跳到主要内容

内存区域

Darra PLC 采用 IEC 61131-3 标准内存模型，将 PLC 数据组织为四个独立的内存区域。每个区域有明确的用途和访问规则。

内存区域总览​

区域标识用途数据方向大小
I 区%I物理输入从站 → PLC由 IO 配置决定
Q 区%Q物理输出PLC → 从站由 IO 配置决定
M 区%M标记/HMI 交互PLC ↔ HMI/SCADA可配置 (默认 64KB)
V 区内部内部变量PLC 内部自动分配

地址语法​

格式​

%<区域><大小><地址>.<位号>
大小标识含义字节数示例
X位1 位%IX0.0 — I 区第 0 字节第 0 位
B字节1%IB0 — I 区第 0 字节
W字2%IW100 — I 区第 100~101 字节
D双字4%MD200 — M 区第 200~203 字节
L长字8%QL0 — Q 区第 0~7 字节

常用地址示例​

// I 区 — 物理输入
bStartButton  AT %IX0.0 : BOOL;    // 启动按钮 (数字量输入)
bStopButton   AT %IX0.1 : BOOL;    // 停止按钮
wEncoder      AT %IW10  : WORD;    // 编码器值 (模拟量输入)
diPosition    AT %ID20  : DINT;    // 位置反馈 (32位)

// Q 区 — 物理输出
bMotorOn      AT %QX0.0 : BOOL;    // 电机使能 (数字量输出)
bValveOpen    AT %QX0.1 : BOOL;    // 阀门控制
wAnalogOut    AT %QW10  : WORD;    // 模拟量输出 (0-10V / 4-20mA)

// M 区 — 标记 / HMI
bHmiStart     AT %MX0.0 : BOOL;    // HMI 启动按钮
iRecipeNo     AT %MW100 : INT;     // HMI 配方选择
rSetTemp      AT %MD200 : REAL;    // HMI 设定温度
sMessage      AT %MB300 : STRING[64]; // HMI 消息文本
地址冲突

不同大小标识访问同一内存位置时会产生重叠。例如 %MW0 与 %MB0/%MB1 占用相同的两个字节。编译器的 IOConflictChecker 会检测并报告地址冲突。

I 区 — 物理输入​

I 区存储从物理设备读取的输入数据：

  • 数字量输入 (DI): 传感器、按钮、限位开关等开关信号
  • 模拟量输入 (AI): 温度传感器、压力变送器、编码器等连续信号
  • 数据来源: EtherCAT、Modbus、CAN、HSL 等总线从站

在每个扫描周期开始时,IO 系统自动把所有 DI/AI 数据汇入 I 区,程序看到的是周期起点的一致快照。

只读属性

I 区在用户程序中为只读。写入 I 区地址会被编译器标记为错误。如需模拟输入用于调试，使用变量强制功能。

Q 区 — 物理输出​

Q 区存储 PLC 写出到物理设备的输出数据：

  • 数字量输出 (DO): 电机使能、电磁阀、指示灯
  • 模拟量输出 (AO): 变频器速度设定、比例阀开度

在每个扫描周期末尾,程序写入 Q 区的值被 IO 系统统一下发到所有设备。

M 区 — 标记区​

M 区是 PLC 内部的通用读写存储区，主要用途：

用途说明
HMI 交互SCADA/HMI 通过 OPC-UA/Modbus 读写 M 区变量
中间变量跨功能块的数据传递
状态标志系统状态、错误标志
通讯缓冲与外部设备交换数据的缓冲区

M 区对 HMI、SCADA、OPC UA 客户端可读可写,适合作为界面与 PLC 逻辑之间的交换区。

V 区 — 内部变量​

V 区用于存储 PLC 程序的内部变量，由编译器自动分配地址：

  • 用 VAR 声明的局部变量
  • 功能块实例的内部数据
  • 临时计算结果

V 区对外部不可见，仅在 PLC 程序内部使用。

Retain 行为​

事件I 区Q 区M 区V 区Retain 变量
PLC 停止清零清零/保持 (可配)保持清零保持
PLC 热重启刷新保持保持保持保持
PLC 冷重启刷新清零清零清零可选清零
电源断电丢失丢失丢失丢失保持 (非易失)
Q 区停止行为

PLC 停止时 Q 区的行为可配置：

  • 安全模式 (默认): 所有输出清零，防止执行器失控
  • 保持模式: 保持最后输出值，用于需要维持状态的场景 (如夹爪保持)

地址优化​

IDE 自动优化 IO 地址映射:

  • 间隔合并: 地址间隔小于 128 字节的 IO 点自动合并为一次批量读写
  • 对齐优化: 按 WORD/DWORD 边界对齐, 减少总线访问次数
  • 缓存友好: 频繁访问的变量集中分配到连续地址空间

数据块 (DB) 区​

数据块 (Data Block, DB) 是命名的结构化数据容器, 支持跨 POU 共享和持久化:

