1.3　S7-200 SMART PLC的數據類型、數據區劃分與地址格式

1.3.1　數據類型

（1）數據類型

S7-200 SMART PLC的指令系統所用的數據類型有：1位布爾型（BOOL）、8位字節型（BYTE）、16位無符號整數型（WORD）、16位有符號整數型（INT）、32位符號雙字整數型（DWORD）、32位有符號雙字整數型（DINT）和32位實數型（REAL）。

（2）數據長度與數據范圍

在S7-200 SMART PLC中，不同的數據類型有不同的數據長度和數據范圍。通常情況下，用位、字節、字和雙字所占的連續位數表示不同數據類型的數據長度，其中布爾型的數據長度為1位，字節的數據長度為8位、字的數據長度為16位，雙字的數據長度為32位。數據類型、數據長度和數據范圍，如表1-6所示。

1.3.2　存儲器數據區劃分

S7-200 SMART PLC存儲器有程序區、系統區和數據區3個存儲區，如圖1-5所示。

程序區用來存儲用戶程序，存儲器為EEPROM；系統區用來存儲PLC配置結構的參數如PLC主機和擴展模塊I/O配置和編制、PLC站地址等，存儲器為EEPROM。

數據區是用戶程序執行過程中的內部工作區域。該區域用來存儲工作數據和作為寄存器使用，存儲器為EEPROM和RAM。數據區是S7-200 SMART PLC存儲器特定區域，具體如圖1-6所示。

（1）輸入映像寄存器（I）與輸出映像寄存器（Q）

①輸入映像寄存器（I）　輸入映像寄存器是PLC用來接收外部輸入信號的窗口，工程上經常將其稱為輸入繼電器。在每個掃描周期的開始，CPU都對各個輸入點進行集中采樣，并將相應的采樣值寫入輸入映像寄存器中，這一過程可以形象地將輸入映像寄存器比作輸入繼電器來理解，如圖1-7所示。在圖1-7中，每個PLC的輸入端子與相應的輸入繼電器線圈相連，當有外部信號輸入時，對應的輸入繼電器線圈得電即輸入映像寄存器相應位寫入“1”，程序中對應的常開觸點閉合，常閉觸點斷開；當無外部輸入信號時，對應的輸入繼電器線圈失電即輸入映像寄存器相應位寫入“0”，程序中對應的常開觸點和常閉觸點保持原來狀態不變。

需要說明的是，輸入映像寄存器中的數值只能由外部信號驅動，不能由內部指令改寫；輸入映像寄存器有無數個常開和常閉觸點供編程時使用，且在編寫程序時，只能出現輸入繼電器觸點，不能出現線圈。

輸入映像寄存器可采用位、字節、字和雙字來存取。S7-200 SMART PLC地址范圍如表1-7所示。

②輸出映像寄存器（Q）　輸出映像寄存器是PLC向外部負載發出控制命令的窗口，工程上經常將其稱為輸出繼電器。在每個掃描周期的結尾，CPU都會根據輸出映像寄存器的數值來驅動負載，這一過程可以形象地將輸出映像寄存器比作輸出繼電器，如圖1-8所示。在圖1-8中，每個輸出繼電器線圈都與相應輸出端子相連，當有驅動信號輸出時，輸出繼電器線圈得電，對應的常開觸點閉合，從而驅動了負載。反之，則不能驅動負載。

需要指出的是，輸出繼電器線圈的通斷狀態只能由內部指令驅動，即輸出映像寄存器的數值只能由內部指令寫入；輸出映像寄存器由無數個常開和常閉觸點供編程時使用，且在編寫程序時，輸出繼電器觸點、線圈都能出現，且線圈的通斷狀態表示程序最終的運算結果，這與下面要講的輔助繼電器有著明顯的區別。

輸出映像寄存器可采用位、字節、字和雙字來存取。S7-200 SMART PLC操作數地址范圍如表1-7所示。

③PLC工作原理的理解　下面將就PLC工作原理的理解加以說明，輸入輸出繼電器等效電路如圖1-9所示。

（2）內部標志位存儲器（M）

內部標志位存儲器在實際工程中常稱作輔助繼電器，其作用相當于繼電器控制電路中的中間繼電器，它用于存放中間操作狀態或存儲其他相關數據，如圖1-10（b）所示。內部標志位存儲器在PLC中無相應的輸入輸出端子對應，輔助繼電器線圈的通斷只能由內部指令驅動，且每個輔助繼電器都有無數對常開常閉觸點供編程使用。輔助繼電器不能直接驅動負載，它只能通過本身的觸點與輸出繼電器線圈相連，由輸出繼電器實現最終的輸出，從而達到驅動負載的目的。

內部標志位存儲器可采用位、字節、字和雙字來存取。S7-200 SMART PLC地址范圍如表1-7所示。

（3）特殊標志位存儲器（SM）

有些內部標志位存儲器具有特殊功能或用來存儲系統的狀態變量和有關控制參數和信息，這樣的內部標志位存儲器被稱為特殊標志位存儲器。它用于CPU與用戶之間的信息交換。

常用的特殊標志位存儲器有如下幾個，具體如圖1-11所示。

常用的特殊標志位存儲器時序圖及舉例，如圖1-12所示。

其他特殊標志位存儲器的用途這里不做過多說明，若有需要讀者可參考附錄，或者查閱PLC軟件手冊。

（4）順序控制繼電器存儲器（S）

順序控制繼電器用于順序控制（也稱步進控制），與輔助繼電器一樣，也是順序控制編程中的重要編程元件之一，它通常與順序控制繼電器指令（也稱步進指令）聯用以實現順序控制編程。

