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（一）数字量输入和输出映象区

1．输入映象寄存器（数字量输入映象区）（I）

数字量输入映象区是S7-200CPU为输入端信号状态开辟的一个存储区。输入映像寄存器的标识符为I，在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。

输入映像寄存器是PLC接收外部输入的开关量信号的窗口。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从I0.0~I15.7，共有128点

（2）按“字节”方式：从IB0~IB15，共有16个字节

（3）按“字”方式：从IW0~IW14，共有8个字

（4）按“双字”方式：从ID0~ID12，共有4个双字

2．输出映像寄存器（Q）

数字量输出映象区是S7-200CPU为输出端信号状态开辟的一个存储区。输出映像寄存器的标识符为Q（从Q0.0~Q15.7，共有128点），在每个扫描周期的末尾，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。

（1）按“位”方式：从Q0.0~I15.7，共有128点

（2）按“字节”方式：从QB0~QB15，共有16个字节

（3）按“字”方式：从QW0~QW14，共有8个字

（4）按“双字”方式：从QD0~QD12，共有4个双字

说明：实际没有使用的输入端和输出端的映象区的存储单元可以作中间继电器用。

    面向对象编程在Step7中使用功能块（即FB）编程，一谈到此大家就会想到西门子提出的模块化编程，不错，就是这个模块化编程，但西门子提出的模块化、背景数据块、多重背景等名词并不能让大家很明白的理解和使用这种的设计理念。如果大家从面向对象编程的角度去理解，则可以很好的理解这种设计模式。“FB块”被看 成“类”，它可以被看成是对相似的控制对象的代码归纳，如对MM440的变频器可以编写FB块:MtrMM440,这在面向对象编程中称为“类”，当需要 编程控制具体的电机时，可以给它分配一个背景DB块，在面向对象编程中称为类的实现（即创建类的实例：对象），当需要控制多个电机时，可以分配不同的背景 DB到这个FB块，即创建类的多个实例。Step7中有另外一种程序块，即FC块，以FC块为主的编程在西门子中称为结构化编程，这也可以类比于计算机编程中的面向过程编程，即纯粹以函数为主体的编程。

    施奈德的Unity软件编程可以更好的理解面向对象编程。它的DFB定义中包含输入/输出参数，私有/共有变量，以及代码实现，而这正是计算机的面向对象 编程中“类”的基本元素，而创建类的实例（对象）就像创建普通的“布尔”变量一样，只需在“Function Blocks”中定义这种“类”的变量即可。

    Step7和Unity都可以采用面向过程和面向对象编程方式，这两种编程方式的区别类似于计算机语言中的C语言和C++语言编程的区别。

    以下的讲解将会把Step7中的FB和Unity中的DFB称为“类”，Step7中的FB+背景DB以及Unity中DFB的实例称为“对象”。

二、 面向对象编程架构

    以上讲解的是实现细节，而编程思想是建立在程序架构上的，不是某个局部使用了面向对象方式，则可以称之为这种编程就是面向对象编程。这种编程需要从以下方面着手：

1、 电路设计的结构化。

    这里主要以自动线为主介绍，对于单机机床可以是它的简化结构，

    、自动线层：这是高层次，它拥有一个主PLC，对属于它下面的各区域控制

    、工程层：拥有独立的配送电系统，但没有PLC，只有分布式模块，由自动线控制。顾名思义，它有着较大的独立性，可以作为一个单独的工程项目设计和制造，当自动线比较小时，可以省略该层次。

    、功能组层：根据工艺划分，将实现某一个工艺功能的区段设备划分为一个功能组，它隶属于工程层，当工程层被省略时，隶属于自动线层。

    面向对象编程并不一定要求使用以上的结构，但好的电气结构更利于面向对象编程。

2、 任何控制对象逻辑都在“类”中实现。

    为了做到这点，必须分析与控制对象相关的信息，譬如，对于一个电机，有以下相关的信息需要考虑：

    输入信息：

    、电路保护信息，如电机的空气开关，热继电器等。

    、功能保护信息，如运动电机的限位开关，风机的风压开关，油泵的油位开关等。

    、启动和终止条件，以上的电路保护和功能保护都可能导致电机运转终止，复位也可能导致重启动，但这里的条件指的是正常运行的启动和终止条件，譬如顺序控制的流程步。

    、控制模式：如手动和自动等。

    、故障复位：通过复位信息，重新启动。

    输出信息：

    、控制输出，如控制电机的主接触器。

    、状态信息输出

    、故障输出

    .........

    状态储存信息：

    用于代码实现的中间变量以及可以被人机界面读出的状态变量等

    把以上信息都整合到一个类中，并尽量使类的参数标准化。不过，同编程语言还是曾在一些差别，针对Step7,应该遵循的标准是：程序结构由FC实现，对象控制由FB实现，如下的一种结构体系（其电气结构来自上面的介绍）：这只不过是一个粗略的PLC程序架构体系，好的架构应该更完善和科学。

3、 规划好数据结构

    数据结构的定义相当重要，并尽量统一这些结构，不要顾虑存储空间，当今的PLC内存足以容纳大量的数据。说明一点的是在Step7中尽量不要在类的外部定义数据结构(UDT),而是在类里面定义，虽然会造成不同类中同一结构的重复性定义，但却提高了类的独立性。

    程序不仅需要给调试人员使用，而且用户（设备维护人员）也需要了解，如果把完整的标准库文档给用户，可能曾在技术外泄的可能，若不给，对他们诊断设备可能曾在困难，这就需要标准制定人员制作另外一分文档，即设备维护文档，其知识的透漏以用户能够使用程序进行诊断为限。

2、 重用性和易管理型

    计算机面向对象编程的优点也有重用性和易管理型，在PLC中也曾在，以Step7为例，需要讨论FC和FB的差异。观察数据类型，FB比FC只不过多一个 “STAT”类型，在使用上FB需要背景DB，FC不需要，但就这个差别导致FB拥有自己独立的数据储存空间，而FC的数据储存却必须借助公有变量（如中 间变量M或者共享DB），有这样一种准则，程序块的独立性越强，其重用性也越好，产生数据访问冲突的可能性也更少，则更易于管理。有些公司生产的PLC， 其程序语言没有类似FB 的这种特性，这时可以采用类似“FC+共享DB”的替代方案解决，但它的独立性已经大大降低。

    同样的代码的独立性是标准制定的一个重要环节，很难想象一个与其他功能块之间有着千丝万缕联系的功能块能够被作为标准块在不同工程中有效的重复使用。

    纵观计算机语言的发展，开始的编程都是令人恐怖的，而当今的编程让人们得到很大的解脱，有很多现成的标准类库实用，人们可以把更多的编程精力放在实现功能本身上，PLC编程也应该朝这种方向发展，应该让更多的人从事应用层面的设计，那些标准功能块不应该重复的被不同人员开发，虽然各大PLC厂开发了大量 的程序库，但工业控制对象各式各样，不同行业都应该拥有自己的程序库，而代码的可重用性是评价这些功能块好坏的关键。