可編程控制器技術項目化教程（西門子S7-1200PLC機型）任務4認識S7-1200PLC的數據與存儲

項目二S7-1200的工作原理與程序調試學習目標1.了解S7-1200PLC的存儲器2.了解S7-1200支持的數據類型3.了解S7-1200數據的存取方式4.掌握各種數據類型的組態方法任務4認識S7-1200PLC的數據與存儲任務書組態一個項目，包括S7-1200PLC和HMI；添加一個數字量輸入模塊，一個通信模塊和一個信號板模塊；將數字量輸入模塊的起始地址設為“2”；定義一個符號名稱為control的數據塊，在該數據塊中生成一個由50個整數組成的一維數組，數組的符號名為current；同時在該數據塊生成一個結構，結構的符號名為motor，該結構由Bool變量Start、Stop和Real變量speed組成。任務4認識S7-1200PLC的數據與存儲1.S7-1200PLC的存儲器知識準備S7-1200PLC的CPU提供了以下用于存儲用戶程序、數據和組態的存儲區：（1）裝載存儲器裝載存儲器，用于非易失性地存儲用戶程序、數據和組態。項目被下載到CPU后，首先存儲在裝載存儲器中。每個CPU都具有內部裝載存儲器。該內部裝載存儲器的大小取決于所使用的CPU。該內部裝載存儲器可以用外部存儲卡來替代。如果未插入存儲卡，CPU將使用內部裝載存儲器；如果插入了存儲卡，CPU將使用該存儲卡作為裝載存儲器。但可使用的外部裝載存儲器的大小不能超過內部裝載存儲器的大小，即使插入的存儲卡有更多空閑空間。該非易失性存儲區能夠在斷電后繼續保持。（2）工作存儲器工作存儲器是易失性存儲器，用于在執行用戶程序時存儲用戶項目的某些內容。CPU會將一些項目內容從裝載存儲器復制到工作存儲器中。該易失性存儲區將在斷電后丟失，而在恢復供電時由CPU恢復。（3）系統存儲器系統存儲器是CPU為用戶程序提供的存儲器組件，被劃分為若干個地址區域。使用指令可以在相應的地址區內對數據直接進行尋址。系統存儲器用于存放用戶程序的操作數據，例如過程映像輸入/輸出、位存儲器、數據塊、局部數據，I/O輸入輸出區域和診斷緩沖區等。①輸入過程映像I：輸入映像區每一位對應一個數字量輸入點，在每個掃描周期的開始階段，CPU對程映像輸入點進行采樣，并將采樣值存于輸入映像寄存器中。CPU在接下來的本周期各階段不再改變輸入過程映像寄存器中的值，直到下一個掃描周期的輸入處理階段進行更新；②輸出過程映像Q:輸出映像區的每一位對應一個數字量輸出點，在掃描周期最開始，CPU將輸出映像寄存器的數據傳送給輸出模塊，再由后者驅動外部負載；③位存儲區M：用來保存控制繼電器的中間操作狀態或其他控制信息；④數據塊DB：在程序執行的過程中存放中間結果，或用來保存與工序或任務有關的其它數據。可以對其進行定義以便所有程序塊都可以訪問它們(全局數據塊)，也可將其分配給特定的FB或SFB（背景數據塊)；⑤局部數據L：可以作為暫時存儲器或給子程序傳遞參數，局部變量只在本單元有效；⑥IO輸入區域：I/O輸入區域允許直接訪問集中式和分布式輸入模塊；⑦IO輸出區域：I/O輸出區域允許直接訪問集中式和分布式輸出模塊。1.S7-1200PLC的存儲器在用戶程序中使用相應的指令可以使用相應的地址存儲區直接對數據進行尋址。另外，通過外設I/O存儲區域，可以不經過過程映像輸入和過程映像輸出直接訪問輸入模塊和輸出模塊。注意不能以位（bit）為單位訪問外設I/O存儲區，只能以字節和雙字為單位訪問。另外，還可以組態保持性存儲器，用于非易失性地存儲限量的工作存儲器值。保持性存儲器用于在斷電是存儲所選用戶存儲單元的值。發生掉電時，CPU留出了足夠的緩沖時間來保存幾個有限的指定單元的值，這些保持性值隨后在上電時進行恢復。表4-1給出了S7-1200PLC存儲區的保持性特性。1.S7-1200PLC的存儲器表4-1S7-1200PLC存儲區的保持性特性存儲區說明強制保持性I過程映像輸入I_:P（物理輸入）在掃描周期開始時從物理輸入復制否否立即讀取CPU、SB和SM上的物理輸入點是否Q過程映像輸出Q_:P（物理輸出）在掃描周期開始時復制到物理輸出無否立即寫入CPU、SB和SM的物理輸出點是否M位存儲器控制和位存儲器否是L臨時存儲器存儲塊的臨時數據，這些數據僅在該塊的本地范圍內有效否否DB數據塊數據存儲器，同時也是FB的參數存儲器否是（1）數制①二進制數二進制數的一位只有0和1兩種不同的取值，可用來表示開關量（或稱數字量）的兩種狀態，如觸點斷開和接通，線圈的斷電和通電等。