順序控制繼電器存儲器可采用位、字節、字和雙字來存取，S7-200 SMART PLC操作數地址范圍如表1-7所示。需要說明的是，順序控制繼電器存儲器的順序功能圖與輔助繼電器的順序功能圖基本一致，具體如圖1-10（a）所示。

（5）定時器存儲器（T）

定時器相當于繼電器控制電路中的時間繼電器，它是PLC中的定時編程元件。按其工作方式的不同可以將其通電分為延時型定時器、斷電延時型定時器和保持型通電延時定時器3種。定時時間=預置值×時基，其中預置值在編程時設定，時基有1ms、10ms和100ms3種。定時器的位存取有效地址范圍為T0～T255，因此定時器共計256個。在編程時定時器可以有無數個常開觸點和常閉觸點供用戶使用。

（6）計數器存儲器（C）

計數器是PLC中常用的計數元件，它用來累計輸入端的脈沖個數。按其工作方式的不同可以將其分為加計數器、減計數器和加減計數器3種。計數器的位存取有效地址范圍為C0～C255，因此計數器共計256個，但其常開觸點和常閉觸點有無數對供編程使用。

（7）高速計數器（HC）

高速計數器的工作原理與普通的計數器基本相同，只不過它是用來累計高速脈沖信號的。當高速脈沖信號的頻率比CPU掃描速度更快時，必須用高速計時器來計數。注意高速計時器的計數過程與掃描周期無關，它是一個較為獨立的過程。

（8）局部存儲器（L）

局部存儲器用來存放局部變量，并且只在局部有效，局部有效是指某個局部存儲器只能在某一程序分區（主程序、子程序和中斷程序）中被使用。它可按位、字節、字和雙字來存取。S7-200 SMART PLC操作數地址范圍如表1-7所示。

（9）變量存儲器（V）

變量存儲器與局部存儲器十分相似，只不過變量存儲器存放的是全局變量，它用在程序執行的控制過程中，控制操作中間結果或其他相關數據，變量存儲器全局有效，全局有效是指同一個存儲器可以在任意程序分區（主程序、子程序和中斷程序）被訪問。它和局部存儲器一樣可按位、字節、字和雙字來存取。S7-200 SMART PLC操作數地址范圍如表1-7所示。

（10）累加器（AC）

累加器用來暫時存儲計算中間值的存儲器，也可向子程序傳遞參數或返回參數。S7-200 SMART PLC的CPU提供了4個32位累加器（AC0、AC1、AC2、AC3），可按字節、字和雙字存取累加器中的數值。累加器的有效地址為AC0～AC3。

（11）模擬量輸入映像寄存器（AI）

模擬量輸入模塊將外部輸入連續變化的模擬量信號通過A/D（模數轉換）轉換為1個字長（16位）的數字量信號，并存放在模擬量輸入映像寄存器中，供CPU運算和處理。模擬量輸入映像寄存器中的數值為只讀值，且模擬量輸入映像寄存器的地址必須使用偶數字節地址來表示，如AIW2，AIW4等。模擬量輸入映像寄存器的地址編號范圍因CPU模塊型號的不同而不同，地址編號范圍為AIW0～AIW110。

（12）模擬量輸出映像寄存器（AQ）

CPU運算相關結果存放在模擬量輸出映像寄存器中，將1個字長（16位）的數字量信號通過D/A（數模轉換）轉換為模擬量輸出信號，用以驅動外部模擬量控制設備。和模擬量輸入映像寄存器一樣，模擬量輸出映像寄存器中的數值也為只讀值，且模擬量輸出映像寄存器的地址也必須使用偶數字節地址來表示，如AQW2，AQW4等，地址編號范圍為AQW0～AQW110。

1.3.3　數據區存儲器的地址格式

存儲器由許多存儲單元組成，每個存儲單元都有唯一的地址，在尋址時可以依據存儲器的地址來存儲數據。數據區存儲器的地址格式有如下幾種。

（1）位地址格式　位是最小的存儲單位，常用0、1兩個數值來描述各元件的工作狀態。當某位取值為1時，表示線圈閉合，對應觸點發生動作，即常開觸點閉合，常閉觸點斷開；當某位取值為0時，表示線圈斷開，對應觸點發生動作，即常開觸點斷開，常閉觸點閉合。

數據區存儲器位地址格式可以表示為區域標識符+字節地址+字節與位分隔符+位號；例如：I1.5，如圖1-13所示，其中第0位為最低位（LSB），第7位為最高位（MSB）。

（2）字節地址格式　相鄰的8位二進制數組成一個字節。字節地址格式可以表示為區域識別符+字節長度符B+字節號；例如：QB0表示由Q0.0～Q0.7這8位組成的字節，如圖1-14所示。

（3）字地址格式　兩個相鄰的字節組成一個字。字地址格式可以表示為區域識別符+字長度符W+起始字節號，且起始字節為高有效字節；例如：VW100表示由VB100和VB101這2個字節組成的字，如圖1-15所示。

（4）雙字地址格式　相鄰的兩個字組成一個雙字。雙字地址格式可以表示為區域識別符+雙字長度符D+起始字節號，且起始字節為最高有效字節；例如：VD100表示由VB100～VB103這4個字節組成的雙字，如圖1-16所示。

需要說明的是，以上區域標識符與1-16圖一致。