋找參考點的功能。4）高速脈沖發(fā)生器（PTO/PWM）高速脈沖發(fā)生器可在S7-1200CPU和信號板的指定端口發(fā)出高頻脈沖，用以精確控制電機轉(zhuǎn)速、閥門位置等。S7-1200CPU提供了兩路100kHZ的高速脈沖輸出，分別可組態(tài)為PTO或PWM：PTO（固定50%占空比）的功能只能由運動控制指令來實現(xiàn)，PWM（周期固定、占空比可變）的功能使用CTRL_PWM指令塊實現(xiàn)。當一個通道被組態(tài)為PTO時，將不能使用PTO功能，反之亦然。6中國礦業(yè)大學徐海學院3.1S7-1200PLC硬件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.擴展單元S7-1200CPU上集成了少量的DI/DO、AI/AO（部分型號CPU不具有AO），當復雜系統(tǒng)需要其它功能或更多I/O點時，可以在CPU的基礎(chǔ)上增加擴展單元。S7-1200CPU支持的擴展單元類型有：信號板SB、信號模塊SM以及通信模塊CM。信號板SBS7-1200本體上（正面）可支持擴展一塊信號板，用以增加少量的數(shù)字量或模擬量I/O點數(shù)，且不增加系統(tǒng)的安裝空間。信號板的類型有以下5種：①數(shù)字量輸入信號板SB1221：共2種產(chǎn)品，即4點5VDC輸入、4點24VDC輸入。②數(shù)字量輸出信號板SB1222：共2種產(chǎn)品，即4點5VDC輸出、4點24VDC輸出。③數(shù)字量輸入/輸出信號板SB1223：共3種產(chǎn)品，即2點5VDC輸入/2點5VDC輸出、2點24VDC輸入/2點24VDC輸出（普通）、2點24VDC輸入/2點24VDC輸出（支持高速脈沖）。④模擬量輸入信號板SB1231：共3種產(chǎn)品，即1路AI、1路熱電阻（RTD）輸入、1路熱電偶（TC）輸入。⑤模擬量輸出信號板SB1232：共1種產(chǎn)品，即1路AO。7中國礦業(yè)大學徐海學院3.1S7-1200PLC硬件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.擴展單元信號模塊SM①數(shù)字量輸入信號模塊SM1221：共2種產(chǎn)品，即8點24VDC輸入、16點24VDC輸入。②數(shù)字量輸出信號模塊SM1222：共有5種產(chǎn)品，即8點RLY輸出、8點24VDC輸出、8點RLY輸出（NC和NO可切換）、16點RLY輸出、16點24VDC輸出。③數(shù)字量輸入/輸出信號模塊SM1223：共有5種產(chǎn)品，即8點24VDC輸入/8點RLY輸出、8點24VDC輸入/8點24VDC輸出、16點24VDC輸入/16點RLY輸出、16點24VDC輸入/16點24VDC輸出、8點120V或230V輸入/8點RLY輸出。④模擬量輸入信號模塊SM1231：共有7種產(chǎn)品，即4路13位輸入、4路16位輸入、8路13位輸入、4路熱電阻（RTD）輸入、4路熱電偶（TC）輸入、8路熱電阻（RTD）輸入、8路熱電偶（TC）輸入。⑤模擬量輸出信號模塊SM1232：共有2種產(chǎn)品，即2路14位輸出、4路14位輸出。⑥模擬量輸入/輸出信號模塊SM1234：共有1種產(chǎn)品，即4路輸入/2路輸出。8中國礦業(yè)大學徐海學院3.1S7-1200PLC硬件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.擴展單元通信模塊CM①點到點通信模塊CM1241：共有3種產(chǎn)品，即RS232通信模塊、RS485通信模塊、RS422/485通信模塊。②Profibus通信模塊：共有2種產(chǎn)品，即CM1242-5通信模塊（從站）、CM1243-5通信模塊（主站）。③AS-i通信模塊：共有1種產(chǎn)品，即CM1243-2通信模塊。④工業(yè)遠程通信模塊：共有5種產(chǎn)品，即CP1243-1通信模塊（以太網(wǎng)）、CP1243-1DNP3通信模塊（DNP3協(xié)議）、CP1243-1IEC通信模塊（IEC協(xié)議）、CP1243-7GPRS通信模塊（連接至GSM/GPRS）、CP1243-7LTE通信模塊（通過LTE-EU標準連接至GSM/GPRS）。9中國礦業(yè)大學徐海學院3.1S7-1200PLC硬件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)3.擴展I/O點的編址在利用信號模塊進行I/O點數(shù)擴展時，除了模塊之間的硬件連接之外，還需對擴展的信號模塊進行I/O地址的分配。S7-200中，CPU和各個擴展模塊中I/O的地址是固定的，軟件自行按照從CPU到擴展模塊的順序依次分配相應(yīng)地址，用戶無法修改。S7-1200與S7-200不同，CPU和各個擴展模塊的I/O地址可以選擇默認分配，也可在硬件組態(tài)時靈活修改，然而S7-1200默認分配的地址會有一定的間隔，為了方便編程，有時需對默認地址進行重新分配。10中國礦業(yè)大學徐海學院3.1S7-1200PLC硬件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)3.擴展I/O點的編址S7-1200擴展模塊的I/O地址分配原則：（1）從CPU開始，按照從左到右的次序，依次對同類型的輸入/輸出模塊進行編址。（2）數(shù)字量輸入和模擬量輸入共用同一個映像寄存器，所以它們的地址不能重復，數(shù)字量輸出和模擬量輸出也是一樣。（3）對于數(shù)字量輸入/輸出模塊，按照一組8個位（1個字節(jié)）順序分配地址。實際使用地址不足8位的模塊，未用位不能分配給后續(xù)擴展模塊（保留給本模塊），后續(xù)擴展模塊的同類型地址應(yīng)從下一組（下一字節(jié)）開始分配。（4）對于模擬量輸入/輸出模塊，按照一組2個字節(jié)（1個字）順序分配地址（模擬量對應(yīng)的數(shù)字量單位長度為2個字節(jié)），只要保證地址不重復即可。注意：上述分配地址的原則是作者贊同的做法，不同工程師有不同的分配方法，也可選擇為軟件默認分配的地址。11中國礦業(yè)大學徐海學院3.1S7-1200PLC硬件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)3.擴展I/O點的編址S7-1200擴展模塊的I/O地址分配原則：【例3-1】某S7-1200控制系統(tǒng)硬件配置如下圖所示，請按照順序?qū)Ω髂K的輸入輸出進行編址。解：該題中的地址分配并不唯一，一般習慣從CPU方向向右依次編址。CPU中，數(shù)字量輸入、輸出默認起始于第0個字節(jié)，模擬量輸入、輸出默認起始于第64個字節(jié)，后續(xù)擴展模塊可順序編址。12中國礦業(yè)大學徐海學院3.1S7-1200PLC硬件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)3.擴展I/O點的編址S7-1200擴展模塊的I/O地址分配原則：備注：斜體地址表示未被分配，保留給本模塊。13中國礦業(yè)大學徐海學院3.1S7-1200PLC硬件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)與S7-300/400相似，S7-1200在編程時采用“塊”（類似于子程序塊）的概念。將整個程序分解為相互獨立的各個子塊。對于復雜控制系統(tǒng)，利用各種塊對整個復雜系統(tǒng)進行分解簡化，有利于程序的設(shè)計和理解；也可以將類似的功能設(shè)計成標準的程序塊進行重復調(diào)用，達到簡化程序、方便修改等目的。