《PLC应用技术》课件-任务4 认识S7-1200 PLC的数据与存储

可编程控制器技术项目化教程（西门子S7-1200PLC机型）任务4认识S7-1200PLC的数据与存储

项目二S7-1200的工作原理与程序调试学习目标1.了解S7-1200PLC的存储器2.了解S7-1200支持的数据类型3.了解S7-1200数据的存取方式4.掌握各种数据类型的组态方法任务4认识S7-1200PLC的数据与存储任务书组态一个项目，包括S7-1200PLC和HMI；添加一个数字量输入模块，一个通信模块和一个信号板模块；将数字量输入模块的起始地址设为“2”；定义一个符号名称为control的数据块，在该数据块中生成一个由50个整数组成的一维数组，数组的符号名为current；同时在该数据块生成一个结构，结构的符号名为motor，该结构由Bool变量Start、Stop和Real变量speed组成。任务4认识S7-1200PLC的数据与存储1.S7-1200PLC的存储器知识准备S7-1200PLC的CPU提供了以下用于存储用户程序、数据和组态的存储区：（1）装载存储器装载存储器，用于非易失性地存储用户程序、数据和组态。项目被下载到CPU后，首先存储在装载存储器中。每个CPU都具有内部装载存储器。该内部装载存储器的大小取决于所使用的CPU。该内部装载存储器可以用外部存储卡来替代。如果未插入存储卡，CPU将使用内部装载存储器；如果插入了存储卡，CPU将使用该存储卡作为装载存储器。但可使用的外部装载存储器的大小不能超过内部装载存储器的大小，即使插入的存储卡有更多空闲空间。该非易失性存储区能够在断电后继续保持。（2）工作存储器工作存储器是易失性存储器，用于在执行用户程序时存储用户项目的某些内容。CPU会将一些项目内容从装载存储器复制到工作存储器中。该易失性存储区将在断电后丢失，而在恢复供电时由CPU恢复。（3）系统存储器系统存储器是CPU为用户程序提供的存储器组件，被划分为若干个地址区域。使用指令可以在相应的地址区内对数据直接进行寻址。系统存储器用于存放用户程序的操作数据，例如过程映像输入/输出、位存储器、数据块、局部数据，I/O输入输出区域和诊断缓冲区等。①输入过程映像I：输入映像区每一位对应一个数字量输入点，在每个扫描周期的开始阶段，CPU对程映像输入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。CPU在接下来的本周期各阶段不再改变输入过程映像寄存器中的值，直到下一个扫描周期的输入处理阶段进行更新；②输出过程映像Q:输出映像区的每一位对应一个数字量输出点，在扫描周期最开始，CPU将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载；③位存储区M：用来保存控制继电器的中间操作状态或其他控制信息；④数据块DB：在程序执行的过程中存放中间结果，或用来保存与工序或任务有关的其它数据。可以对其进行定义以便所有程序块都可以访问它们(全局数据块)，也可将其分配给特定的FB或SFB（背景数据块)；⑤局部数据L：可以作为暂时存储器或给子程序传递参数，局部变量只在本单元有效；⑥IO输入区域：I/O输入区域允许直接访问集中式和分布式输入模块；⑦IO输出区域：I/O输出区域允许直接访问集中式和分布式输出模块。1.S7-1200PLC的存储器在用户程序中使用相应的指令可以使用相应的地址存储区直接对数据进行寻址。另外，通过外设I/O存储区域，可以不经过过程映像输入和过程映像输出直接访问输入模块和输出模块。注意不能以位（bit）为单位访问外设I/O存储区，只能以字节和双字为单位访问。另外，还可以组态保持性存储器，用于非易失性地存储限量的工作存储器值。保持性存储器用于在断电是存储所选用户存储单元的值。发生掉电时，CPU留出了足够的缓冲时间来保存几个有限的指定单元的值，这些保持性值随后在上电时进行恢复。表4-1给出了S7-1200PLC存储区的保持性特性。