PLC的各种变量怎样使用？

我最早接触“静态变量”的概念是在计算机C语言的编程中，清楚的记得它需要用"static"关键字来声明。静态变量（Static Variable）其实也是一种变量（Variable），因此在介绍静态变量（Static Variable）之前，我们先来介绍下在计算机和PLC的编程中“变量（Variable） ”的概念。

1 什么是变量

所谓“变量 ”，是在程序的运行过程中，其值可以根据某些条件而发生变化的量。与“变量”相对的是“常量（Constant） ”，顾名思义，常量的值在整个程序的运行中保持不变。

变量的名字称为“变量名”，变量名通常是一个助记符，用来表示一个物理地址。在这个地址上存放着变量的值。

变量有两个特性：作用域和生命周期。

2 全局变量与局部变量

变量的作用域是指变量的作用范围，也就是在哪些范围内该变量是有效的。根据作用域的不同，变量可以分为全局变量（Global Variable）和局部变量（Local Variable）。

全局变量在整个程序范围内都有效。

在C语言中，全局变量是在函数外部声明的变量。比如下面C语言代码中的“a”和“x”都是全局变量：

注：由于C语言从上而下执行，全局变量x并不能在函数func1中访问。

在西门子S7系列PLC的编程中，那些存放在公共存储区的变量都属于全局变量。公共存储区包括输入缓存区（I）、输出缓存区（Q）、位存储区（M）、全局数据块（Global DB）、定时器（T）、计数器（C）等等。比如，位存储区的M0.0，你可以在主程序（OB）或子程序（FB、FC）中访问它，它是全局的。

局部变量（Local Variable）是只能在某个子程序（FB或FC）中访问的变量。

也就是说，局部变量是私有的，子程序（FB或FC）只能访问其自身内部定义的变量，而不能访问其它子程序内部定义的变量。

从生命周期来看，全局变量的生命周期是整个程序的运行周期。也就是说，只要PLC还运行用户程序，全局变量就一直有效。

而局部变量的生命周期则取决于其存放的位置。

2 临时变量与静态变量

对于S7系列PLC而言，局部变量有两个存放的位置：临时变量存储区 （堆栈）和背景数据块 （Instance DB）。

临时变量存储区（堆栈），也称为局部变量存储区（Local Memory），用来存放FB或FC在运行过程中的临时变量 。

在S7系列PLC中，FB、FC或者OB都被称为“程序组织单元（POU，program organizational unit）”。PLC为每个POU分配一定数量的临时变量存储区，在S7-300/400 PLC中，这个区域的大小为256字节；在S7-200 Smart PLC中，这个区域的大小为64字节。

临时变量存储区中的变量称为“临时变量 ”，它们只在当前POU运行时有效。当POU运行结束后，该变量将被释放（无法保存）。

注：当POU由于中断而被挂起时，其临时变量会被保存，以便下次中断现场恢复后继续执行。

如果想保存程序运行的中间值怎么办呢？答案是使用静态变量（Static Variable）。

在博途（TIA Portal）环境或Step7开发环境中，功能块（FB）接口有“Static(STAT)”一项。所有在“STAT”栏内定义的变量都将会被存放到背景数据块中。在FB运行结束后，“STAT”中定义的变量不会被释放。这种变量称为“静态变量 ”。如下图中的变量“STAT_test1”和“STAT_test2”：

注：FB中的IN、OUT参数也会保存到背景数据块中。背景数据块中的数据只能被拥有它的功能块（FB）访问。

说到这里，你应该明白了吧？静态变量从作用域上分属于局部变量；从生命周期上来看，它与用户程序的生命周期相同。临时变量也属于局部变量，不过其生命周期短，仅在POU运行的过程中有效。

探讨PLC变量的数据类型及数值范围

PLC是工业控制不可缺少的自动化核心设备，要想学好PLC就必须要先了解数据类型。数据类型是所有自动化软件的编程基础，只有熟练掌握，才能随心所欲的驾驭。下面我们就以西门子S7-200为例，详细讲述这些常用的数据类型。

siemens PLC

1、基本数据类型

基本数据类型由以下几种：

1.1、位（bit) 

