1.過(guò)程映像輸入/輸出(I/Q)

  在執(zhí)行用戶(hù)程序時(shí)，CPU并不直接訪(fǎng)問(wèn)I/O模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪(fǎng)問(wèn)CPU內(nèi)部的過(guò)程映像區(qū)(I/Q區(qū)，見(jiàn)表3-3)。在每次掃描循環(huán)開(kāi)始時(shí)，CPU讀取輸入模塊的外部輸入電路的狀態(tài)，并將它們存入過(guò)程映像輸入表(Process Image Input，PII)。在掃描循環(huán)中，用戶(hù)程序計(jì)算輸出值，并將它們存入過(guò)程映像輸出表(Process Image Output，PIQ)。在下一掃描循環(huán)開(kāi)始時(shí)，將過(guò)程映像輸出表的內(nèi)容寫(xiě)入輸出模塊。

  對(duì)存儲(chǔ)器的“讀寫(xiě)”、“訪(fǎng)問(wèn)”、“存取”這3個(gè)詞的意思基本上相同。

  I區(qū)和Q區(qū)均可以按位、字節(jié)、字和雙字來(lái)訪(fǎng)問(wèn)，例如I0.0、IBO、IW0和ID0。與直接訪(fǎng)問(wèn)輸入模塊相比，訪(fǎng)問(wèn)過(guò)程映像輸入表可以保證在整個(gè)掃描循環(huán)周期內(nèi)，過(guò)程映像輸入的狀態(tài)始終一致。即使在本次循環(huán)的程序執(zhí)行過(guò)程中，接在輸入模塊的外部電路的狀態(tài)發(fā)生了變化，過(guò)程映像輸入表各信號(hào)的狀態(tài)仍然保持不變，直到下一個(gè)循環(huán)被刷新。由于過(guò)程映像表保存在CPU的系統(tǒng)存儲(chǔ)器中，訪(fǎng)問(wèn)速度比直接訪(fǎng)問(wèn)信號(hào)模塊快得多。

  過(guò)程映像輸入在用戶(hù)程序中的標(biāo)識(shí)符為I，它是PLC接收外部輸入信號(hào)的窗口。數(shù)字量輸入端可以外接常開(kāi)觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)，也可以接多個(gè)觸點(diǎn)組成的串并聯(lián)電路。PLC將外部電路的通/斷狀態(tài)讀入并存儲(chǔ)在過(guò)程映像輸入位中，外部輸入電路接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的過(guò)程映像輸入位為1狀態(tài)(ON)反之為0狀態(tài)(OFF)。在梯形圖中，可以多次使用過(guò)程映像輸入位的常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。

  過(guò)程映像輸出位在用戶(hù)程序中的標(biāo)識(shí)符為Q，掃描循環(huán)周期開(kāi)始時(shí)，CPU將過(guò)程映像輸出位的數(shù)據(jù)傳送給數(shù)字量輸出模塊，再由后者驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。如果梯形圖中Q0.0的線(xiàn)圈“通電”，繼電器型輸出模塊對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使接在Q0.0對(duì)應(yīng)的輸出端子的外部負(fù)載通電工作。輸出模塊的每一個(gè)硬件繼電器僅有一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)，但是在梯形圖中，每一個(gè)輸出位的常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)都可以多次使用。某些CPU的過(guò)程映像區(qū)的大小可以在組態(tài)時(shí)設(shè)置。

  87~300/400的過(guò)程映像分區(qū)與中斷功能配合，可以顯著地減少PLC的輸入、輸出響應(yīng)時(shí)間。過(guò)程映像區(qū)分為OB1(主程序)過(guò)程映像(OB1-PI)和過(guò)程映像分區(qū)(PIP)。每次掃描循環(huán)刷新一次OB1過(guò)程映像。S7-400 CPU最多可以使用15個(gè)過(guò)程映像分區(qū)。

  下面舉例說(shuō)明過(guò)程映像分區(qū)的使用方法。在硬件組態(tài)時(shí)，將某些U/O模塊分配給過(guò)程映像分區(qū)PIP2，再將PIP2分配給時(shí)間中斷組織塊OB10，這樣這些I/O模塊就被分配給OB10。用STEP7指定的過(guò)程映像分區(qū)中的UO地址不再屬于OB1過(guò)程映像輸入/輸出表。在調(diào)用OB10時(shí)，CPU自動(dòng)讀入被組態(tài)為屬于過(guò)程映像分區(qū)PIP2的輸入模塊的輸入值，OB10被執(zhí)行完后，輸出值被立即寫(xiě)至被組態(tài)為屬于PIP2的輸出模塊。

  用戶(hù)程序可以調(diào)用SFC26“UPDAT_PI”來(lái)刷新整個(gè)或部分過(guò)程映像輸入表，調(diào)用SFC 27“UPDAT_PO”來(lái)刷新整個(gè)或部分過(guò)程映像輸出表。

  2.外設(shè)I/O區(qū)(PI/PQ)