1.S7-1200PLC的存储器表4-1S7-1200PLC存储区的保持性特性存储区说明强制保持性I过程映像输入I_:P（物理输入）在扫描周期开始时从物理输入复制否否立即读取CPU、SB和SM上的物理输入点是否Q过程映像输出Q_:P（物理输出）在扫描周期开始时复制到物理输出无否立即写入CPU、SB和SM的物理输出点是否M位存储器控制和位存储器否是L临时存储器存储块的临时数据，这些数据仅在该块的本地范围内有效否否DB数据块数据存储器，同时也是FB的参数存储器否是（1）数制①二进制数二进制数的一位只有0和1两种不同的取值，可用来表示开关量（或称数字量）的两种状态，如触点断开和接通，线圈的断电和通电等。在正逻辑下，1表示梯形图中对应的编程元件的线圈通电，即常开触点闭合，常闭触点断开，反之相反。另外，二进制数常以2#开头，例如2#1001是一个4位的二进制数。②十六进制数十六进制数的16个数字是由0~9这十个数字和A~F这六个字母组成，字母分别对应10~15，运算规则是逢16进1。在SIMATIC中，B#16#，W#16#，DW#16#分别表示十六进制字节，十六进制字，十六进制双字常数。例如W#16#2A3F。在数字后面加H也可以表示16进制数，如2A3FH。十六进制转换为十进制只需将十六进制数每一位的位数乘以该位的位权再求和即可，如16#2F=2×161+15×160=47；十进制转换为十六进制则采用依次除以16的方法，如4321=1×163+0×162+14×161+1×160=10E1。十六进制与二进制的转换则注意十六进制中每个数字占二进制数的4位，如5AH=0101_1010。③BCD码BCD码是将一个十进制数的每一位都用4位二进制数表示，即0~9分别用0000~1001表示，而剩余六种组合1010~1111则没有用作BCD码中。BCD码的最高4位二进制数表示符号，16位BCD码字的范围是-999~999。32位BCD码双字的范围是-9999999~9999999。BCD码实际上是十六进制数，但是各位之间的关系是逢十进一。十进制数可以方便的转换为BCD码，如十进制数237的BCD码是2#0010_0011_0111。2.S7-1200支持的数据类型（2）基本数据类型S71200支持的基本数据类型，如表4-2所示。2.S7-1200支持的数据类型（3）全局数据块与其他数据类型2.S7-1200支持的数据类型①生成全局数据块单击项目树中的“添加新块”，单击打开的对话框中的“数据块（DB）”按钮，生成一个数据块，可以修改其名称，其类型为默认的“全局DB”。右键单击项目树中新生成的数据块，执行快捷菜单命令“属性”，选中打开的对话框左边窗口中的“属性”，勾选右边窗口中的复选框“优化的块访问”，只能用符号地址访问生成的块中的变量，不能使用绝对地址。这种访问方式可以提高存储器的利用率。②字符串数据类型String（字符串）是字符组成的一维数组，每个字节存放1个字符。第一个字节是字符串的最大字符长度，第二个字节是字符串当前有效字符的个数，字符从第3个字节开始存放，一个字符串最多254个字符。数据类型WString（宽字符串）存储多个数据类型为Wchar的16位宽字符。第一个字是最大字符个数，第二个字是当前的总字符个数。

在“数据块_1”的第2行创建名为“故障信息”的字符串“String[30]”，其启动值为‘OK’。（3）全局数据块与其他数据类型2.S7-1200支持的数据类型③数组数组（Array）是由固定数目的同一种数据类型元素组成的数据结构。允许使用除了Array之外的所有数据类型作为数组的元素，最多为6维。图4-1是名为“电流”的二维数组Array[1..2,1..3]ofByte的内部结构。第一维的下标1、2是电动机的编号，第二维的下标1～3是三相电流的序号。数组元素“电流[1,2]”是一号电动机的第2相的电流。在数据块的第3行生成名为“功率”的数组，数据类型为Array[0..23]ofInt，数组元素的下标的上限值和下限值用两个小数点隔开，下限值应小于等于上限值。单击“电流”左边的按钮可以显示或隐藏数组的元素。（3）全局数据块与其他数据类型2.S7-1200支持的数据类型④结构结构（Struct）是由固定数目的多种数据类型的元素组成的数据类型。可以用数组和结构做结构的元素，结构可以嵌套8层。在数据块_1的第1行生成一个名为“电动机”的结构，在第2～5行生成结构的4个元素。可以用“电动机”左边的按钮显示或隐藏结构的元素。如图4-2所示。在用户程序中，可以用符号地址“数据块

