电器控制与PLC技术应用(第4章)

1、第第4章章 PLC的结构和工作原理的结构和工作原理4.1 PLC的基本结构的基本结构 PLC是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。从广义上讲，PLC是一种计算机系统，因此，PLC是一种工业控制用的专用计算机，它的实际组成与一般微型计算机系统基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。 4.1.1 PLC的硬件系统的硬件系统 整体式PLC的基本结构如图4-1所示。整体式PLC是将中央处理器CPU、存储器、输入接口、输出接口、I/O扩展接口、通信接口和电源等组装在一个机箱内构成主机。用户通过按钮等开关设备或各种传感器就能够将开关量或模拟量由输入接口输入主机存储器的输入映像寄存区；而后经过

2、运算或处理得到的开关量或模拟量的控制信号经由输出接口输出到用户的被控设备；在配合编程器就组成了最小的PLC控制系统。图图4-1 PLC的基本结构的基本结构 模块式PLC的基本结构如图4-2所示。模块式的PLC是将整体式PLC主机内的各个部分制成单独的模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、通信模块、各种智能模块以及电源模块等。这些模块通过总线连接，安装在基架或导轨上。由此可见，模块式的PLC比整体式的PLC配置更加灵活，输入和输出的点数能够自由选择。整体式的PLC虽然也能通过扩展接口连接其他模块，但能够扩展的模块的数量毕竟是很有限的。图图4-2 模块式模块式PLC的结构示意图的结构示意图一、中

3、央处理单元一、中央处理单元CPU CPU是PLC的核心部分，是整个PLC系统的中枢，其功能是：读入现场状态、控制信息存储、解读和执行用户程序、输出运算结果、执行系统自诊断程序以及与计算机等外部设备通信。 中央处理单元（CPU）由大规模或超大规模集成电路微处理器构成，PLC常用的微处理器主要有通用微处理器、单片机或双极型位片式微处理器。二、存储器二、存储器 存储器是PLC存放系统程序、用户程序和运行数据的单元。它包括只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、可编程只读存储器、可擦写只读存储器EPROM、电可擦写只读存储器EEPROM。只读存储器ROM在使用过程中只能取出不能存储，而随机存取存储器R

4、AM在使用过程中能随时取出和存储。三、输入三、输入/输出模块输出模块 PLC的对外功能主要是通过各类接口模块的外接线，实现对工业设备和生产过程的检测与控制。通过各种输入/输出接口模块，PLC既可检测到所需的过程信息，又可将处理结果传送给外部过程，驱动各种执行机构，实现工业生产过程的控制。通过输入模块单元，PLC能够得到生产过程的各种参数；通过输出模块单元，PLC能够把运算处理的结果送至工业过程现场的执行机构实现控制。 PLC配置了各种类型的输入/输出模块单元。其中常用的有以下几种类型： 1.开关量输入单元开关量输入单元 它的作用是把现场各种开关信号变成PLC内部处理的标准信号。开关量输入单元按

5、照输入端的电源类型不同，分为直流输入单元和交流输入单元。 直流输入单元的电路如图4-3所示，外接的直流电源极性可以为任意极性。点画线框外为外部用户接线，点画线框内是PLC内部的输入电路。发光二极管(LED)点亮，指示现场开关闭合。图图4-3 直流开关量输入单元直流开关量输入单元光耦合器PLC内部电路LEDCR2R1VD电源 交流输入单源的电路如图4-4所示，点画线框内是PLC内部的输入电路。在交流输入单元中，电阻R2与R3构成分压器。电阻R1为限流电阻，电容C为滤波电容。双向光耦合器起整流和隔离双重作用，双向发光二极管用作状态指示。其工作原理和直流输入单元基本相同，仅在正反向时导通的双向光耦合

6、器不同。双向耦合器PLC内部电路LEDCR3R1VD交流电源R2图图4-4 交流开关量输入单元交流开关量输入单元2. 开关量输出单元开关量输出单元 作用是把PLC的内部信号转换成现场执行机构的各种开关信号。按照现场执行机构使用的电源类型的不同，开关量输出单元可分为直流输出单元(晶体管输出方式或继电器触点输出方式)和交流输出单元(晶闸管输出方式或继电器触点输出方式)。 继电器输出方式电路如图4-5所示，该输出接口电路可以驱动直流和交流任意负载。图中，LED是输出状态指示，KA为一小型直流继电器。图图4-5 继电器输出单元电路继电器输出单元电路3. 模拟量输入单元模拟量输入单元 PLC控制系统所控