  外設(shè)輸入(PI)和外設(shè)輸出(PQ)區(qū)允許直接訪(fǎng)問(wèn)本地的和分布式的輸入模塊和輸出模塊。PI/PQ區(qū)與I/Q區(qū)的關(guān)系如下

  1)訪(fǎng)問(wèn)PU/PQ區(qū)時(shí)，直接讀寫(xiě)輸入/輸出模塊，而I/Q區(qū)是輸入/輸出信號(hào)在CPU的存儲(chǔ)區(qū)中的“映像”。使用外設(shè)地址可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)程序與I/O模塊之間的快速數(shù)據(jù)傳送，因此被稱(chēng)為“立即讀”和“立即寫(xiě)”。P/Q區(qū)采用批量讀/寫(xiě)的方式，因此可能有較大的滯后。

  2)I/Q區(qū)可以按位、字節(jié)、字和雙字訪(fǎng)問(wèn)，PI/PQ區(qū)不能按位訪(fǎng)問(wèn)。

  3)I/Q區(qū)的地址范圍比PI/PQ區(qū)的小，如果地址超出了I/Q區(qū)允許的范圍，必須使用PI/PQ區(qū)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。

  4)I/Q區(qū)與PI/PQ區(qū)的地址均從0號(hào)字節(jié)開(kāi)始，因此I/Q區(qū)的地址編號(hào)也可以用于PU PQ區(qū)。例如用MOVE指令將QB1傳送到PQB1，可以實(shí)現(xiàn)“立即寫(xiě)”操作。

  5)只能讀取外設(shè)輸入的值，不能改寫(xiě)它。只能改寫(xiě)外設(shè)輸出，不能讀取它。下面兩條指令違背了上述規(guī)定，因此是錯(cuò)誤的

  L PQB 0

  T PIB 0

  6)訪(fǎng)問(wèn)I/Q區(qū)的指令比訪(fǎng)問(wèn)PI/PQ區(qū)的指令的執(zhí)行時(shí)間短得多。例如CPU 317-2 DP 的指令“LIBO”和“LPIBO”的執(zhí)行時(shí)間分別為0.05μs和15μs。

  3.內(nèi)部存儲(chǔ)器標(biāo)志位(M)存儲(chǔ)器區(qū)

  內(nèi)部存儲(chǔ)器標(biāo)志位用來(lái)保存控制邏輯的中間操作狀態(tài)或其他控制信息。不同型號(hào)的S7-300的存儲(chǔ)器標(biāo)志位從128B到8KB。

  4.定時(shí)器(T)存儲(chǔ)器區(qū)

  定時(shí)器相當(dāng)于繼電器系統(tǒng)的時(shí)間繼電器。給定時(shí)器分配的字用于存儲(chǔ)時(shí)間基準(zhǔn)和剩余時(shí)間值(0~999)。剩余時(shí)間值可以用二進(jìn)制或BCD碼方式讀取。

  5.計(jì)數(shù)器(C)存儲(chǔ)器區(qū)

  計(jì)數(shù)器用來(lái)累計(jì)其計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，給計(jì)數(shù)器分配的字用于存儲(chǔ)計(jì)數(shù)當(dāng)前值(0~999)。計(jì)數(shù)值可以用二進(jìn)制或BCD碼方式讀取。

  6.數(shù)據(jù)塊(DB)與背景數(shù)據(jù)塊(DI)

  DB為數(shù)據(jù)塊，DBX、DBB、DBW和DBD分別是數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)位、數(shù)據(jù)字節(jié)、數(shù)據(jù)字和數(shù)據(jù)雙字。DI為背景數(shù)據(jù)塊，DIX、DIB、DIW和DID分別是背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)位、數(shù)據(jù)字節(jié)、數(shù)據(jù)字和數(shù)據(jù)雙字。

  7.局部數(shù)據(jù)區(qū)(L)

  各邏輯塊都有它的局部(Local)數(shù)據(jù)區(qū)，局部變量在邏輯塊的變量聲明表中生成，只能在它被創(chuàng)建的塊中使用。每個(gè)組織塊用20B的臨時(shí)局部數(shù)據(jù)來(lái)存儲(chǔ)它的啟動(dòng)信息。局部數(shù)據(jù)用于傳送塊參數(shù)和保存來(lái)自梯形圖程序的中間邏輯運(yùn)算結(jié)果。

  CPU按組織塊的優(yōu)先級(jí)劃分局部數(shù)據(jù)區(qū)，S7-300同一優(yōu)先級(jí)的組織塊及其有關(guān)的塊共用256B的臨時(shí)局部數(shù)據(jù)區(qū)。S7-400每個(gè)優(yōu)先級(jí)的局部數(shù)據(jù)區(qū)要大得多，可達(dá)數(shù)十KB，可

  以用STEP7改變其大小。

  全局變量包括I、Q、M、T、C、PI、PQ和共享數(shù)據(jù)塊DB，可以在所有的邏輯塊(OB、FC、FB、SFC和SFB)中使用全局變量。