S7-1200PLC軟件支持4種類型的塊結(jié)構(gòu)，如表所示。14中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)組織塊組織塊（Organizationblock，OB）是操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口，可通過對組織塊編程來控制PLC的動作。組織塊由操作系統(tǒng)調(diào)用，對應(yīng)于CPU中的特定事件。用組織塊可以創(chuàng)建在特定時間執(zhí)行的程序，以及響應(yīng)特定事件的程序。S7-1200支持七種類型的組織塊：程序循環(huán)組織塊、啟動組織塊、延時中斷組織塊、循環(huán)中斷組織塊、硬件中斷組織塊、時間錯誤中斷組織塊、診斷錯誤中斷組織塊，如表所示。某些組織塊在啟動時，操作系統(tǒng)將輸出啟動信息，用戶編寫組織塊程序時，可根據(jù)這些啟動信息進行相應(yīng)處理。15中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)組織塊16中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)組織塊：程序循環(huán)組織塊CPU處于RUN模式時，程序循環(huán)（Programcycle）組織塊將周期性循環(huán)執(zhí)行，新建S7-1200項目時，默認生成的主程序Main[OB1]即為程序循環(huán)組織塊。若要啟動程序執(zhí)行，項目中至少要有一個程序循環(huán)組織塊。操作系統(tǒng)每個周期調(diào)用該程序循環(huán)組織塊一次，從而啟動用戶程序的執(zhí)行。用戶可根據(jù)實際需要，在程序循環(huán)組織塊中放置控制程序的指令或調(diào)用其它FC/FB功能塊。S7-1200允許同時使用多個程序循環(huán)組織塊，按它們的編號由小到大順序執(zhí)行。程序循環(huán)組織塊默認編號為OB1，其它程序循環(huán)組織塊的編號必須不小于123。程序循環(huán)組織塊的優(yōu)先級為1（最低優(yōu)先級），可被高優(yōu)先級的組織塊中斷；程序循環(huán)執(zhí)行一次需要的時間即為程序的循環(huán)掃描周期時間。最長循環(huán)時間缺省設(shè)置為150ms。如果程序超過最長循環(huán)時間，操作系統(tǒng)將調(diào)用時間錯誤組織塊OB80；如果OB80不存在，則CPU停機。17中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)組織塊：程序循環(huán)組織塊S7-1200程序循環(huán)工作過程如圖所示。18中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)組織塊：啟動組織塊啟動（Startup）組織塊一般用于編寫初始化程序，如賦初始值等。如果CPU操作模式從STOP切換到RUN（包括RUN模式時CPU斷電再上電、執(zhí)行STOP到RUN命令切換），啟動組織塊將被執(zhí)行一次。啟動組織塊執(zhí)行完畢后才開始執(zhí)行主程序循環(huán)組織塊。S7-1200同時支持多個啟動組織塊，按照編號由小到大順序依次執(zhí)行。啟動組織塊默認編號為OB100。其它編號必須不小于123。19中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)組織塊：延時中斷組織塊延時中斷（Timedelayinterrupt）組織塊在經(jīng)過一段時間延時（用戶自定義）后，才執(zhí)行該組織塊里的程序，可用于故障處理等延時控制場合。S7-1200同時支持最多四個延時中斷組織塊，編號必須為20~23或不小于123。實現(xiàn)延時中斷功能需相關(guān)指令加以配合，如表所示。一般在主程序中調(diào)用“SRT_DINT”指令來啟動延時中斷組織塊，通過OB_NR和DTIME參數(shù)來指定需啟動的延時中斷組織塊、延時時間，到達設(shè)定時間后，執(zhí)行相應(yīng)的延時中斷組織塊；調(diào)用“CAN_DINT”指令可取消已啟動但尚未執(zhí)行的延時中斷組織塊；調(diào)用“QRY_DINT”指令可查詢延時中斷組織塊的工作狀態(tài)。20中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)組織塊：循環(huán)中斷組織塊循環(huán)中斷（Cyclicinterrupt）組織塊以固定的時間間隔周期性執(zhí)行，可用于模擬量采樣等循環(huán)控制場合。S7-1200同時支持最多四個循環(huán)中斷組織塊，編號必須為30~38或不小于123。在創(chuàng)建循環(huán)中斷組織塊時即可設(shè)定循環(huán)周期；若需在CPU運行時修改循環(huán)周期、相移時間，可使用“SET_CINT”和“QRY_CINT”指令，如表所示。21中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)組織塊：硬件中斷組織塊硬件中斷（Hardwareinterrupt）組織塊在發(fā)生相關(guān)硬件中斷事件時執(zhí)行，可以快速響應(yīng)硬件中斷事件并執(zhí)行硬件中斷組織塊中的程序（例如立即停止某些關(guān)鍵設(shè)備）。硬件中斷事件包括數(shù)字量輸入端的上升沿/下降沿事件、高速計數(shù)器事件。當發(fā)生硬件中斷事件時，硬件中斷組織塊將中斷正常的循環(huán)程序而優(yōu)先執(zhí)行。S7-1200可以在硬件配置的屬性中預先定義硬件中斷事件，一個硬件中斷事件只允許對應(yīng)一個硬件中斷組織塊，而一個硬件中斷組織塊可以分配給多個硬件中斷事件。另外，在CPU運行期間，可使用“ATTACH”附加指令和“DETACH”分離指令對中斷事件重新分配。硬件中斷組織塊的編號必須為40~47，或不小于123。22中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)組織塊：診斷錯誤中斷組織塊S7-1200支持診斷錯誤中斷，可為具有診斷功能的模塊啟用診斷錯誤中斷功能來檢測模塊狀態(tài)。模塊出現(xiàn)錯誤和解除錯誤時，系統(tǒng)均觸發(fā)診斷錯誤中斷（Diagnosticerrorinterrupt）組織塊OB82，并中斷正常的循環(huán)程序；此時無論程序中有無診斷錯誤中斷OB82，CPU均保持RUN模式，同時ERROR指示燈閃爍。如果希望CPU在接收到該類型的錯誤時進入STOP模式，可以在OB82中加入“STP”指令使CPU進入STOP模式。當調(diào)用診斷錯誤中斷組織塊時，通過監(jiān)視OB82接口變量的信息，可以確定出現(xiàn)錯誤的設(shè)備、通道和錯誤原因。23中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)組織塊：時間錯誤中斷組織塊S7-1200支持時間錯誤中斷，當程序執(zhí)行時間超過最大循環(huán)時間或發(fā)生時間錯誤事件（如：被調(diào)用的組織塊正在執(zhí)行、中斷組織塊隊列發(fā)生溢出、由于中斷負荷過大而導致中斷丟失）時，將觸發(fā)時間錯誤中斷（Timeerrorinterrupt）組織塊OB80。