7、制的信号中有许多是模拟量，如常用的温度、压力、速度、流量、酸碱度、位移的各种工业检测都是对应于电压、电流的模拟量值。模拟量输入电平大多是从传感器通过变换后得到的，模拟量的输入信号为420 mA的电流信号或15 V、-1010 V、010 V的直流电压信号。模拟量输入模块接收这种模拟信号之后，将其转换为8位、10位、12位或16位等精度的数字量信号并传送给PLC进行处理，因此模拟量输入模块又叫A/D转换输入模块。其原理框图如图4-6所示。图图4-6 模拟量输入单元框图模拟量输入单元框图光耦合器隔离A/D转换器滤波内部回路4. 模拟量输出单元 模拟量输出模块是将中央处理器的二进制数字信号转换成42

8、0 mA的电流输出信号或010 V、15 V的电压输出信号，以提供给执行机构，满足生产现场连续信号的控制要求。模拟量输出单元一般由光耦合器隔离、D/A转换器和信号转换等部分组成，其原理框图如图4-7所示。信号转换内部回路光耦合器隔离D/A转换器图图4-7 模拟量输出单元框图模拟量输出单元框图 四、四、 电源电源 电源单元是PLC的电源供给部分。它的作用是把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源，有的电源单元还向外提供直流电源，给与开关量输入单元连接的现场电源开关使用。PLC的外部工作电源一般为单相85260V 50/60Hz交流电源，也有采用2426V直流电源的。使用单相交流电源的PLC

9、，往往还能同时提供24V直流电源，供直流输入使用。PLC对其外部工作电源的稳定度要求不高，一般可允许15 左右。五、五、 外部设备外部设备1. 编程器编程器 它是编制、调试PLC用户程序的外部设备，是人机交互的窗口。通过编程器可以把新的用户程序输入到PLC的RAM中，或者对RAM中已有程序进行编辑。通过编程器还可以对PLC的工作状态进行监视和跟踪，这对调试和试运行用户程序是非常有用的。编程器分为简易型和智能型两类。2. 彩色图形显示器彩色图形显示器 大中型PLC通常配接彩色图形显示器，用以显示模拟生产过程的流程图、实时过程参数、趋势参数及报警参数等过程信息，使得现场控制情况一目了然。3. 打印

10、机打印机 PLC也可以配接打印机等外部设备，用以打印记录过程参数、系统参数以及报警事故记录表等。4.1.2 可编程序控制器的软件系统 PLC除了硬件系统外，还需要软件系统的支持，它们相辅相成，缺一不可，共同构成PLC。PLC的软件系统由系统程序(又称系统软件)和用户程序(又称应用软件)两大部分组成。 1. 系统程序系统程序 系统程序由PLC的制造企业编制，固化在PROM或EPROM中，安装在PLC上，随产品提供给用户。系统程序包括系统管理程序、用户指令解释程序和供系统调用的标准程序模块和系统调用程序等。 系统管理程序主要功负责程序运行的时间分配、用户程序存储空间的分配管理、系统自检等。用户指令

11、解释程序可将用户用各种编程语言(梯形图、语句表等)编制的应用程序翻译成CPU能执行的机器指令。2. 用户程序用户程序 用户程序是由用户使用制造企业提供的编程语言根据生产过程控制的要求自行编制的应用程序。同一台PLC，为其编制不同的应用程序就可以实现不同的控制任务，就如同继电器控制系统改变了硬接线一样，这就是所谓的“可编程序”，用户程序存放在用户存储器内，可以随时改变。 用户程序由主程序、子程序和中断程序三个基本元素组成。其中，主程序是程序的主体部分，由许多指令组成，主程序中的指令按顺序在CPU的每个扫描周期执行一次。子程序是程序的可选部分，只有当主程序调用它们时才被执行。中断程序也是程序的可选

