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S7-200 SMART 的存儲區(qū)可以分為兩大類:一是跟外部物理信號相關的輸人/輸出映像區(qū)/存儲區(qū);二是 CPU 內部的存儲區(qū)。
(1)輸入/輸出映像區(qū)/存儲區(qū)
數(shù)字量輸入映像區(qū)(DI);數(shù)字量輸出映像區(qū)(DO);模擬量輸人存儲區(qū)(AI);模擬量輸出存儲區(qū)(AO)。
(2)內部存儲區(qū)
變量存儲區(qū)(V);標志存儲區(qū)(M);定時器(T);計數(shù)器(C);高速計數(shù)器(HC)累加器;特殊存儲器(SM);局部存儲區(qū)(L);順序控制繼電器存儲區(qū)(S)。
CPU 在每個掃描周期的初期將物理外設的數(shù)字量輸人信號掃描到數(shù)字量輸人映像區(qū)(DI)中,程序在運行過程中的數(shù)字量輸出值暫存在數(shù)字量輸出映像區(qū)(DO)中,并在掃描周期的末期將數(shù)字量輸出映像區(qū)的值刷新到物理輸出模塊。數(shù)字量輸入/輸出映像區(qū)是可讀且可寫的,在程序中對某些數(shù)字量輸人位進行寫操作,便可以模擬外部的數(shù)字量輸入信號。CPU 對模擬量的處理有所不同,模擬量的值存放在模擬量輸入/輸出存儲區(qū)中。
注意:模擬量的存放區(qū)被稱為“存儲區(qū)”而不是“映像區(qū)”或者“緩存區(qū)”。對于程序中
使用的模擬量,是直接從存儲區(qū)進行讀取或寫入的。模擬輸入(AI)存儲區(qū)是只讀的,模擬量輸出(AO)存儲區(qū)是只寫的;變量存儲區(qū)(V)用來存放程序在運行過程中的中間變量或者需要的配方數(shù)據(jù);標志存儲區(qū)(M)用來存放邏輯運算的中間結果。其實,在編程時,變量存儲區(qū)和標志存儲區(qū)沒有明顯的界限,也可以用變量存儲區(qū)來存放邏輯運算的中間結果。兩者都可以位、字節(jié)、字或者雙字的方式進行訪問,其區(qū)別在于變量存儲區(qū)(V)比標志存儲區(qū)(M)要大很多。比如,在 CPU ST40 中,變量存儲區(qū)的范圍為 VB0 ~VB16383,而標志存儲區(qū)的范圍為 MB0~MB31。程序運行過程中需要的配方數(shù)據(jù),需要在數(shù)據(jù)塊編輯器中設置并存放在變量存儲區(qū)(V)中。
① 定時器用來計時。S7-200 SMART 定時器的時間基準有 1ms、10ms 和 100ms 三種。定時器有兩種變量:當前值和定時器位。當前值是一個16位的無符號整數(shù),用來記錄當前的時間;定時器位是一個位,用來記錄定時器是否已經被觸發(fā)(當前值大于設定值)。以定時器的地址(T 編號)既可以訪問當前值,也可以訪問定時器位,取決于訪問指令的類型。位操作指令訪問的是定時器的位,字操作指令訪問的是定時器的當前值。以圖 3-19 為例:一段程序是讀取定時器 T3 的當前值,并將其存放到 VW10,屬于字操作;二段程序是讀取定時器 T3 的位,并將其輸出到 Q0.0,屬于位操作。
圖3 -19 定時器的字操作與位操作
① 計數(shù)器用來進行計數(shù)。S7-200 SMART 提供三種計數(shù)器:向上計數(shù)器、向下計數(shù)器和上下計數(shù)器。與定時器類似,計數(shù)器也有一個當前值(16 位無符號整數(shù))和一個計數(shù)器位,其地址以字母 C加上編號表示(比如 C10)。使用字操作指令可以訪問計數(shù)器的當前值,使用位操作指令可以訪問計數(shù)器的的位。S7-200 SMART 的 CPU 大支持 256個計數(shù)器(編號C0~C255)。