在正邏輯下，1表示梯形圖中對應的編程元件的線圈通電，即常開觸點閉合，常閉觸點斷開，反之相反。另外，二進制數常以2#開頭，例如2#1001是一個4位的二進制數。②十六進制數十六進制數的16個數字是由0~9這十個數字和A~F這六個字母組成，字母分別對應10~15，運算規則是逢16進1。在SIMATIC中，B#16#，W#16#，DW#16#分別表示十六進制字節，十六進制字，十六進制雙字常數。例如W#16#2A3F。在數字后面加H也可以表示16進制數，如2A3FH。十六進制轉換為十進制只需將十六進制數每一位的位數乘以該位的位權再求和即可，如16#2F=2×161+15×160=47；十進制轉換為十六進制則采用依次除以16的方法，如4321=1×163+0×162+14×161+1×160=10E1。十六進制與二進制的轉換則注意十六進制中每個數字占二進制數的4位，如5AH=0101_1010。③BCD碼BCD碼是將一個十進制數的每一位都用4位二進制數表示，即0~9分別用0000~1001表示，而剩余六種組合1010~1111則沒有用作BCD碼中。BCD碼的最高4位二進制數表示符號，16位BCD碼字的范圍是-999~999。32位BCD碼雙字的范圍是-9999999~9999999。BCD碼實際上是十六進制數，但是各位之間的關系是逢十進一。十進制數可以方便的轉換為BCD碼，如十進制數237的BCD碼是2#0010_0011_0111。2.S7-1200支持的數據類型（2）基本數據類型S71200支持的基本數據類型，如表4-2所示。2.S7-1200支持的數據類型（3）全局數據塊與其他數據類型2.S7-1200支持的數據類型①生成全局數據塊單擊項目樹中的“添加新塊”，單擊打開的對話框中的“數據塊（DB）”按鈕，生成一個數據塊，可以修改其名稱，其類型為默認的“全局DB”。右鍵單擊項目樹中新生成的數據塊，執行快捷菜單命令“屬性”，選中打開的對話框左邊窗口中的“屬性”，勾選右邊窗口中的復選框“優化的塊訪問”，只能用符號地址訪問生成的塊中的變量，不能使用絕對地址。這種訪問方式可以提高存儲器的利用率。②字符串數據類型String（字符串）是字符組成的一維數組，每個字節存放1個字符。第一個字節是字符串的最大字符長度，第二個字節是字符串當前有效字符的個數，字符從第3個字節開始存放，一個字符串最多254個字符。數據類型WString（寬字符串）存儲多個數據類型為Wchar的16位寬字符。第一個字是最大字符個數，第二個字是當前的總字符個數。

在“數據塊_1”的第2行創建名為“故障信息”的字符串“String[30]”，其啟動值為‘OK’。（3）全局數據塊與其他數據類型2.S7-1200支持的數據類型③數組數組（Array）是由固定數目的同一種數據類型元素組成的數據結構。允許使用除了Array之外的所有數據類型作為數組的元素，最多為6維。圖4-1是名為“電流”的二維數組Array[1..2,1..3]ofByte的內部結構。第一維的下標1、2是電動機的編號，第二維的下標1～3是三相電流的序號。數組元素“電流[1,2]”是一號電動機的第2相的電流。在數據塊的第3行生成名為“功率”的數組，數據類型為Array[0..23]ofInt，數組元素的下標的上限值和下限值用兩個小數點隔開，下限值應小于等于上限值。單擊“電流”左邊的按鈕可以顯示或隱藏數組的元素。（3）全局數據塊與其他數據類型2.S7-1200支持的數據類型④結構結構（Struct）是由固定數目的多種數據類型的元素組成的數據類型。可以用數組和結構做結構的元素，結構可以嵌套8層。在數據塊_1的第1行生成一個名為“電動機”的結構，在第2～5行生成結構的4個元素。可以用“電動機”左邊的按鈕顯示或隱藏結構的元素。如圖4-2所示。在用戶程序中，可以用符號地址“數據塊