12、部分，只有当中断事件发生时才能被执行。4.2 PLC的工作原理的工作原理 可编程控制器是一种专用的工业控制计算机，因此，其工作原理是建立在计算机控制系统工作原理的基础上。但为了可靠地应用在工业环境下，便于现场电气技术人员的使用和维护，它有着大量的接口器件，特定的监控软件，专用的编程器件。所以，不但其外观不象计算机，它的操作使用方法、编程语言及工作过程与计算机控制系统也是有区别的。 4.2.1 PLC的等效工作电路的等效工作电路 PLC控制系统的等效工作电路可分为三部分，即输入部分、内部控制电路和输出部分。输入部分就是采集输入信号，输出部分就是系统的执行部件。这两部分与继电器控制电路相同。内部控

13、制电路是通过编程方法实现的控制逻辑，用软件编程代替继电器电路的功能。其等效工作电路如图4-8所示。 图图4-8 PLC的等效工作电路的等效工作电路1输入部分输入部分 外部输入信号经PLC输入接线端子去驱动输入继电器的线圈。当外部的输入元件处于接通状态时，对应的输入继电器逻辑为1（线圈“得电”），输入回路所使用的电源，可以用PLC内部提供的24V直流电源(其带负载能力有限)，也可由PLC外部的独立的交流或直流电源供电。 2内部控制电路内部控制电路 所谓内部控制电路是由用户程序来代替硬继电器的控制逻辑。它的作用是按照用户程序规定的逻辑关系，对输入信号和输出信号的状态进行检测、判断、运算和处理，然后

14、得到相应的输出。 3输出部分（以继电器输出型输出部分（以继电器输出型PLC为例）为例） 输出部分是由在PLC内部且与内部控制电路隔离的输出继电器的外部动合触点、输出接线端子和外部驱动电路组成，用来驱动外部负载。 PLC的内部控制电路中有许多输出继电器，每个输出继电器的状态可被内部程序任意调用，还提供了一个实际的动合触点与输出接线端子相连。驱动外部负载电路的电源必须由外部电源提供，电源种类及规格可根据负载要求去配备。4.2.2 PLC的工作过程的工作过程 可编程控制器是一种专用的工业控制计算机，其工作原理与普通的计算机类似，但是PLC的工作方式与计算机有很大的不同。计算机一般采用等待输入响应（运

15、算和处理）输出的工作方式，如果没有输入，就一直处于等待状态。而PLC采用的是周期性循环扫描的工作方式，每一个扫描周期要按部就班做完相同的工作，与是否有输入或输入是否变化无关。 小型PLC的工作过程有两个显著特点：一个是周期性顺序扫描，一个是集中批处理。 PLC上电后，就在系统程序的监控下，周而复始地按固定顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行，这个过程实质上是一个不断循环的顺序扫描过程。一个循环扫描过程称为扫描周期。PLC在一个扫描周期中要执行的任务包括：公共处理、输入采样、执行用户程序、输出刷新，如图4-9所示。 1公共处理扫描阶段 公共处理包括PLC自检、执行来自外设命令、对警戒时钟

16、又称监视定时器或看门狗定时器WDT(Watch Dog Timer)清零等。WDT是在PLC内部设置一个监视定时器，对它预先设定好规定时间，每个扫描周期都要监视扫描时间是否超过规定值。从而有效避免程序运行失常进入死循环。图图4-9 PLC的扫描过程的扫描过程2输入采样扫描阶段输入采样扫描阶段 这是第一个集中批处理过程。在这个阶段中，PLC按顺序逐个采集所有输入端子上的信号，不论输入端子上是否接线，CPU顺序读取全部输入端，将所有采集到的一批输入信号写到输入映像寄存器中。在当前的扫描周期内，用户程序依据的输入信号的状态(ON或OFF)，均从输入映像寄存器中去取，而不管此时外部输入信号的状态是否变

17、化。3执行用户程序扫描阶段执行用户程序扫描阶段 这是第二个集中批处理过程。在执行用户程序阶段，CPU对用户程序按顺序进行扫描。如果程序用梯形图表示，则总是按先上后下，从左至右的顺序进行扫描，除非遇到跳转指令。每扫描到一条指令，所需要的输入信息的状态均从输入映像寄存器中去读取，而不是直接使用现场的立即输入信号。对其它信息，则是从PLC的元件映像寄存器中读取。将其结果写入元件映像寄存器中的输出映像寄存器中，待输出刷新阶段集中进行批处理。4输出刷新扫描阶段输出刷新扫描阶段 这是第三个集中批处理过程。当CPU对全部用户程序扫描结束后，将元件映像寄存器中各输出继电器的状态同时送到输出锁存器中，再由输出锁