OB80優(yōu)先級最高，它將中斷所有正常循環(huán)程序或其它所有OB事件的執(zhí)行而優(yōu)先執(zhí)行。當調(diào)用時間錯誤中斷組織塊時，通過監(jiān)視OB80接口變量的信息，可以確定相關(guān)錯誤信息。24中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)功能和功能塊功能（Function，F(xiàn)C）和功能塊（Functionblock，F(xiàn)B）是用戶編寫的程序塊，作為子程序被OB或其他FC、FB進行調(diào)用。在被調(diào)用的FC（或FB）的塊接口中定義輸入/輸出等參數(shù)，即可實現(xiàn)與調(diào)用它的塊之間的數(shù)據(jù)傳遞。FB具有自己的存儲區(qū)域（背景數(shù)據(jù)塊），在調(diào)用FB時必須為其指定至少一個背景數(shù)據(jù)塊，用以存放FB中的輸入/輸出參數(shù)、靜態(tài)變量等數(shù)據(jù)，但不會保存局部變量（存放在臨時數(shù)據(jù)存儲區(qū)中）。背景數(shù)據(jù)塊在FB被調(diào)用時自動打開、在FB執(zhí)行完成后自動關(guān)閉；當FB執(zhí)行完成后，存放在背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)不會丟失，這些數(shù)據(jù)可直接被其他程序塊或HMI（人機界面）直接訪問。25中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)功能和功能塊數(shù)據(jù)存儲區(qū)中，F(xiàn)C執(zhí)行完成后，局部變量信息將丟失。若有FC執(zhí)行后需要保存的數(shù)據(jù)，可采用全局變量（全局數(shù)據(jù)塊或位存儲區(qū)M等），但這樣會影響FC的可移植性；如果FC中僅使用局部變量，可直接將該FC移植到其他工程中；如果FC中包含全局變量，需保證移植后FC中使用的全局變量與其他塊中使用的全局變量不沖突。由于FC沒有自己的存儲區(qū)域，不能給局部變量設(shè)置初始值，調(diào)用時需給所有的形參指定實參。另外，PLC操作系統(tǒng)只負責分配臨時區(qū)域并不管資源回收，所以FC編程時遵循的原則是先賦值再使用，否則臨時區(qū)域的數(shù)據(jù)有可能是其他FC用剩下的，造成程序的混亂。26中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.S7-1200程序架構(gòu)數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊（Datablock，DB）是用于存放執(zhí)行程序時所需數(shù)據(jù)以及程序執(zhí)行結(jié)果的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，用戶程序以位、字節(jié)、字或雙字方式訪問數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。與代碼塊不同，數(shù)據(jù)塊不含指令，數(shù)據(jù)塊中變量的地址由軟件按照變量生成先后順序自動分配。按照變量使用范圍及用途不同，S7-1200的數(shù)據(jù)塊可分為全局數(shù)據(jù)塊和背景數(shù)據(jù)塊。全局數(shù)據(jù)塊用以存儲全局數(shù)據(jù)，所有代碼塊（OB、FB、FC）都可訪問全局數(shù)據(jù)塊；背景數(shù)據(jù)塊用以存儲只在某個FB中需要存儲的數(shù)據(jù)，是直接分配給特定FB的局部存儲區(qū)，僅限特定的FB訪問，S7-1200中，除了一般FB使用的背景數(shù)據(jù)塊外，還有專為定時器、計數(shù)器指令使用的背景數(shù)據(jù)塊。全局數(shù)據(jù)塊只包含靜態(tài)變量，用戶可以在變量表中自定義要包含的變量；背景數(shù)據(jù)塊的結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全取決于指定功能塊的接口申明，用戶不能自行修改它的結(jié)構(gòu)。用戶在編輯生成數(shù)據(jù)塊時，需要指定是否啟用僅符號訪問選項，此特性在數(shù)據(jù)塊生成后無法修改。27中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.S7-1200存儲區(qū)及尋址S7-1200與其他計算機控制系統(tǒng)一樣，其具有的存儲器用于存放操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)、用戶程序及變量信息等，以保證PLC能夠正常工作。物理存儲器類型（1）隨機存取存儲器（RAM）（2）只讀存儲器（ROM）（3）閃存（FlashEPROM）/電可擦可編程只讀存儲器（EEPROM）28中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.S7-1200存儲區(qū)及尋址物理存儲器在邏輯上也可稱為內(nèi)部存儲區(qū)，根據(jù)邏輯功能的不同，S7-1200的內(nèi)部存儲區(qū)可分為用戶存儲區(qū)（UserMemory）和系統(tǒng)存儲區(qū)（SystemMemory）。S7-1200的內(nèi)部存儲器/區(qū)：用戶存儲區(qū)用戶存儲區(qū)包括裝載存儲區(qū)（LoadMemory）、工作存儲區(qū)（WorkMemory）和斷電保持存儲區(qū)（RetentiveMemory）三種。（1）裝載存儲區(qū)：屬于非易失性存儲器，用于存放用戶程序、數(shù)據(jù)及配置信息，物理性質(zhì)上屬于閃存/電可擦可編程只讀存儲器。下載到CPU中的用戶程序?qū)⒋鎯υ谘b載存儲區(qū)中，因此每種CPU都有內(nèi)部裝載存儲區(qū)，且CPU電源斷電后數(shù)據(jù)不會丟失。若未插入存儲卡，則CPU使用內(nèi)部裝載存儲區(qū)；若插入存儲卡，則CPU使用該存儲卡作為裝載存儲區(qū)，但裝載存儲區(qū)的實際容量不會超過內(nèi)部裝載存儲區(qū)的容量（即使存儲卡容量大于內(nèi)部裝載存儲區(qū)容量）。另外，用戶程序中的符號名和注釋也可以被下載到裝載存儲區(qū)中，極大方便用戶的后期調(diào)試和維護。29中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.S7-1200存儲區(qū)及尋址S7-1200的內(nèi)部存儲器/區(qū)：用戶存儲區(qū)（2）工作存儲區(qū)：屬于易失性存儲器，用于存放CPU運行時從裝載存儲器中復制來的用戶數(shù)據(jù)，物理性質(zhì)上屬于隨機存取存儲器。CPU上電后，將與程序執(zhí)行有關(guān)的用戶程序（如：OB、FB、FC、DB）從裝載存儲器復制到工作存儲區(qū)中，提高CPU的訪問速度；CPU斷電后，工作存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)丟失。工作存儲區(qū)容量不能被擴展。（3）斷電保持存儲區(qū)：屬于非易失性存儲器，用于存放斷電時需要保存的重要數(shù)據(jù)。CPU斷電時，將工作存儲區(qū)指定的數(shù)據(jù)保存在斷電保持存儲區(qū)中，待電源恢復后（暖啟動時）再將保存的數(shù)據(jù)還原至原來的地址，S7-1200系列CPU均有10KB的斷電保持存儲區(qū)。。