_1”.電動機.電流訪問結構中的元素。（3）全局數據塊與其他數據類型2.S7-1200支持的數據類型⑤Pointer指針指針中包含的是地址信息而不是實際的數值。Pointer指針占6個字節，字節0和字節1中是數據塊的編號，不是用于數據塊時DB編號為0。3位位地址用x表示，16位字節地址用b表示。CPU中的存儲區的編碼見圖4-3。（3）全局數據塊與其他數據類型2.S7-1200支持的數據類型⑥Any指針指針數據類型Any指向數據區的起始位置，并指定其長度。Any指針的結構見圖4-3，字節4～9與POINTER指針的0～5號字節相同。Any指針可以表示一片連續的數據區，例如P#DB2.DBX10.0BYTE8。也可以用來指向一個地址，例如DB2.DBW30和Q12.5。（3）全局數據塊與其他數據類型2.S7-1200支持的數據類型⑦Variant指針Variant數據類型可以指向各種數據類型或參數類型的變量。可以指向結構和結構中的單個元素，它不會占用任何存儲器的空間。使用絕對地址的Variant數據類型的例子：P#DB5.DBX10.0INT12和%MW10。⑧創建PLC新數據類型PLC數據類型用來定義可以在程序中多次使用的數據結構。打開項目樹的“PLC數據類型”文件夾，雙擊“添加新數據類型”，可以創建PLC數據類型。定義好以后可以在用戶程序中作為數據類型使用，用得少。SIMATICS7CPU中可以按照位、字節、字和雙字對存儲單元進行尋址。位、字節、字和雙字的結構如圖4-6所示。①二進制數的一位（bit）只有0和1兩種不同的取值，可以用來表示數字量的兩種不同狀態，如觸點的斷開和接通，線圈的通電和斷電等；②8位二進制數組成一個字節（Byte），其中的第0位為最低位（LSB），第7位為最高位（MSB）；③兩個字節組成一個字（Word），其中的第0位為最低位（LSB），第15位為最高位（MSB）；④兩個字組成一個雙字（DoubleWord），其中的第0位為最低位（LSB），第31位為最高位（MSB）。S7-1200CPU不同的存儲單元，都是以字節為單位。如圖4-7所示。3.數據的存取方式S7-1200CPU不同的存儲單元，都是以字節為單位。如圖4-7所示。3.數據的存取方式對位數據的尋址由字節地址和位地址組成，如I3.2，其中的區域標識符I表示輸入映像區，字節地址為3，位地址為2，這種尋址方式稱為“字節.位”尋址方式，如圖4-8所示。3.數據的存取方式對字節的尋址，如MB2，其中的區域標識符M表示位存儲器區，2表示尋址單元的起始字節地址，B表示尋址長度為一個字節，即尋址位存儲區的第2個字節，如圖4-9所示。3.數據的存取方式1.創建項目任務實施打開編程軟件TIAPortal,在PORTAL視圖下，單擊創建新項目，默認項目名稱，單擊創建按鈕，開始創建項目。2.添加CPU在新手上路處點擊組態設備選項。點開組態設備，選擇添加新設備。單擊控制器圖標，添加一個PLC。在設備樹中，單擊CPU1214C，點擊添加，則添加一個S7-1200，自動進入項目視圖，如圖4-11所示。3.添加HMI在項目樹的項目名稱下，點擊“添加新設備”，則出現添加新設備的窗口，點擊“HMI”，選擇精簡系列面板，選擇一個觸摸屏，點擊“確定”按鈕，則添加一臺HMI。如圖4-12所示。自動出現圖4-13所示的HMI與PLC連接界面。點擊“瀏覽”，選擇組態好的PLC與HMI進行連接，點擊完成，則完成連接。4.添加通信模塊點開PLC1的設備組態窗口，點擊CPU左側101位置，點開右側的硬件目錄——通信模塊——PROFIBUS——CM1242-5,雙擊通信模塊，則選中的通信模塊自動添加到導軌的101位置。5.添加數字量輸入模塊在PLC1的設備組態窗口，點擊CPU右側2號槽位，點開右側的硬件目錄——DI——DI8x24VDC，選中一個數字量輸入模塊，雙擊模塊，則選中的模塊自動添加到導軌的2號位置。雙擊輸入模塊，在巡視窗口，進行其屬性設置。修改其起始字節地址為2。如圖4-16所示。圖4-16修改數字量輸入模塊的起始字節地址6.添加信號板在PLC1的設備組態窗口，點擊CPU面板上的信號板位置，點開右側的硬件目錄——信號板——DI——DI4x5VDC，選中一個信號板，雙擊信號板，則選中的信號板自動添加到CPU上。如圖4-17所示。圖4-17添加信號板6.添加數據塊點開項目數下的程序塊，雙擊“添加新塊”，出現添加