18、存器经输出端子去驱动各输出继电器所带的负载。在输出刷新阶段结束后，CPU进入下一个扫描周期。 综上所述，对用户程序的循环扫描过程，一般分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段，如图4-10所示。图中的序号表示了图中这段梯形图程序的执行顺序。图图4-10 PLC程序执行过程程序执行过程4.2.3 PLC的扫描周期及响应时间的扫描周期及响应时间 PLC的扫描周期与PLC的时钟频率、用户程序的长短及系统配置有关。一般PLC的扫描时间为几十毫秒，在输入采样和输出刷新阶段只需12毫秒。作公共处理也是在瞬间完成的，所以扫描时间的长短主要由用户程序来决定。 影响输入/输出响应滞后的主要因素有

19、：1、输入延迟时间。主要是输入滤波器时间常数的影响。2、扫描周期。这是由PLC的工作方式决定的，扫描周期越长，输出滞后就越严重。要想减少程序扫描时间，必须优化程序结构，缩短程序的执行时间。3、输出延迟时间。主要是输出继电器等执行机构有机械滞后。4、程序语句的安排，影响程序执行时间。 最短响应时间：在一个扫描周期刚结束时就收到了有关输入信号的变化状态，则下一扫描周期一开始这个变化信号就可以被采样到，使输入更新，这时响应时间最短。如图4-12。最短响应时间为：图图4-12 最短响应时间最短响应时间 最长响应时间：如果在1个扫描周期刚开始收到一个输入信号的变化状态，由于存在输入延迟，则在当前扫描周期

20、内这个输入信号对输出不会起作用，要到下一个扫描周期快结束时的输出刷新阶段，输出才会作出反应，这个响应时间最长，如图4-13。最长响应时间为：图图4-13 PLC的最长响应时间的最长响应时间4.3 PLC的编程语言和程序结构的编程语言和程序结构 4.3.1 PLC的编程语言的编程语言 PLC为用户提供了完整的编程语言，以适应编制用户程序的需要。PLC提供的编程语言通常有以下几种：梯形图、指令表和功能块图。 1. 梯形图梯形图(LAD) 梯形图(LAD)是一种图形化的编程语言，是由传统的继电器-接触器控制系统原理图的基础上演变而来的，是目前使用得最普遍的一种PLC编程语言。 梯形图语言简单明了，易

21、于理解，且与继电器线路非常相似，尤其对有一定继电器控制基础的工程技术人员是所有编程语言的首选。 2. 指令表指令表(STL) 指令表(STL)编程语言类似于计算机中的助记符语言，它是可编程序控制器最基础的编程语言。有些小型PLC只能通过指令表来输入程序并监控程序的运行。各厂家的指令表语言也不相同，但大同小异。 3. 功能块图功能块图(FBD) 功能块图编程语言使用类似于数字电路中的逻辑门等逻辑符号组成的逻辑盒指令来表示命令的图形语言。图4-16为S7-200 PLC通电延时控制的三种编程语言对照实例。 图图4-16 S7-200 PLC三种编程语言对照实例三种编程语言对照实例4.3.2 PLC

22、的程序结构的程序结构 以S7-300的编程软件STEP 7编写的PLC控制程序，可以选择3种编程结构：线性编程、分布式编程和结构化编程。一、一、 线性编程线性编程 线性编程就是将用户程序连续放置在一个指令块内（OB1），程序按线性的或者按顺序执行每条指令。这种结构最初是PLC模拟继电器电路的逻辑模型，具有简单、直接的特点。适用于由一个人来编写的小型控制程序。二、分布式编程二、分布式编程 分布式编程将一项控制任务分解成若干个独立的子任务，每个子任务由一个功能块（FB或FC）来完成，而这些子任务的执行靠组织块OB1的调用来执行各独立的功能块。在进行分布式程序设计时，既无数据交换，也无重复利用的代码

23、。所以这种编程方法允许多个设计人员同时编程，而不必考虑因设计同一内容可能出现的冲突。三、结构化编程三、结构化编程 结构化编程要求用户将控制系统中控制要求相似或相同的部件进行分类，编写一些通用的指令块，通过参数说明控制差异。适合复杂程序，并支持多人协同编程。 为支持结构化程序设计，STEP 7用户程序通常由组织块(OB)、带背景数据的功能块(FB)、功能块(FC)等三种类型的逻辑块和数据块(DB)组成。S7 CPU还提供标准系统功能块（SFB、SFC），集成在S7 CPU功能程序库中。用户可以直接调用，直接高效地应用到用户程序中。4.4 SIMATIC S7-300系统基本构成及组态系统基本构成