30中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.S7-1200存儲區(qū)及尋址S7-1200的內(nèi)部存儲器/區(qū)：系統(tǒng)存儲區(qū)系統(tǒng)存儲區(qū)用于存放執(zhí)行用戶程序時所涉及的操作數(shù)據(jù)，包括輸入過程映像區(qū)（Inputprocessimagearea）、輸出過程映像區(qū)（Outputprocessimagearea）、位存儲區(qū)（BitMemory）、臨時數(shù)據(jù)存儲區(qū)（TemporaryMemory）及數(shù)據(jù)塊存儲區(qū)（DatablockMemory）。（1）輸入過程映像區(qū)ICPU在每個循環(huán)周期的開始都會掃描外設(shè)的物理地址，并把得到的數(shù)據(jù)存放到輸入過程映像區(qū)，該存儲區(qū)允許用戶程序以位、字節(jié)、字或者雙字形式進行訪問，如I0.0、IW20等。輸入過程映像區(qū)允許在全局范圍內(nèi)進行讀/寫操作，但一般情況都是進行讀操作。若在輸入地址后面加“：P”（如I0.6：P），操作系統(tǒng)會跳過輸入過程映像區(qū)（不更新），立即讀取外設(shè)的內(nèi)容。外設(shè)內(nèi)容是不允許CPU進行寫操作的，所以I0.6：P是只讀的；而I0.6是訪問輸入過程映像區(qū)的數(shù)據(jù)，它是外設(shè)內(nèi)容的拷貝，所以可讀可寫。31中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.S7-1200存儲區(qū)及尋址S7-1200的內(nèi)部存儲器/區(qū)：系統(tǒng)存儲區(qū)（2）輸出過程映像區(qū)QCPU在每個循環(huán)周期結(jié)束前都會把輸出過程映像區(qū)的內(nèi)容復制到外設(shè)地址的輸出模塊中，該存儲區(qū)允許用戶程序以位、字節(jié)、字或者雙字形式進行訪問，如Q0.0、QW10等。輸出過程映像區(qū)允許在全局范圍內(nèi)進行讀/寫操作，但一般情況都是進行寫操作。若在輸出地址后面加“：P”（如Q0.2：P），系統(tǒng)將運算結(jié)果立即輸出到外設(shè)的物理地址，同時更新輸出過程映像區(qū)。Q0.2：P是只寫的，而Q0.2是訪問輸出過程映像區(qū)的數(shù)據(jù)，所以可讀可寫。32中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.S7-1200存儲區(qū)及尋址S7-1200的內(nèi)部存儲器/區(qū)：系統(tǒng)存儲區(qū)（3）位存儲區(qū)M位存儲區(qū)用以存放程序運行時涉及的大量中間變量和臨時數(shù)據(jù)，因此該存儲區(qū)使用頻率很高。允許用戶程序以位、字節(jié)、字或者雙字形式進行訪問，如M0.0、MD20等。位存儲區(qū)允許在全局范圍內(nèi)進行讀/寫操作，不會因為程序塊調(diào)用結(jié)束而被系統(tǒng)收回；但M區(qū)的數(shù)據(jù)在CPU斷電后丟失，如需保存該數(shù)據(jù)，可將該數(shù)據(jù)設(shè)置為斷電保持性。（4）臨時數(shù)據(jù)存儲區(qū)Temp臨時數(shù)據(jù)存儲區(qū)用以存放FB或FC運行中所需的臨時變量，只在FB/FC被調(diào)用的過程中有效，調(diào)用結(jié)束后該變量的存儲區(qū)被操作系統(tǒng)收回。臨時數(shù)據(jù)存放區(qū)的數(shù)據(jù)是局部有效的，臨時變量也稱為局部變量，只能被調(diào)用的FB/FC訪問。臨時變量不能保存到斷電保持存儲區(qū)。33中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.S7-1200存儲區(qū)及尋址S7-1200的內(nèi)部存儲器/區(qū)：系統(tǒng)存儲區(qū)（5）數(shù)據(jù)塊存儲區(qū)DB數(shù)據(jù)塊存儲區(qū)用以存放用戶程序的各種數(shù)據(jù)，允許用戶以位、字節(jié)、字或者雙字形式進行訪問，如DB1.DBX3.2、DB3.DBB10等。某些指令運算所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也存放在數(shù)據(jù)塊存儲區(qū)中，數(shù)據(jù)塊分為全局數(shù)據(jù)塊和背景數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)具有斷電保持性，程序塊調(diào)用結(jié)束后不會被系統(tǒng)收回。34中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.S7-1200存儲區(qū)及尋址S7-1200的尋址每個存儲區(qū)均有唯一的地址，尋址即是用戶程序?qū)ふ疫@些地址并訪問存儲區(qū)中信息的過程。S7-1200支持的尋址方式有直接尋址和間接尋址兩種。（1）絕對尋址直接采用存儲區(qū)域標識符、數(shù)據(jù)長度及直接地址來表示的尋址方式，如I0.3、QB2、MW4、DB1.DBD6等。S7-1200的存儲區(qū)按字節(jié)為基本單元進行分配，無論尋址何種數(shù)據(jù)，通常應(yīng)指出該數(shù)據(jù)所在存儲區(qū)域內(nèi)的字節(jié)地址。①位尋址：由存儲區(qū)域標識符、字節(jié)地址及位號組成。例如：I0.3表示輸入過程映像區(qū)I中的第0個字節(jié)的第3位；DB1.DBX2.5表示數(shù)據(jù)塊存儲區(qū)DB1中的第2個字節(jié)的第5位。②字節(jié)、字、雙字尋址：由存儲區(qū)域標識符、數(shù)據(jù)長度及起始字節(jié)號組成。例如：MB0表示位存儲區(qū)M中的第0個字節(jié)開始的一個字節(jié)地址；MD0表示位存儲區(qū)M中的第0個字節(jié)開始的一個雙字地址；DB1.DBD6表示數(shù)據(jù)塊存儲區(qū)DB1中的第6個字節(jié)開始的一個雙字地址。35中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.S7-1200存儲區(qū)及尋址S7-1200的尋址（1）絕對尋址36中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.S7-1200存儲區(qū)及尋址S7-1200的尋址每個存儲區(qū)均有唯一的地址，尋址即是用戶程序?qū)ふ疫@些地址并訪問存儲區(qū)中信息的過程。S7-1200支持的尋址方式有直接尋址和間接尋址兩種。（2）符號尋址符號尋址是對絕對地址定義一個符號名，并利用該符號名進行尋址。在變量表中將I0.0、Q0.0的符號名分別定義為Start、Motor_On，即可通過Start和Motor_On訪問用戶程序中的地址，可提高程序的直觀性和易讀性。符號尋址尤其適用于變量較多的復雜系統(tǒng)，定義的符號應(yīng)符合行業(yè)內(nèi)標準。對于數(shù)據(jù)塊DB，因在添加該塊時默認屬性是“優(yōu)化的塊訪問”，所以在程序中只能為該存儲區(qū)的絕對地址創(chuàng)建符號，并采用符號尋址方式進行訪問。如想采用直接尋址方式（如DB2.DBX0.3），可右鍵點擊項目樹中的數(shù)據(jù)塊→屬性→取消勾選“優(yōu)化的塊訪問”。