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   過程映像區

1.1 什么是過程映像區

當我們在用戶程序中對輸入 (I) 和輸出 (Q) 地址區進行尋址時，CPU并不直接訪問信號模塊， 而是訪問 CPU 系統存儲器中的存儲區。 該存儲區就是過程映像區。該區域分為兩部分： 輸入過程映像區(PII)和輸出過程映像區(PIQ)。有兩種方式可以更新過程映像區：OB1更新過程映像區和PIP更新過程映像區。

1.2 使用過程映像區有什么好處

與直接訪問輸入/輸出模塊相比，訪問過程映像區的優勢在于在循環程序處理期間，可為CPU 提供一致的過程映像區數據，即在程序執行過程中，訪問的過程映像區信號始終一致。 如果在程序執行期間輸入模塊的信號狀態發生變化，過程映像區中的信號狀態將保持不變，直到過程映像區在下一個周期中被更新。只有在過程映像區刷新時刻，I區和Q 區的內容才與輸入/輸出的實際值相同，所以它們并不能直接反映輸入/輸出的實際狀態。

此外，由于過程映像存儲在CPU的系統存儲器中，訪問過程映像區的速度明顯快于直接訪問信號模塊。為了節省時間，通常程序中使用過程映像區的數據。

1.3 過程映像區的設置

對于S7-300/400的CPU而言，可以設置過程映像區的大小，具體設置方法如圖1和圖2所示，設置范圍可以查看CPU的技術規范手冊或者在組態界面查看。

對于S7-1200/1500CPU而言過程映像區不可更改。S7-1200 CPU輸入過程映像區大小為1kbyte，輸出過程映像區的大小為1kbyte。

S7-1500CPU輸入過程映像區大小為32kbyte，輸出過程映像區的大小為32kbyte。

圖1 經典STEP7軟件中設置CPU過程映像區

圖2 博途STEP7軟件中設置CPU過程映像區

對于S7-300/400的CPU來說，能否更改過程映像區的大小與CPU固件相關。

1.4 OB1更新過程映像區有什么特點

在地址的分配過程中，如果模塊的地址位于過程映像區之內，則可以選擇自動更新過程映像，自動更新即為按照CPU OB1的周期更新過程映像區，如圖3所示。如果地址不在過程映像區，則該區域顯示“無”。

圖3 自動更新過程映像

對于S7-300/400的CPU而言，該區域默認顯示設置為“OB1過程映像”。I/O模塊會在此過程映像區中分配相應的地址，操作系統在其每個程序循環內自動更新此地址。PLC的循環程序處理過程如圖4和表格1所示。

圖4 PLC程序循環處理過程

表格1 PLC循環程序處理過程

1.5 PIP更新過程映像有什么特點

除 OB1 更新過程映像區之外，某些類型的 CPU 中還可以將輸入/輸出地址分配至過程映像分區 (PIP)中進行更新，比如一些I/O地址區域僅在相應的OB塊，如循環中斷OB被執行時才會被刷新，這種有條件的刷新方式也可以減輕CPU的負荷。

注意：只有具有輸入或輸出模塊才能選擇此選項，同時不能將同一輸入/輸出地址既分配至 OB1 過程映像區更新，又分配至過程映像分區 (PIP)做更新，只能二選一。

過程映像分區的更新有以下兩種方式：

· 將 PIP 分配至 OB塊更新

· 通過在用戶程序中通過調用 SFC 26 (UPDAT_PI) 和 SFC 27 (UPDAT_PO)系統功能塊做更新

在IO地址區中，可以將過程映像分區連接到一個OB，啟動OB后，系統將自動更新所分配的輸入過程映像分區，在OB結束時，系統將分配的過程映像分區輸出寫入到I/O輸出中。圖5為通過過程映像分區6和循環中斷做更新的示例，此外CPU還必須支持過程映像分區，可用的過程映像分區數量取決于CPU類型。