DATA_BLOCK DB_Recipe1   // 配方数据块
STRUCT
    sName         : STRING[32];
    rTemperature  : REAL;
    rPressure     : REAL;
    iDurationSec  : INT;
    arIngredients : ARRAY[0..9] OF REAL;
END_STRUCT
END_DATA_BLOCK

// 访问
DB_Recipe1.rTemperature := 85.0;
rValue := DB_Recipe1.arIngredients[3];

// IEC 61131-3 地址形式 (兼容 SIEMENS S7)
%D10.DBW0  → DB10 第 0 字
%D10.DBD4  → DB10 第 4 字节起的双字

DB 特性:

  • 每个 DB 有独立地址空间 (最多 65535 个 DB)
  • 结构化字段名访问, 类型安全
  • 支持整体初始化
  • 可标记为 RETAIN / PERSISTENT
  • 可批量导入导出 (JSON / CSV)
  • HMI / SCADA 通过 OPC UA 节点直接读写

S 区 — 系统状态 (只读)​

S 区暴露 PLC 运行时的系统状态, 仅可读:

地址类型内容
%SW0TIME当前扫描时间 (最近一次 OB1 执行耗时)
%SW2INTCPU 负载百分比 0~100
%SW4INT已运行小时数
%SW6DATE系统日期
%SW10TOD系统时间
%SW20INT任务超时计数
%SW22INTIO 错误计数
%SW24INT通讯错误计数
%SW30UDINT累计扫描次数
%SW40INT风扇转速 (rpm)
%SW42REAL主板温度 (°C)

用户程序可读取 S 区用于诊断:

VAR
    tScanCurr  AT %SW0 : TIME;
    iCpuLoad   AT %SW2 : INT;
    rBoardTemp AT %SW42 : REAL;
END_VAR

// 高温降频
IF rBoardTemp > 65.0 THEN
    bReducedMode := TRUE;
END_IF;

// 扫描超长报警
IF tScanCurr > T#150ms THEN
    LogWarn('扫描超长: ', TIME_TO_STRING(tScanCurr));
END_IF;

内存分配策略​

默认内存布局​

区域默认大小范围可调
I 区由 IO 配置决定0 ~ 65535 字节否 (硬件决定)
Q 区由 IO 配置决定0 ~ 65535 字节否
M 区65536 字节 (64 KB)0 ~ 65535可扩到 1 MB
D 区由 DB 数量决定每 DB 最大 64 KB总量可配
V 区自动扩展动态无需配
RETAIN 区16 KB非易失可扩到 256 KB
PERSISTENT 区4 KB非易失 + 备份可扩到 64 KB

在项目属性 → 内存配置中调整:

参数默认最大说明
M_AreaSize655361048576M 区字节数
RetainSize16384262144RETAIN 区字节数
PersistentSize409665536PERSISTENT 区字节数
MaxDBs25665535最多数据块数量

非易失存储 (NVRAM)​

RETAIN 和 PERSISTENT 依赖非易失存储:

  • 备用电池: SRAM + 电池, 断电后 10 年保持
  • 铁电存储 (FRAM): 无需电池, 10^14 次写寿命
  • 闪存 (Flash): 无电池, 但写次数有限 (10^5), 需要磨损均衡

PLC 启动时自动校验 NVRAM 完整性:

  • CRC 校验 → 失败则 RETAIN 区清零, 触发 OB100 冷启动
  • 电池低压预警 → 状态字 %SW50 位 0 置 1
  • 日志记录每次 NVRAM 写入 (长寿命管理)
电池更换

电池电量不足时状态字会预警。断电更换电池前先热重启一次, 确保 RETAIN 数据已写入 Flash 备份。更换过程中数据通过电容保持 5 分钟, 但超时会丢失。

IO 映像表 (Process Image)​

三段式扫描依赖 IO 映像表 (双缓冲):

┌─ 硬件 IO ───┐                ┌─ 程序视角 ──┐
│  实时抖动    │ ←采样/刷新→    │  稳态快照    │
│  持续变化    │                │  周期不变    │
└──────────────┘                └──────────────┘
      ↑                              ↓
      │ 周期末尾一次性下发输出         │
      │ 周期开始一次性读入输入         │
      └─────────── IO 映像表 ─────────┘

映像表提供:

  • 输入一致性: 程序在一个周期内看到的 %IX0.0 不会变
  • 输出原子性: 所有 Q 区变量在周期末一次写出
  • 批量总线访问: 合并相邻地址减少 EtherCAT / Modbus 帧数

排错表​

问题原因解决
I 区写入编译错误I 区只读用 VAR 中间变量
Q 区意外复位PLC 停止时默认清零配置 "保持模式"
RETAIN 数据丢失NVRAM 电池耗尽更换电池
地址冲突警告多变量占同一地址重新分配地址
扫描时间异常M 区过大缩减 M 区, 分段访问
DB 访问越界DB 字段偏移错误检查 DB 结构定义

相关文档​