37中國礦業(yè)大學徐海學院3.2S7-1200PLC軟件系統(tǒng)現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)制計算機控制系統(tǒng)常采用的數(shù)制包括：二進制數(shù)、十六進制數(shù)及BCD碼。二進制二進制是最為簡單的進位制，一位（bit）只有0和1兩種取值，對應(yīng)數(shù)字量（開關(guān)量）的兩種不同狀態(tài)，如線圈的得電和失電、觸點的閉合和斷開等。如果該位為1或者TRUE，則代表軟件中對應(yīng)的位元件（如位存儲區(qū)M、輸出過程映像區(qū)Q）的線圈得電，其常開觸點閉合、常閉觸點斷開。如果該位為0或者FALSE，則代表對應(yīng)的位元件的線圈失電，其常開觸點斷開、常閉觸點閉合。二進制常數(shù)前應(yīng)加2#，如2#1100_1010代表一個8位的二進制數(shù)。38中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)制十六進制采用二進制表示計算機系統(tǒng)數(shù)據(jù)比較直觀，但數(shù)據(jù)長度過長，不方便閱讀。為此，計算機控制系統(tǒng)常采用十六進制數(shù)來表達數(shù)據(jù)，每個十六進制數(shù)對應(yīng)為一組4位二進制數(shù)，取值范圍為0~9和A~F（對應(yīng)十進制下的10~15）。十六進制常數(shù)前應(yīng)加16#，如16#CA代表一個8位的二進制數(shù)，轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)即2#1100_1010。S7-1200中，也可采用在16#前加數(shù)據(jù)類型以指定數(shù)據(jù)長度，如B#16#、W#16#和DW#16#分別表示十六進制下的字節(jié)、字、和雙字常數(shù)，16#CA也可表示為B#16#CA。39中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)制BCD碼在計算機控制系統(tǒng)和數(shù)字式儀器中，常采用二進制碼表示十進制數(shù)。BCD碼即是用一組4位二進制數(shù)來表示一位十進制數(shù)，每一位BCD碼取值范圍為0~9，對應(yīng)2#0000~2#1001（2#1010~2#1111在BCD碼中未使用）。S7-1200中存在BCD16和BCD32兩種數(shù)值范圍不同的BCD碼，如圖所示。通常用BCD碼的最高位（最左側(cè)4位二進制數(shù)）作為符號位，0000表示為正、1111表示為負。BCD16、BCD32格式數(shù)值范圍分別為-999~+999、-9999999~+9999999。圖中的BCD碼數(shù)值分別為+428、-4229801。40中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)制BCD碼BCD碼沒有獨立的表示方法，而是借用了十六進制數(shù)的表示方法，在數(shù)據(jù)前加16#。區(qū)分一個數(shù)據(jù)是BCD碼還是十六進制數(shù)，需要根據(jù)數(shù)據(jù)的實際用途和具體指令來加以判斷。注意，BCD碼在PLC中的應(yīng)用主要有兩個場合：PLC通過外部BCD碼撥碼開關(guān)設(shè)定PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)、通過外部BCD碼顯示器顯示PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)。隨著HMI設(shè)備的快速發(fā)展，以上兩種應(yīng)用場合也日趨減少。41中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型用于定義操作數(shù)的類型和長度，以確保操作數(shù)與指令類型的一致性。S7-1200支持的數(shù)據(jù)類型有：基本數(shù)據(jù)類型、復雜數(shù)據(jù)類型、PLC數(shù)據(jù)類型、參數(shù)類型、系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型和硬件數(shù)據(jù)類型。基本數(shù)據(jù)類型42中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型（1）BCD16和BCD32不屬于數(shù)據(jù)類型，但轉(zhuǎn)換指令CONV支持這兩個格式，故列入表中。（2）字節(jié)、字和雙字數(shù)據(jù)類型均為無符號數(shù)，字符又稱ASCII碼。（3）短整數(shù)SInt、整數(shù)Int和雙整數(shù)DInt分別表示8位、16位和32位的有符號整數(shù)。最高位為符號位：0代表正數(shù)、1代表負數(shù)。在有符號整數(shù)前加符號U（unsigned），數(shù)據(jù)類型將表示為無符號整數(shù)USInt、UInt、UDInt，該類整數(shù)只有正值。（4）浮點數(shù)是用符號、尾數(shù)和指數(shù)來表示實數(shù)的數(shù)據(jù)，在計算機中的格式為1.m×2e。32位單精度浮點數(shù)Real的精度最高為7位有效數(shù)字，結(jié)構(gòu)如圖所示。43中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型最高位（第31位）為符號位；第23~30位為8位指數(shù)位，第0~22位為23位尾數(shù)位。IEEE754標準規(guī)定，浮點數(shù)的整數(shù)部分始終為1，只保留尾數(shù)中的小數(shù)部分。浮點數(shù)對應(yīng)的實數(shù)計算公式為：式中，符號位取值為0或1；e為8位指數(shù)位對應(yīng)的短整數(shù)，取值范圍為0~255；m為23位尾數(shù)位對應(yīng)的小數(shù)部分，尾數(shù)位的最高位權(quán)值為2-1，最低位權(quán)值為2-23。浮點數(shù)的優(yōu)勢在于可以用較小的存儲空間（4B）表示極大或極小的數(shù)據(jù)。然而，外部信號在PLC中對應(yīng)的輸入/輸出存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)大多是整數(shù)（如模擬量輸入/輸出值），如想利用浮點數(shù)來處理這些數(shù)據(jù)，需要進行整數(shù)與浮點數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，浮點數(shù)的運算速度比整數(shù)的運算速度要慢一些。44中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型（5）64位雙精度浮點數(shù)LReal與單精度浮點數(shù)Real表示方法相同，但LReal取值范圍更大、精度更高（最高為15位有效數(shù)字）。最高位（第63位）為符號位，第52~62位為11位指數(shù)位，第0~51位為52位尾數(shù)位。由于LReal類型的數(shù)據(jù)占用64個位地址，用戶無法使用絕對尋址方式，只能通過符號尋址方式。（6）Time類型數(shù)據(jù)以32位有符號雙整數(shù)形式存儲，范圍比16位的S5Time類型更寬，最小時基為1ms，最大計量單位為天(d)，格式為T#0d_1h_1m_0s_0ms（下劃線可不寫，不需指定全部時間單位）。