01
过程映像区
1.1 什么是过程映像区
当我们在用户程序中对输入 (I) 和输出 (Q)地址区进行寻址时，CPU并不直接访问信号模块， 而是访问 CPU系统存储器中的存储区。 该存储区就是过程映像区。该区域分为两部分： 输入过程映像区(PII)和输出过程映像区(PIQ)。有两种方式可以更新过程映像区：OB1更新过程映像区和PIP更新过程映像区。
1.2 使用过程映像区有什么好处
与直接访问输入/输出模块相比，访问过程映像区的优势在于在循环程序处理期间，可为CPU提供一致的过程映像区数据，即在程序执行过程中，访问的过程映像区信号始终一致。 如果在程序执行期间输入模块的信号状态发生变化，过程映像区中的信号状态将保持不变，直到过程映像区在下一个周期中被更新。只有在过程映像区刷新时刻，I区和Q区的内容才与输入/输出的实际值相同，它们并不能直接反映输入/输出的实际状态。
由于过程映像存储在CPU的系统存储器中，访问过程映像区的速度明显快于直接访问信号模块。为了节省时间，通常程序中使用过程映像区的数据。
1.3 过程映像区的设置
对于S7-300/400的CPU而言，可以设置过程映像区的大小，具体设置方法如图1和图2所示，设置范围可以查看CPU的技术规范手册或者在组态界面查看。
对于S7-1200/1500CPU而言过程映像区不可更改。S7-1200CPU输入过程映像区大小为1kbyte，输出过程映像区的大小为1kbyte。
S7-1500CPU输入过程映像区大小为32kbyte，输出过程映像区的大小为32kbyte。
图1 经典STEP7软件中设置CPU过程映像区
图2 博途STEP7软件中设置CPU过程映像区
对于S7-300/400的CPU来说，能否更改过程映像区的大小与CPU固件相关。
1.4 OB1更新过程映像区有什么特点
在地址的分配过程中，如果模块的地址位于过程映像区之内，则可以选择自动更新过程映像，自动更新即为按照CPUOB1的周期更新过程映像区，如图3所示。如果地址不在过程映像区，则该区域显示“无”。
图3 自动更新过程映像
对于S7-300/400的CPU而言，该区域默认显示设置为“OB1过程映像”。I/O模块会在此过程映像区中分配相应的地址，操作系统在其每个程序循环内自动更新此地址。PLC的循环程序处理过程如图4和表格1所示。
图4 PLC程序循环处理过程
表格1 PLC循环程序处理过程
1.5 PIP更新过程映像有什么特点
除 OB1 更新过程映像区之外，某些类型的 CPU 中还可以将输入/输出地址分配至过程映像分区(PIP)中进行更新，比如一些I/O地址区域仅在相应的OB块，如循环中断OB被执行时才会被刷新，这种有条件的刷新方式也可以减轻CPU的负荷。
注意：只有具有输入或输出模块才能选择此选项，不能将同一输入/输出地址既分配至 OB1 过程映像区更新，又分配至过程映像分区(PIP)做更新，只能二选一。
过程映像分区的更新有以下两种方式：
· 将 PIP 分配至 OB块更新
· 通过在用户程序中通过调用 SFC 26 (UPDAT_PI) 和 SFC 27(UPDAT_PO)系统功能块做更新
在IO地址区中，可以将过程映像分区连接到一个OB，启动OB后，系统将自动更新所分配的输入过程映像分区，在OB结束时，系统将分配的过程映像分区输出写入到I/O输出中。图5为通过过程映像分区6和循环中断做更新的示例，CPU还必须支持过程映像分区，可用的过程映像分区数量取决于CPU类型。
· S7-300 CPU支持的过程映像分区的Zui大数量为1；
· S7-400 CPU支持的过程映像分区的Zui大数量为15；
· S7-1200 CPU支持的过程映像分区的Zui大数量为4；
· S7-1500 CPU支持的过程映像分区的Zui大数量为31。
图5 通过过程映像分区6和循环中断做更新
如果过程映像分区未分配给OB，则操作系统不会更新此PIP，此时可通过特殊指令更新过程映像分区
