-系列数据存储区及元件功能

2.3.1　S7-200系列PLC数据存储区及元件功能

PLC内部元器件的功能是相互独立的，在数据存储区为每一种元器件分配一个存储区域。每一种元器件用一个字母表示器件类型，字母和数字一起表示数据存储地址。如I表示输入映像寄存器、Q表示输出映像寄存器、M表示内部标志位存储器、SM表示特殊标志位存储器、S表示顺序控制存储器、V表示变量存储器、L表示局部变量存储器、T表示定时器、C表示计数器、AI表示模拟量输入映像寄存器、AQ表示模拟量输出映像寄存器、AC表示累加器、HC表示高速计数器等等。掌握这些内部元件的定义，位的范围、功能和使用方法是设计PLC程序的基础。

1．输入/输出映像寄存器

输入/输出映像寄存器是用于存放输入/输出信号的寄存器。不同型号主机的输入/输出映像寄存器区域大小和I/O点数是不同的，可以参考相关的手册。PLC扩展后的I/O点数不能超过I/O映像寄存器的区域大小。

（1）输入映像寄存器

输入映像寄存器I习惯又称作输入继电器，用于接收输入信号。输入继电器只能由信号驱动，不能用程序指令驱动，其触点只能驱动内部电路，即输入继电器的触点供内部编程使用。输入继电器用来检测外部信号（如按钮、行程开关）的变化，并通过输入端子提供给PLC。

（2）输出映像寄存器

输出映像寄存器Q又习惯称作输出继电器，主要用于驱动PLC的外部负载（如接触器、电磁阀、指示灯），其触点也可供内部编程使用。

输入/输出映像寄存器与PLC内部的关系如图2-3所示。输入/输出映像寄存器的范围如表2-5所示。

图2-3　输入/输出继电器工作原理示意图

表2-4　常用特殊标志位

注：查阅S7-200PLC的使用手册

其工作原理为：当外部传感器（或按钮）接通时，通过输入电路使输入继电器I0.0置1，其状态1或0供内部编程使用。内部程序运行的结果使输出继电器Q0.0置0或1，这样通过外部电路驱动负载工作。

I/O映像寄存器可以按位、字节、字、双字编址。

I/O映像寄存器区域中未作为输入/输出部分，可以作为内部标志位使用或数据存储区使用。如S7-200系列PLC输入、输出映像寄存器都有128个存储单元，即16（I0～I15）个字节，在CPU224主机上使用了输入继电器的IB0（I0.0～I0.7）、IB1（I1.0～I1.5）两个字节，输出继电器的QB0（Q0.0～Q0.7）、QB1（Q1.0～Q1.1）两个字节，其余14（IB2～IB15）个字节的输入继电器、14（QB2～QB15）个字节的输出继电器可作为内部标志位使用。如在此基础上，又扩展了EM221，它占用了I2.0～I2.7，无输出扩展，则有13（IB3～IB15）个字节的输入继电器、14（QB2～QB15）个字节的输出继电器可作为内部标志位使用。

2．内部标志位存储区

内部标志位存储区M又称作内部辅助继电器，其作用相当于继电器控制回路中的中间继电器，用于存储中间过程或其他控制信息，也可以按字节、字、双字来存储数据，其编程地址范围为M0.0～M31.7。它只能由内部电路驱动，并驱动内部电路。

3．特殊标志位存储器

特殊标志位存储器SM是指用于专用功能的特殊标志位存储器，它提供了CPU与用户程序之间信息传递的方法，用户可以使用这些特殊标志位提供专门信息，实现S7-200的一些特殊功能。常用的特殊标志位的意义、作用如表2-4所示，其他的特殊标志位的意义、作用具体见指令和查阅S7-200PLC的使用手册。

特殊标志位分为只读和可读/可写两部分。S7-22X（S7-221、S7-222、S7-224、S7-226）系列PLC的特殊标志位的编程范围为SM0.0～SM179.7，共180个字节，其中前30个字节（SMB0～SMB29）为只读区。

在SMB0～SMB29中，SMB0为状态字节，每一个循环扫描后由PLC自动更新，用户可以根据这些信息启动程序内的功能，供编程使用。SMB0各位的作用定义如下：

SM0.0　PLC运行监控，PLC处于运行状态时，SM0.0置1，即PLC在运行过程中始终置1。

SM0.1　PLC上电后的第一个扫描周期置1，即PLC由停止（STOP）状态转为运行（RUN）状态的第一个扫描周期置1。在编程时，常调用其触点实现初始化。

SM0.2　当RAM数据出现丢失时，接通一个扫描周期。

SM0.3　开机后进入运行（RUN）方式，SM0.3置1时一个扫描周期置1。它可以用于PLC在启动操作之前给设备提供一个预热时间。

SM0.4　提供周期为60S、占空比为1∶1的时钟脉冲。

SM0.5　提供周期为1S、占空比为1∶1的时钟脉冲。

SM0.6　提供扫描脉冲，即第一个扫描周期置1，下一个扫描周期置0。

SM0.7　该位指示CPU的工作方式开关的位置，PLC为暂态（TERM）时，SM0.7置0，PLC为运行（RUN）状态时，SM0.7置1，此时自由端口通信有效。

SMB1　不同指令的错误指示，部分定义如下：

SM1.0　零标志位。在PLC运算结果出现0时，SM1.0置1。

SM1.1　溢出标志位。在PLC运算结果出现溢出或非法数据时，SM1.1置1。

SM1.2　负数标志位。在PLC运算结果出现负数时，SM1.2置1。

4．变量存储器

变量存储器V用以存储运算的中间结果，也可以用来保存与工序或认为相关的其他数据，如模拟量控制、数据运算、参数设置等。变量存储器可以按位、字节、字、或双字使用，变量存储器有较大的存储空间，如CPU224PLC的变量存储区为VB0～VB5119共5KB的存储空间，详见表2-5所示。