45中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型【例3-2】①32位單精度浮點數(shù)為0011_1111_1110_0000_0000_0000_0000_0000，試求其實數(shù)值。②若浮點數(shù)為1100_0010_0100_1010_0000_0000_0000_0000，試求對應(yīng)的實數(shù)值。解：①將該浮點數(shù)寫為0_0111_1111_110_0000_0000_0000_0000_0000。其符號位為0；指數(shù)位為0111_1111，即127；尾數(shù)位為110_0000_0000_0000_0000_0000，即1×2-1＋1×2-2＝0.75；代入公式可得對應(yīng)實數(shù)為：(-1)0×1.75×2(127-127)＝1.75。②將該浮點數(shù)寫為1_1000_0100_100_1010_0000_0000_0000_0000，其符號位為1；指數(shù)位為1000_0100，即132；尾數(shù)位為100_1010_0000_0000_0000_0000，即2-1＋2-4＋2-6＝0.578125；代入公式可得對應(yīng)實數(shù)為：(-1)1×1.578125×2(132-127)＝-50.5。46中國礦業(yè)大學徐海學院現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型1.數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型【例3-3】若S7-1200中有一實數(shù)123.75，試求其對應(yīng)的32位單精度浮點數(shù)。解：①將實數(shù)的整數(shù)部分123轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)，即10#123=2#1111011。②將小數(shù)部分0.75轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)，將0.75×2=1.5，第一位取1；將剩下的0.5×2=1.0，第二位取1。實數(shù)123.75轉(zhuǎn)化為二進制下的1111011.11。③

向左移動小數(shù)點，小數(shù)點前只保留1位有效數(shù)據(jù)位（值為1），得到1.11101111×26。對比式(4-1)可得，符號位為0；尾數(shù)位m為2#1110_1111；指數(shù)位e為133（6+127），即2#1000_0101。綜上，可得123.75對應(yīng)的32為單精度浮點數(shù)為：0_1000_0101_111_0111_1000_0000_0000_0000。47中國礦業(yè)大學徐海學院現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型1.數(shù)據(jù)類型復雜數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型的組合即可構(gòu)成復雜數(shù)據(jù)類型，S7-1200支持的復雜數(shù)據(jù)類型如表所示。48中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型復雜數(shù)據(jù)類型：DTL數(shù)據(jù)類型DTL（長型日期和時間）數(shù)據(jù)類型使用12個字節(jié)保存日期和時間信息。可在塊的臨時存儲器或者DB中定義DTL數(shù)據(jù)。DTL變量由8個部分構(gòu)成，各部分的數(shù)據(jù)類型和取值范圍不同，如表所示。49中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型復雜數(shù)據(jù)類型：String數(shù)據(jù)類型String（字符串）數(shù)據(jù)類型的變量用于存儲一串Char（字符）類型的數(shù)據(jù)，表達時應(yīng)對字符串數(shù)據(jù)加單引號，如'A'、'DEF'和'123.4'等。String類型的變量最多占256個字節(jié)：首字節(jié)用于存放“總字符數(shù)”，第2個字節(jié)用于存放“當前字符數(shù)”、其余最多254個字節(jié)用于存放“用戶字符數(shù)據(jù)”（每個字符占1個字節(jié)）。整個String占用的字節(jié)數(shù)應(yīng)為總字符數(shù)加2。String類型的變量可定義在程序塊的塊接口或者全局數(shù)據(jù)塊中，但不能定義在變量表中（僅能定義基本數(shù)據(jù)類型）。可將數(shù)據(jù)類型定義為String[20]，其中[20]表示該字符串總字符數(shù)為20；也可直接定義為String，默認總字符數(shù)為最大的254。指定字符串的當前字符數(shù)應(yīng)不超過總字符數(shù)，若當前字符數(shù)小于總字符數(shù)，剩余的字符空間將保留給本變量。50中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型復雜數(shù)據(jù)類型：String數(shù)據(jù)類型如表所示，該String類型的變量共占22個字節(jié)地址，可表示最大20個單字節(jié)字符，當前只使用了2個單字節(jié)字符，其余字節(jié)地址保留給本變量，不能分配給后續(xù)String類型的變量。51中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型復雜數(shù)據(jù)類型：Array數(shù)據(jù)類型Array（數(shù)組）數(shù)據(jù)類型由多個相同數(shù)據(jù)類型的元素組成，數(shù)組中元素的數(shù)據(jù)類型可以是所有的基本數(shù)據(jù)類型。Array變量可定義在程序塊的塊接口或者全局數(shù)據(jù)塊中，但不能定義在變量表中。定義Array數(shù)據(jù)時，應(yīng)選擇數(shù)據(jù)類型“Array[lo..hi]oftype”，其中l(wèi)o、hi分別表示數(shù)組元素標號的下限值、上限值，最大范圍為[-32768..32767]，且下限值應(yīng)不大于上限值；type表示數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)類型，如Bool、Byte、SInt等。Array數(shù)據(jù)可以是一維到六維數(shù)組，用逗號將多維元素的標號分開。52中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型復雜數(shù)據(jù)類型：Array數(shù)據(jù)類型可以通過Array中的標號訪問各元素，如表所示?！?"Array_Bool"[1]”表示引用數(shù)組Array_Bool的第2個元素；“#"Array_DInt"[2,4]”表示引用數(shù)組Array_DInt的第5個元素。注意：“#”符號由程序編輯器自動生成，用戶無需輸入。