定义为BOOL（布尔型），只有两个值：0 或 1。如：I0.0，Q0.1，M0.0，V0.1 等。

1.2、字节（Byte）

定义一个字节（Byte）等于8 位（Bit），其中0位为最低位，7 位为最高位。

如：IB0（包括 I0.0～I0.7 位），QB0（包括Q0.0～Q0.7 位），MB0，VB0 等。

用十六进制表示的范围为：00～FF，用十进制表示的范围为 0～255。

字节

1.3、字（Word) 

定义相邻的两字节（Byte）组成一个字（Word），表示一个无符号整数，所以一个字为16位。

如：IW0 由 IB0 和 IB1 组成的，其中I是输入映象寄存器，W表示字，0是字的起始字节。特别注意的是：起始字节必须是偶数。

字的范围为十六进制的 0000～FFFF，十进制的 0～65536。

在编程时，如果已经使用 IW0，如果想再用 IB0或 IB1，就要特别慎重，避免重复定义。

字

1.4、双字（Double Word）

相邻的两个字（Word）组成一个双字，来表示一个无符号数。因此，双字为 32 位。

如：MD100 是由 MW100 和 MW102 组成的，其中M是位存储区，D表示双字，100是双字的起始字节。特别注意的是：双字的起始字节也必须是偶数。

双字的范围为十六进制的 0000～FFFFFFFF（即十进制的 0～4294967295）。

在编程时如果已经使用了MD100，如果再用 MW100或MW102，就要特别慎重，避免重复定义。

双字

特别注意：以上的字节、字和双字数据类型均为无符号数，即只有正数，没有负数。

1.5、16位整数（INT，Integer）

整数为有符号数，最高位为符号位，1表示负数，0表示正数。范围为－32768～32767。

正整数

1.6、32 位整数（DINT，Double Integer）

32 位整数和16位整数一样，为有符号数，最高位为符号位，1表示负数，0表示正数。范围为－2147483648～2147483647。

负整数

1.7、浮点数（R，Real）

浮点数为 32 位，可以用来表示小数。浮点数可以为：1.m×2e。

单精度浮点数

2、复合数据类型

用户通过复合基本数据类型而生成就是复合数据类型。

复合数据类型包括以下几种：

2.1、数组（ARRAY）

将一组同一类型的数据组合在一起组成一个单位就是数组。

2.2、结构（STRUCT）

将一组同不同类型的数据组合在一起组成一个单位就是结构。

2.3、字符串（STRING）

字符串是由最多 254 个字符组成的一维数组。

2.4、日期和时间（DATE-AND-TIME）

用于存储年、月、日、时、分、秒、毫秒和星期的数据。占用 8 个字节，BCD 编码。

星期天代码为1，星期一～星期六代码分别是 2～7。

如：DT＃2004_07_15_12:30:15.200 为 2004 年 7 月 15 日 12 时 30 分 15.2 秒。

2.5、用户定义的数据类型（UDT，User-Defined Data Type）

由用户将基本数据类型和复合数据类型组合在一起形成的数据类型。

可以在数据块DB和变量声明表中定义复合数据类型。

3、数据类型汇总表格

4、举例说明

对于有符号的整数来说，最高位用作符号位，余下的位才是数值部分。

下面以有符号整数INT来举例说明其数值范围为什么是-32768-32767？

最高位是符号位，0为"+"、1为"- ，去掉一个符号位后，余下的数据只有15位。

15位二进制1对应的整数最大正整数为2^15-1=32767，最大值为+32767，对应二进制：0111 1111 1111 1111。即十进制范围：0~32767；

15位二进制1对应的整数最大负整数为-2^15=-32768，最大值为-32768，对应二进制：1111 1111 1111 1111。即十进制范围：-32768~-1；

西门子PLC

其实，数据类型简单也复杂，尤其是自定义数据类型。看得懂，并不代表你能在编程过程中能正确使用。只有自己动手编程，对不同的数据类型进行定义和使用，才能有深入地理解和掌握。当你对数据类型充分理解后，就可以学习数据的寻址。坚持不懈的学习和实际编程，才会有可能成为变成专家。

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