_1”.电动机.电流访问结构中的元素。（3）全局数据块与其他数据类型2.S7-1200支持的数据类型⑤Pointer指针指针中包含的是地址信息而不是实际的数值。Pointer指针占6个字节，字节0和字节1中是数据块的编号，不是用于数据块时DB编号为0。3位位地址用x表示，16位字节地址用b表示。CPU中的存储区的编码见图4-3。（3）全局数据块与其他数据类型2.S7-1200支持的数据类型⑥Any指针指针数据类型Any指向数据区的起始位置，并指定其长度。Any指针的结构见图4-3，字节4～9与POINTER指针的0～5号字节相同。Any指针可以表示一片连续的数据区，例如P#DB2.DBX10.0BYTE8。也可以用来指向一个地址，例如DB2.DBW30和Q12.5。（3）全局数据块与其他数据类型2.S7-1200支持的数据类型⑦Variant指针Variant数据类型可以指向各种数据类型或参数类型的变量。可以指向结构和结构中的单个元素，它不会占用任何存储器的空间。使用绝对地址的Variant数据类型的例子：P#DB5.DBX10.0INT12和%MW10。⑧创建PLC新数据类型PLC数据类型用来定义可以在程序中多次使用的数据结构。打开项目树的“PLC数据类型”文件夹，双击“添加新数据类型”，可以创建PLC数据类型。定义好以后可以在用户程序中作为数据类型使用，用得少。SIMATICS7CPU中可以按照位、字节、字和双字对存储单元进行寻址。位、字节、字和双字的结构如图4-6所示。①二进制数的一位（bit）只有0和1两种不同的取值，可以用来表示数字量的两种不同状态，如触点的断开和接通，线圈的通电和断电等；②8位二进制数组成一个字节（Byte），其中的第0位为最低位（LSB），第7位为最高位（MSB）；③两个字节组成一个字（Word），其中的第0位为最低位（LSB），第15位为最高位（MSB）；④两个字组成一个双字（DoubleWord），其中的第0位为最低位（LSB），第31位为最高位（MSB）。S7-1200CPU不同的存储单元，都是以字节为单位。如图4-7所示。3.数据的存取方式S7-1200CPU不同的存储单元，都是以字节为单位。如图4-7所示。3.数据的存取方式对位数据的寻址由字节地址和位地址组成，如I3.2，其中的区域标识符I表示输入映像区，字节地址为3，位地址为2，这种寻址方式称为“字节.位”寻址方式，如图4-8所示。3.数据的存取方式对字节的寻址，如MB2，其中的区域标识符M表示位存储器区，2表示寻址单元的起始字节地址，B表示寻址长度为一个字节，即寻址位存储区的第2个字节，如图4-9所示。3.数据的存取方式1.创建项目任务实施打开编程软件TIAPortal,在PORTAL视图下，单击创建新项目，默认项目名称，单击创建按钮，开始创建项目。2.添加CPU在新手上路处点击组态设备选项。点开组态设备，选择添加新设备。单击控制器图标，添加一个PLC。在设备树中，单击CPU1214C，点击添加，则添加一个S7-1200，自动进入项目视图，如图4-11所示。3.添加HMI在项目树的项目名称下，点击“添加新设备”，则出现添加新设备的窗口，点击“HMI”，选择精简系列面板，选择一个触摸屏，点击“确定”按钮，则添加一台HMI。如图4-12所示。自动出现图4-13所示的HMI与PLC连接界面。点击“浏览”，选择组态好的PLC与HMI进行连接，点击完成，则完成连接。4.添加通信模块点开PLC1的设备组态窗口，点击CPU左侧101位置，点开右侧的硬件目录——通信模块——PROFIBUS——CM1242-5,双击通信模块，则选中的通信模块自动添加到导轨的101位置。5.添加数字量输入模块在PLC1的设备组态窗口，点击CPU右侧2号槽位，点开右侧的硬件目录——DI——DI8x24VDC，选中一个数字量输入模块，双击模块，则选中的模块自动添加到导轨的2号位置。双击输入模块，在巡视窗口，进行其属性设置。修改其起始字节地址为2。如图4-16所示。图4-16修改数字量输入模块的起始字节地址6.添加信号板在PLC1的设备组态窗口，点击CPU面板上的信号板位置，点开右侧的硬件目录——信号板——DI——DI4x5VDC，选中一个信号板，双击信号板，则选中的信号板自动添加到CPU上。如图4-17所示。图4-17添加信号板6.添加数据块点开项目数下的程序块，双击“添加新块”，出现添加