5．定时器

定时器T的作用相当于继电器控制回路中的时间继电器，用于计时控制。在S7-200系列PLC中定时器的计时方式采用内部时钟累计时间增量方式。S7-22X系列PLC定时器的地址编号范围为T0～T255（256个）。

定时器的分类如下：（1）按延时方式分：可以分为通电延时型、记忆型通电延时型和断电延时型3种；（2）按计时单位大小分：1ms、10ms和100ms 3种。在使用定时器编程时，需要注意，不同种类的定时器的地址编号是不同的。

定时器的工作参数有设定值、当前值、状态位。设定值由程序给定，当前值为从计时开始后的任一时刻的时间值，状态位即是定时器本身的0、1状态，当定时器的当前值等于或大于设定值时，定时器置1。定时器的当前值为16位的符号整数。编程时可以用定时器地址来存取变量。对定时器位或当前值的存取依赖于编程指令：位操作数指令存取定时器的位状态，字操作指令存取定时器的当前值，如图2-4所示。常开触点T₃存取的是定时器的位，而MOV-W指令的T₃存取的是定时器的当前值。其使用详见第四章指令部分。

6．计数器

计数器C用于记录某个信号的脉冲个数。计数器C按计数方式有以下3种：增计数、减计数、增/减计数，它与地址编号无关。S7-22X系列PLC的计数器的地址编号范围为C0～C255（256个）。

计数器的工作参数与定时器相似，同样有设定值、当前值、状态位。设定值由程序给定，当前值为从计数开始后的任一时刻的脉冲数，状态位即是计数器本身的0、1状态。对于增计数器或增/减计数器，当计数器的当前值等于或大于设定值时，计数器置1；对于减计数器，当计数器的当前值等于0时，计数器置1。计数器的当前值也是16位的符号整数。编程时可以用计数器地址来存取变量。同样对计数器位或当前值的存取依赖于编程指令：位操作数指令存取计数器的位状态，字操作指令存取计数器的当前值。其使用详见第四章指令部分。

7．顺序控制存储器

顺序控制存储器S又称状态元件，用于程序段的控制，以实现顺序控制和步进控制。顺序控制存储器S编程时按字节、字、双字使用。其编程范围为S0.0～S31.7，详见表2-5所示。

8．局部存储器

局部存储器L的作用与变量存储器V很相似，主要区别在于局部存储器L是局部有效的，变量存储器V是全局有效的。全局有效是指同一个存储器可以被任何程序（主程序、中断程序、子程序）存取，局部有效是指存储区特定的程序关联。

S7-200有64个字节暂时存储器。其中的前60个字节可以用做暂时存储器或者给子程序传递指令参数，后4个字节为系统保留字节。S7-200系列PLC根据需要分配局部存储器。当主程序执行时，64个字节的局部存储器分配给主程序；当中断或调用子程序时，将局部存储器重新分配给相应的程序。局部存储器分配时，PLC不进行初始化，初始值是任意的。

图2-4　存取定时器数据

在使用局部存储器编程时，可以用直接寻址方式按字节、字、双字访问局部存储器，也可以把局部存储器作为间接寻址的指针，但不能作为间接寻址的存储区域。

9．模拟量输入/输出映像寄存器

模拟量输入/输出映像寄存器的区域标志分别为AI、AQ。

S7-200的模拟量输入电路将外部输入的模拟量（如温度、压力等）转换成1个字长（16位）的数字量存入输入映像寄存器，存取方式为标志符（AI）+ 数字长度（W）+ 字节起始字节地址，如AIW8。由于模拟量存储为一个字长的空间，起始地址定义为偶数字节，如AIW0、AIW2……AIW62，S7-200具有32个模拟量输入点。显然，模拟量输入值为只读数据。

模拟量输出电路将模拟量输出映像寄存器的1个字长（16位）的数字量转换成模拟量（如电流或电压）输出，存取方式为标志符（AQ）+ 数字长度（W）+ 字节起始字节地址，如AQW8。由于模拟量存储为一个字长的空间，起始地址定义为偶数字节，如AIQ0、AIQ2……AIQ62，S7-200具有32个模拟量输出点。显然，模拟量输出值只能给输出映像寄存器置数，但不能读取。

10．累加器

累加器AC是用来暂存数据的寄存器，它能像存储器那样使用读/写数据。可以用于向子程序传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存储计算的中间结果。S7-200的CPU提供了4个（AC0～AC3）32位的累加器。累加器可以支持以字节、字、双字存取。如果以字节、字存取数据时，累加器只使用该累加器的低8位或低16位，数据长度取决于所用指令。

11．高速计数器

高速计数器HC是用于累计比扫描周期短的脉冲信号。它的计数频率可达30KHz，普通计数器的频率一般为30Hz。CPU221和CPU222的计数器地址为HC0、HC3～HC5，共计4个，CPU224和CPU226的计数器地址为HC0 ～HC5，共计6个。

S7-200PLC系列CPU内部资源和特性如表2-5所示。

表2-5　S7-200PLC系列CPU内部资源和特性一览表