· S7-300 CPU支持的過程映像分區的Zui大數量為1；

· S7-400 CPU支持的過程映像分區的Zui大數量為15；

· S7-1200 CPU支持的過程映像分區的Zui大數量為4；

· S7-1500 CPU支持的過程映像分區的Zui大數量為31。

圖5 通過過程映像分區6和循環中斷做更新

如果過程映像分區未分配給OB，則操作系統不會更新此PIP，此時可通過特殊指令更新過程映像分區

· 過程映像分區輸入可使用SFC 26 (UPDAT_PI)指令

· 過程映像分區輸出則使用SFC 27 (UPDAT_PO)指令

需要注意的是：S7-1200CPU 不支持SFC 26 (UPDAT_PI)、SFC 27 (UPDAT_PO)指令。S7-300 CPU不支持PIP分配至OB塊更新。

02

   外設地址

2.1什么是外設地址

對于無法更改過程映像區的CPU來說，一旦所要使用的模板I/O地址超出了過程映像區范圍，就必須使用外設尋址。

外設尋址就是指不經過過程映像區直接去訪問I/O模板，使用時通過在地址前加上字母‘P’來表示。

2.2 外設地址如何標識

通過外設尋址同樣可以訪問已被分配過程映像區的 I/O 地址。

· PIB --> Peripheral Input Byte 外設輸入字節 

· PQB --> Peripheral output Byte 外設輸出字節 

· PIW --> Peripheral Input Word 外設輸入字 

· PQW --> Peripheral output Word 外設輸出字 

· PID --> Peripheral Input Double-word 外設輸入雙字 

· PQD --> Peripheral Output Double-word 外設輸出雙字 

外設地址的Zui小地址為字節，即PIB、PQB。 

以模擬量輸入為例理解IW與PIW： 

·  PIW：直接讀取外設地址，即直接采集模板信號。 外設地址是實時更新數據，可能同一個掃描周期內有不同的實時數值。在某些需要對輸入/輸出進行較為實時處理的場合，需要選擇使用直接外設尋址。

· IW：每個掃描周期將模板數據讀取至過程映像區，程序訪問過程映象區數值。

2.3什么情況下必須使用外設地址

下列情況需要使用外設地址：

· 模板地址超出過程映像區范圍

· 用戶程序需要直接從輸入模板讀取實時值 

· 輸出值需要直接輸出至模板 (至少一個字節)

03

   常見問題

3.1如何訪問外設地址的Bool地址?

由于外設地址的Zui小地址為字節，因此無法直接讀取Bool地址。以輸入為例，需要先用PIB/PIW/PID將數值MOVE到其他的存儲區（如M,DB區），再訪問M或DB的Bool地址。 輸出也是一樣，需要對M或者DB的Bool地址寫入，然后將M或者DB的字節/字/雙字MOVE到PQB/PQW/PQD。

3.2PQW能否使用狀態圖表監控？

PQW為只寫操作，無法監看。通常設置一個中間地址，寫入數值先賦值給M區或DB區地址，再由M區或DB區地址，MOVE給PQW，監看這個中間地址即可。 
同理，PIW為只讀操作，無法寫入。 

3.3DP或PN通訊正常為何從站數據

為零？

S7-300掛分布式IO，通訊指示燈正常，但是讀不到/寫不進從站數據；讀取的數值一直為0，寫入的數值能看到，但從站無變化？

訪問外設地址或者更改CPU的過程映像區，將輸入或者輸出地址放在過程映像區之內。

3.4 模塊地址能否跨過程映像區？

使用S7-300系列的控制器CPU313C-2DP（6ES7 313-6BG04-0AB0）實現控制要求，組態一個32點的DI模塊，自定義地址，“Start”設置為126，此時會提示地址無效，推薦的New Address為128，這是為什么？

這是因為當前CPU的輸入/輸出IO映像區范圍默認是128個字節，32點的DI模塊需要占用4個字節，本體的DI輸入地址是124-125，如果保持地址連續的話，DI模塊的地址應為126-129，此時已經超過默認的過程映像區128。對于一個數字量模塊而言，其輸出地址不能“跨越”過程映像，即一部分地址位于過程映像區內而一部分地址在過程映像區外。如果要保持數字量輸出地址連續，可將過程映像區范圍改大。也可以選擇建議的起始地址128。

3.5 CP343-1或者CP342-5的IO地

址與過程映像區有什么關系？

CP343-1或者CP342-5的IO地址需要在CPU的過程映像區之外，不能在CPU過程映像區之內，否則編譯會報錯。