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西门子系列PLC逻辑梯形图编程的特点

梯形图编程语言是从“继电器-接触器”控制线路图上发展起来的一种编程语言，两者的结构非常类似，但其程序执行过程却存在着本质的区别。同样作为"继电器-接触器"控制系统与梯形图的基本组成3要素——触点、线圈、连线，两者有着本质的不同。

  (1)触点的性质与特点。梯形图中所使用的输入、输出、内部继电器等编程元件的"动合"、"动断"触点，其本质是PLC内部某一存储器的数据"位"状态。程序中的"动合"触点是直接使用该位的状态进行逻辑运算处理；"动断"触点是使用这位的"逻辑非"状态进行处理。它与继电器控制电路的区别在于：

  1) 梯形图中的触点可以在程序中无限次使用，它不像物理继电器那样，受到实际安装触点数量的限制。

  2)在任何时刻，梯形图中的“动合”、“动断”触点的状态都是唯一的，不可能出现两者为“1”的情况，“动合”与“动断”触点存在着严格的“逻辑非”关系。

  (2) 线圈的性质与特点。梯形图编程所使用的内部继电器、输出等编程元件，采用了与“继电器-接触器"控制线路同样的"线圈"这一名称，但它们并非真实存在的物理继电器。程序对以上线圈的输出控制，只是对PLC内部某一存储器数据“位”的状态进行了赋值而已。数据“位”置“1”对应于线圈的“得电”；数据“位”置“0”对应于线圈的“失电”。它与“继电器-接触器”控制电路的区别在于：

  1) 如果需要，梯形图中的"输出线圈"可以在程序中进行多次赋值，即在梯形图中可以使用所谓的“重复线圈”。

  2)PLC程序的执行，严格按照梯形图"从上至下"、"由左向右"的时序执行，在同一个PLC程序执行循环扫描周期内，不能改变已经执行完成的指令输出状态(已经执行完成的指令输出状态，只能在下一个循环扫描周期中予以改变)。有效利用PLC的这一程序执行特点，可以设计出许多区别于"继电器-接触器"控制线路的特殊逻辑，如"边沿"处理信号等。

  (3)连线的性质与特点。梯形图中的"连线"仅代表指令在PLC中的处理顺序关系("从上至下"、"由左向右")，它不像"继电器-接触器"控制线路那样存在有实际电流。在梯形图中的每一输出线圈应有各自独立的逻辑控制“电路”(即有明确的逻辑控制关系)，不同的输出线圈间不能够采用“继电器-接触器”控制线路中经常使用的“电桥型连接”方式，即试图通过后面的执行条件，来改变已经执行完成的指令输出。

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西门子S7系列PLC的存储区

S7-200系列PLC的存储区

  S7-200系列PLC的存储区分为程序存储区、变量存储区和参数存储区。

  (1)程序存储区。程序存储区主要用于存放用户程序，程序空间容量在不同的CPU中是不同的。CPU的RAW区与内置EPPROM上都有程序存储器，它们互为映像，且空间大小一样。系统程序会进行自动调度，在程序执行时将程序从E?PROM映像到RAM中，以提高运行速度。

  系统程序也存放在程序空间，但对用户是不开放的，即用户不能访问和读写系统程序。

  (2)变量存储区。变量存储区存储各种编程变量。编程变量包括输入继电器(输入映像)1、输出继电器(输出映像)Q、中间继电器M、定时器T和计数器C。

  (3)参数存储区。参数存储区是用于存放与PLC组态参数有关的存储区域，如保护口令、PLC站地址、停电记忆保持区、软件滤波、强制操作的设定信息等，该存储器为E2PROM。

  图3-15为用户程序、PLC组态参数和数据块下载示意图。

  图3-15 用户程序、PLC组态参数和数据块下载示意图

  S7-300/400系列PLC的存储区

  S7-300/400系列PLC的存储区可以划分为四个区域：系统存储器(System Memory)、工作存储器(WorkMemory)、装载存储器(Lod Memory)和保持存储器(Non-VolatleMemory)，如图3-16和图3-17所示

  图3-16 S7-300 PLC存储区分配

  图3-17 S7-400 PLC存储区分配

  (1)系统存储器。系统存储器用于存放输入/输出过程映像区(PII、PIQ)、位存储器(M)、定时器(T)、计数器(C)、块堆栈和中断堆栈以及临时存储器(本地数据堆栈)。

  (2) 工作存储器。工作存储器仅包含运行时使用的程序和数据。RAM工作存储器集成在CPU中，RAM的内容通过电源模块供电或后备电池保持。除了CPU417-4可以通过插入专用的存储卡来扩展工作存储器外，其他PLC的工作存储器都无法扩展。

  (3)装载存储器。装载存储器是用于存放不包含符号地址分配或注释(这些保留在编程设备的存储器中)的用户程序。装载存储器可以是存储卡、内部集成的RAM或内部集成的EPROM，现在的S7-300PLC必须配置FlashEPROM才能下载程序。

  (4)保持存储器。保持存储器是非易失性的RAM，通过组态可以在PLC掉电后没有安装后备电池的情况下，保存一部分位存储器(M)、定时器(T)、计数器(C)和数据块(DB)。在设置CPU参数时一定要指定应保持的区域。(注意：由于S7-400PLC没有非易失性的RAM，组态了保持区域、掉电时若没有后备电池，也将丢失所有数据。这是S7-300PLC与S7-400PLC的重要区别。)

  1)当在STEP7中执行下载(Download)时，会把编程设备中的用户程序下载到CPU的装载存储区，会把运行时使用的程序和数据写人工作存储器(如OB1和数据块)。

  2)若CPU没有后备电池，当系统斯电时，在工作存储器中定义了保持特性的数据块会把数据写入保持存储器中，上电后保持存储器会把断电时的数据写入工作存储器，保证了运行数据断电不丢失(见图3-16和图3-17)。

  3) 若CPU没有后备电池，当系统断电时，系统存储器中定义的保持位存储器(M)、定时器(T)、计数器(C)断电时也会写入保持存储器。恢复上电时断电时的数据重新写人，保证了运行数据断电不丢失(见图3-16和图3-17)。

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