53中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型復雜數(shù)據(jù)類型：Struct數(shù)據(jù)類型Struct（結(jié)構(gòu)）數(shù)據(jù)類型也由多個元素組成，但結(jié)構(gòu)中元素的數(shù)據(jù)類型可以不同，可以是基本數(shù)據(jù)類型，也可以是Struct、數(shù)組等復雜數(shù)據(jù)類型。Struct類型嵌套Struct類型的深度限制為8級。Struct類型的變量可作為一個變量整體使用，也可單獨使用Struct的各元素。Struct變量可定義在程序塊的塊接口、全局數(shù)據(jù)塊中，變量和內(nèi)部各元素地址按照定義的先后順序由軟件自動生成。Struct變量整體地址以字為基本單位，未占滿1個字的地址保留給本變量。54中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型PLC數(shù)據(jù)類型PLC數(shù)據(jù)類型指用戶自定義數(shù)據(jù)類型（UDT，User-definedType），其與Struct數(shù)據(jù)類型相似，也由用戶自定義的多個元素組成。各元素數(shù)據(jù)類型可以是基本數(shù)據(jù)類型、也可以是Struct及數(shù)組等復雜數(shù)據(jù)類型、或是其他UDT類型。UDT類型嵌套UDT類型的深度限制為8級。UDT類型的變量可作為一個變量整體與Variant、DB_ANY類型及相關(guān)指令配合使用，也可單獨使用UDT的各元素；還可直接創(chuàng)建UDT類型的DB塊。UDT變量可定義在程序塊的塊接口、全局數(shù)據(jù)塊以及變量表中的I和Q中，該變量可在程序中重復使用并統(tǒng)一更改，一旦UDT變量發(fā)生修改，通過全編譯程序可自動更新到所有使用該變量的場合。55中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型PLC數(shù)據(jù)類型UDT類型是Struct類型的升級指令，功能基本完全兼容Struct類型。需使用Struct類型時，可以使用UDT類型進行替代。Struct類型相對于UDT類型具有以下缺點：（1）Struct類型的數(shù)據(jù)無法統(tǒng)一修改，多次調(diào)用同一個Struct數(shù)據(jù)時，如需修改該數(shù)據(jù)，需在每一個調(diào)用的地方進行修改，可擴展性較差。（2）Struct類型與UDT類型的相同結(jié)構(gòu)不兼容。（3）操作系統(tǒng)會對Struct中所有元素的類型進行匹配檢查，大量使用Struct數(shù)據(jù)會降低系統(tǒng)性能。（4）每個Struct都是一個單獨的數(shù)據(jù)對象，其信息將加載到PLC中，浪費存儲空間。56中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型參數(shù)類型各類程序塊（OB/FC/FB）之間傳遞數(shù)據(jù)時，需在塊接口中定義形參（形式參數(shù)：如ADD指令的IN1輸入標示符），形參的類型可定義為基本數(shù)據(jù)類型、復雜數(shù)據(jù)類型、PLC數(shù)據(jù)類型、系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型和硬件數(shù)據(jù)類型，也可定義為參數(shù)類型。參數(shù)類型包括Variant和Void兩種。類似高級編程語言中的泛函，Variant類型的實參（實際參數(shù)：如ADD指令I(lǐng)N1輸入端對應(yīng)的絕對地址MW100等）是一個可以指向不同數(shù)據(jù)類型變量的指針。Variant指針可以是基本數(shù)據(jù)類型的對象（如Int、Real），也可是String、DTL、Struct、Array或UDT等復雜數(shù)據(jù)類型。Variant指針可以識別結(jié)構(gòu)并指向各個結(jié)構(gòu)元素。Variant類型的參數(shù)不是一個對象，而是對另一個對象的引用。只能在OB/FC/FB的塊接口（靜態(tài)變量除外）中定義Variant類型的形參，該參數(shù)不占用背景數(shù)據(jù)塊或工作存儲器的空間（內(nèi)存空間），但占用裝載存儲器的空間（硬盤空間）。57中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型參數(shù)類型Variant類型的實參表示方法如表所示。Void參數(shù)類型不保存任何數(shù)據(jù)，新建的程序塊FC默認不需要任何返回值，其塊接口中Return參數(shù)默認為“Void”類型。如果程序塊FC需要返回值，可將Return參數(shù)修改為其他數(shù)據(jù)類型，重新編譯調(diào)用FC后，會在FC方框的右端出現(xiàn)作為輸出參數(shù)的返回值。58中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型由系統(tǒng)提供具有預定義的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)由固定數(shù)目的具有各種數(shù)據(jù)類型的元素構(gòu)成，用戶不能更改該結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型只能用于特定指令，可以在DB塊、OB/FC/FB接口區(qū)使用。常見系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型如表所示。59中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型硬件數(shù)據(jù)類型硬件數(shù)據(jù)類型由CPU提供，該數(shù)據(jù)類型的數(shù)目取決于CPU。根據(jù)硬件配置中設(shè)置的模塊存儲特定硬件數(shù)據(jù)類型的常量。在用戶程序中插入用于控制或激活已組態(tài)模塊的指令時，可將這些可用常量用作參數(shù)。常見硬件數(shù)據(jù)類型如表所示。60中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.數(shù)據(jù)類型硬件數(shù)據(jù)類型61中國礦業(yè)大學徐海學院3.3數(shù)制與數(shù)據(jù)類型現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.梯形圖IEC61131-3規(guī)定了PLC的5種編程語言：梯形圖（LadderDiagram，LD/LAD）、功能塊圖（FunctionBlockDiagram，F(xiàn)BD）、指令表（InstructionList）、結(jié)構(gòu)文本（StructuredText，ST）和順序功能圖（SequentialFunctionChart，SFC）。西門子PLC編程軟件TIA（V13以上版本）提供了3種標準編程語言：梯形圖LAD、功能塊圖FBD和結(jié)構(gòu)化控制語言SCL（即標準中的結(jié)構(gòu)文本ST）。在添加各程序塊時即可選擇編程語言；或者打開現(xiàn)有程序塊，點擊右下角的“屬性”→“常規(guī)”→“語言”，可進行LAD與FBD之間的相互轉(zhuǎn)換。梯形圖LAD類似于繼電器接觸器控制系統(tǒng)的控制線路圖，特別適合邏輯控制場合。梯形圖編程方法簡單、修改方便且直觀易懂，容易被初學者和熟悉繼電器接觸器系統(tǒng)的工程師掌握，是目前使用最為廣泛的圖形化編程語言。