② 高速計數(shù)器 與普通的計數(shù)器不同,它不受 CPU 掃描周期的限制,可以用來對高速信號(比如脈沖)進行計數(shù)。高速計數(shù)器的值是一個32 位的有符號整數(shù),其性質為只讀,可以通過高速計數(shù)器的地址(HC 編號)進行訪問。
③ 累加器 可以用來傳遞參數(shù)或存放指令運算的中間結果。S7-200SMART提供4個32 位的累加器(ACO~AC3)。累加器可以字節(jié)、字或者雙字的方式進行訪問。
④ 特殊存儲器(SM) 存放著與系統(tǒng)運行有關的特殊變量。S7-200 SMART PLC 的操作系統(tǒng)會將系統(tǒng)狀態(tài)等信息寫人到特殊存儲器中,用戶程序通過訪問特定的特殊存儲器,就可以獲取一些系統(tǒng)級的信息。比如,SM0.0 始終為 1,SM0.5 會產生 1s的時鐘脈沖等。S7-200 SMART 有非常多的特殊存儲器,可以參考 8.7 節(jié)中的常用特殊存儲器。
⑤ 局部存儲區(qū)(L) 用來保存程序塊的運行信息。S7-200 SMART 為每一個程序組織單元(POU)分配了 64個字節(jié)的局部存儲區(qū),其中可以存放程序運行所需要的輸人、輸出輸人輸出及臨時變量。局部存儲區(qū)中的變量僅在當前 POU 運行時有效,POU 運行結束后將被釋放。
⑥ 順序控制繼電器存儲區(qū)(S) 與順序控制繼電器相關,在編寫順序控制流程圖中使用。它可以位、字節(jié)、字和雙字的方式進行訪問,其地址符號為S,比如 S3.1、SB6等。
(3)程序結構
在S7-200 SMARTCPU的內部運行著兩類程序:操作系統(tǒng)和用戶程序。操作系統(tǒng)是廠家設計的、在出廠前固化到 CPU 內部的程序。操作系統(tǒng)是 PLC 的大管家,擔負著管理統(tǒng)內存、執(zhí)行用戶程序、處理中斷、狀態(tài)診斷及各種通信處理。用戶程序是由用戶編寫的用來完成某個或某些功能的程序。用戶程序只有被操作系統(tǒng)調用后才能執(zhí)行
從用戶的角度來看,S7-200 SMART 的程序結構由三部分組成:主程序、子程序和中斷程序。主程序的名稱為“MAIN”,又稱為組織塊1(OB1),它是操作系統(tǒng)調用用戶程用的接口,類似于C語言的 Main 函數(shù)。主程序中的指令按照從上到下的方向順序執(zhí)行,在每
一個循環(huán)掃描周期中,只能被執(zhí)行一次。
在 PLC 的程序設計中,有一些功能代碼可能需要反復調用。比如,現(xiàn)場有五個相同的電機,其控制方式完全相同。如果每一個電機都單獨寫一段控制代碼,會增加很多工作量,有時候甚至是不太可能完成(想象下如果是五十個電機呢?)。而且這樣做對于代碼的閱話和日后的維護都非常不方便。這里,我們有一種簡單的方案。S7-200 SMART 支持模塊化程序設計。我們可以把常用的功能代碼(比如上述例子中的電機控制)寫成一個子程序,根據(jù)需要設計形參。子程序可以被主程序調用而執(zhí)行,主程序在調用子程序時,根據(jù)實際情況,為其形參賦不同的實參值。
子程序中還可以調用其他子程序,這就是嵌套調用。S7-200 SMART CPU 支持大嵌套深度為8層(從主程序開始算)。子程序的另一個好處是增加了程序的可移植型。
中斷程序也是操作系統(tǒng)與用戶程序的一種接口,用戶把中斷處理的代碼寫在中斷程序中。當中斷發(fā)生時,操作系統(tǒng)調用相應的中斷程序,而執(zhí)行中斷處理。
S7-200 SMART 中,主程序、子程序和中斷程序都被稱為程序組織單元(POU)。
注意:OB 是 Organization Block 的縮寫,中文翻譯為“組織塊”。
詞條
詞條說明
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