· 过程映像分区输入可使用SFC 26 (UPDAT_PI)指令
· 过程映像分区输出则使用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。S7-300CPU不支持PIP分配至OB块更新。
02
外设地址
2.1什么是外设地址
对于无法更改过程映像区的CPU来说，一旦所要使用的模板I/O地址超出了过程映像区范围，就必须使用外设寻址。
外设寻址就是指不经过过程映像区直接去访问I/O模板，使用时通过在地址前加上字母‘P’来表示。
2.2 外设地址如何标识
通过外设寻址同样可以访问已被分配过程映像区的 I/O 地址。
· PIB --> Peripheral Input Byte外设输入字节
· PQB --> Peripheral output Byte外设输出字节
· PIW --> Peripheral Input Word外设输入字
· PQW --> Peripheral output Word外设输出字
· PID --> Peripheral Input Double-word外设输入双字
· PQD --> Peripheral Output Double-word外设输出双字
外设地址的Zui小地址为字节，即PIB、PQB。
以模拟量输入为例理解IW与PIW：
· PIW：直接读取外设地址，即直接采集模板信号。 外设地址是实时更新数据，可能同一个扫描周期内有不同的实时数值。在某些需要对输入/输出进行较为实时处理的场合，需要选择使用直接外设寻址。
· IW：每个扫描周期将模板数据读取至过程映像区，程序访问过程映象区数值。
2.3什么情况下必须使用外设地址
下列情况需要使用外设地址：
· 模板地址超出过程映像区范围
· 用户程序需要直接从输入模板读取实时值
· 输出值需要直接输出至模板 (至少一个字节)
03
常见问题
3.1如何访问外设地址的Bool地址?
由于外设地址的Zui小地址为字节，无法直接读取Bool地址。以输入为例，需要先用PIB/PIW/PID将数值MOVE到其他的存储区（如M,DB区），再访问M或DB的Bool地址。 输出也是一样，需要对M或者DB的Bool地址写入，将M或者DB的字节/字/双字MOVE到PQB/PQW/PQD。
3.2PQW能否使用状态图表监控？
PQW为只写操作，无法监看。通常设置一个中间地址，写入数值先赋值给M区或DB区地址，再由M区或DB区地址，MOVE给PQW，监看这个中间地址即可。
同理，PIW为只读操作，无法写入。
3.3DP或PN通讯正常为何从站数据
为零？
S7-300挂分布式IO，通讯指示灯正常，读不到/写不进从站数据；读取的数值一直为0，写入的数值能看到，但从站无变化？
访问外设地址或者更改CPU的过程映像区，将输入或者输出地址放在过程映像区之内。
3.4 模块地址能否跨过程映像区？
使用S7-300系列的控制器CPU313C-2DP（6ES7313-6BG04-0AB0）实现控制要求，组态一个32点的DI模块，自定义地址，“Start”设置为126，此时会提示地址无效，推荐的NewAddress为128，这是为什么？
这是因为当前CPU的输入/输出IO映像区范围默认是128个字节，32点的DI模块需要占用4个字节，本体的DI输入地址是124-125，如果保持地址连续的话，DI模块的地址应为126-129，此时已经超过默认的过程映像区128。对于一个数字量模块而言，其输出地址不能“跨越”过程映像，即一部分地址位于过程映像区内而一部分地址在过程映像区外。如果要保持数字量输出地址连续，可将过程映像区范围改大。也可以选择建议的起始地址128。
3.5 CP343-1或者CP342-5的IO地
址与过程映像区有什么关系？
CP343-1或者CP342-5的IO地址需要在CPU的过程映像区之外，不能在CPU过程映像区之内，否则编译会报错。