62中國礦業(yè)大學徐海學院3.4編程語言現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.梯形圖梯形圖由母線、觸點、線圈和功能框等元素組成，其特點如下：（1）母線相當于繼電器接觸器控制系統(tǒng)的電源線，以左、右兩條豎線表示（西門子PLC編程軟件中省略了右母線），左母線狀態(tài)始終為ON，所有指令均應(yīng)從左母線出發(fā)。（2）觸點和線圈沿用了繼電器接觸器控制系統(tǒng)的術(shù)語。觸點表示邏輯輸入條件，如開關(guān)、按鈕等外部輸入信號或內(nèi)部的常開、常閉觸點。線圈通常表示邏輯輸出結(jié)果，用以控制繼電器、接觸器等外部輸出或內(nèi)部的線圈等。（3）功能框用來表示定時器、計數(shù)器或數(shù)學運算等復雜的指令。63中國礦業(yè)大學徐海學院3.4編程語言現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.功能塊圖功能塊圖FBD是一種類似于數(shù)字邏輯門電路的圖形化編程語言，也具有簡單直觀的優(yōu)點，容易被具有數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)的工程師掌握。功能塊圖用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運算的輸入信號，右側(cè)為輸出信號，輸入、輸出端的小圓圈表示“取反”運算，各方框的連接線即為信號線，信號從左往右流動。功能塊圖編程語言的特點是：（1）以功能指令或功能塊為單位，容易理解，分析方便。（2）功能塊圖也是圖形化編程語言，直觀性強，容易掌握。（3）對于控制邏輯復雜的系統(tǒng)，由于功能塊圖能清楚表達功能關(guān)系，使編程調(diào)試時間大大減少。64中國礦業(yè)大學徐海學院3.4編程語言現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)2.功能塊圖圖示為功能塊圖編程實例，為了更好地對比理解，將對應(yīng)的梯形圖放在左邊。65中國礦業(yè)大學徐海學院3.4編程語言現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)3.結(jié)構(gòu)化文本結(jié)構(gòu)化控制語言SCL是基于PASCAL的高級編程語言，支持賦值、數(shù)學運算、比較和位邏輯等標準語句，也支持IF-THEN、CASE-OF和WHILE-Do等控制語句，特別適合復雜算法、數(shù)學函數(shù)編程以及數(shù)據(jù)和配方管理過程優(yōu)化等。SCL的許多指令（如定時器和計數(shù)器等）都可與LAD/FBD中的指令相對應(yīng)，SCL程序塊也可與LAD/FBD程序塊相互調(diào)用。相對于LAD/FBD，SCL能實現(xiàn)條件處理、循環(huán)和嵌套等控制結(jié)構(gòu)，更容易實現(xiàn)復雜的控制算法。所以SCL也逐漸成為西門子PLC的重要編程語言之一。SCL指令使用標準編程運算符，例如，“（,）”表示表達式，“:=”表示賦值，數(shù)學運算（“+”表示相加、“-”表示相減、“*”表示相乘、“/”表示相除、“**”表示平方），“<>”表示不等于，“NOT”表示取反等。66中國礦業(yè)大學徐海學院3.4編程語言現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)3.結(jié)構(gòu)化文本結(jié)構(gòu)化控制語言SCL是基于PASCAL的高級編程語言，支持賦值、數(shù)學運算、比較和位邏輯等標準語句，也支持IF-THEN、CASE-OF和WHILE-Do等控制語句，特別適合復雜算法、數(shù)學函數(shù)編程以及數(shù)據(jù)和配方管理過程優(yōu)化等。右圖所示的梯形圖為典型的啟保停電路，也可用SCL編程語言來實現(xiàn)。先在PLC變量表中定義三個變量名：I0.0、I0.1和Q0.0，對應(yīng)地址分別為%I0.0、%I0.1和%Q0.0，在SCL程序塊中編寫如下代碼：

IF("I0.0"OR"Q0.0")AND(NOT"I0.1")THEN//StatementsectionIF"Q0.0":=1;ELSE"Q0.0":=0;END_IF;67中國礦業(yè)大學徐海學院3.4編程語言現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)1.線性化編程Step7編程軟件提供了三種程序設(shè)計方法：線性化編程、模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程。線性化編程是將整個用戶程序連續(xù)放置在一個循環(huán)組織塊（OB1）中，操作系統(tǒng)按照從上向下、從左至右的順序周期性循環(huán)執(zhí)行循環(huán)組織塊中的所有程序，這種結(jié)構(gòu)和繼電器接觸器控制系統(tǒng)類似。線性化編程結(jié)構(gòu)簡單，所有程序均存放于主程序中，不需要進行功能塊、功能和數(shù)據(jù)塊的調(diào)用，比較適合初學者。然而該編程方法的缺點也很明顯：對于某些具有前提條件的指令，在條件不滿足時可不必執(zhí)行，但循環(huán)掃描方式?jīng)Q定了所有指令在每個掃描周期都將執(zhí)行一次，增加了CPU的負擔；另外，系統(tǒng)中若存在相同或相似的控制工藝，線性化編程需要重復編寫相同或類似的控制程序，增加了程序的復雜性和修改難度。所以，雖然線性化編程可實現(xiàn)所有控制要求，但一般僅用于簡單的系統(tǒng)中。68中國礦業(yè)大學徐海學院現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)3.5程序設(shè)計方法1.線性化編程圖示為采用線性化編程方法編寫的三臺電機控制程序結(jié)構(gòu)。69中國礦業(yè)大學徐海學院現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)3.5程序設(shè)計方法2.模塊化編程模塊化編程是將復雜系統(tǒng)的控制要求分解為若干個子要求，對每個子要求編寫?yīng)毩⒌膲K程序（FC/FB），并在主程序OB1中根據(jù)條件對獨立的程序塊進行調(diào)用。被調(diào)用的程序塊執(zhí)行結(jié)束后，返回到OB1中的調(diào)用點，繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)程序或調(diào)用其他程序塊。模塊化編程中OB1起著主程序的作用，F(xiàn)C/FB控制著不同的子要求，相當于主程序中調(diào)用的子程序。模塊化編程中被調(diào)用塊不向調(diào)用塊返回數(shù)據(jù)。模塊化編程中，主程序和各個被調(diào)用的子程序間沒有參數(shù)的直接傳遞，可單獨編寫各子程序塊，程序結(jié)構(gòu)直觀性強，且方便調(diào)試、修改及查找故障；另外，在主程序中調(diào)用子程序時，只需執(zhí)行滿足條件的程序塊，提高了CPU的利用效率。70中國礦業(yè)大學徐海學院現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)3.5程序設(shè)計方法2.模塊化編程圖示為采用模塊化編程方法編寫的三臺電機控制程序結(jié)構(gòu)。71中國礦業(yè)大