24、及组态 4.4.1 S7-300系列系列PLC系统硬件构成系统硬件构成 一、一、S7-300的结构特点的结构特点 SIMATIC S7-300系列PLC是模块化结构设计，各种单独模块之间可进行广泛组合和扩展。其系统构成如图4-18所示。它的主要组成部分有导轨(RACK)、电源模板(PS)、中央处理单元模板(CPU)、接口模板(IM)、信号模板(SM)、通信模板（CP）和功能模板(FM)等。它通过MPI网的接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其它S7 PLC相连。 图图4-18 S7-300系列系列PLC系统构成框图系统构成框图二、二、CPU模板模板1、CPU模板简介模板简介S7-300系列P

25、LC有各种不同性能的CPU模板，目前主要有4个系列。标准型CPU（Standard CPUs）模板为CPU31x系列，如CPU315-2DP。集成型CPU为CPU31xIFM系列，是在标准型CPU上同时集成了部分I/O点、高速计数器及某些控制功能。紧凑型CPU为CPU31xC系列，是在CPU31xIFM系列的基础上推出的功能更强、结构更紧凑的CPU模板。故障安全型CPU的型号为CPU31xF系列，是SIEMENS公司最新推出的具有更高可靠性的CPU模板。2、CPU模板的方式选择和状态指示模板的方式选择和状态指示(1) RUN-P：可编程运行方式。在此位置钥匙不能拔出。 (2) RUN：运行方式

26、。可以用编程装置读出并监控PLC CPU中的程序，但不能改变装载存储器中的程序。(3) STOP：停止方式。CPU不扫描用户程序，可以通过编程装置从CPU中读出，也可以下载程序到CPU。在此位置可以拔出钥匙。(4) MRES：该位置瞬间接通，用以清除CPU的存储器。 三、数字量模板三、数字量模板1. 数字量输入模板数字量输入模板SM321数字量输入模板将现场过程送来的数字信号电平转换成S7-300内部信号电平。数字量输入模板有直流输入方式和交流输入方式。数字量输入模板SM321有四种型号模板可供选择，即直流16点输入、直流32点输入、交流16点输入、交流8点输入模板。2. 数字量输出模板数字量

27、输出模板SM322数字量输出模板SM322将S7-300内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平，可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等。 晶体管输出模板只能带直流负载，属于直流输出模板； 可控硅输出方式属于交流输出模板； 继电器触点输出方式的模板属于交直流两用输出模板。3. 数字量数字量I/O模板模板SM323SM323模板有两种类型，一种是带有8个共地输入端和8个共地输出端，另一种是带有16个共地输入端和16个共地输出端，两种特性相同。四、四、 模拟量模板模拟量模板1. 模拟量值的表示方法模拟量值的表示方法S7-300的CPU用16位的二进制补码表示模拟量值。其中最

28、高位为符号位S，“0”表示正值，“1”表示负值，被测值的精度可以调整，取决于模拟量模板的性能和它的设定参数，对于精度小于15位的模拟量值，低字节中幂项低的位不用。S7-300模拟量输入模板可以直接输入电压、电流、电阻、热电偶等信号，而模拟量输出模板可以输出010 V，15 V，10 V10 V，020 mA，420 mA，2020 mA等模拟信号。2. 模拟量输入模板模拟量输入模板SM331 SM331主要由A/D转换部件、模拟切换开关、补偿电路、恒流源、光电隔离部件、逻辑电路等组成。SM331可选四档积分时间：2.5 ms、16.7 ms、20 ms和l00 ms，相对应的以位表示的精度为8

29、、12、12和14。3. 模拟量输出模板模拟量输出模板SM332 模拟量输出(简称模出(AO)模板SM332目前有三种规格型号，即4AOl2位模板、2AO12位模板和4AOl6位模板，分别为4通道的12位模拟量输出模板、2通道的12位模拟量输出模板、4通道的16位模拟量输出模板。4. 模拟量模拟量I/O模板模板SM334 模拟量I/O模板SM334有两种规格，一种是有4模入/2模出的模拟量模板，其输入、输出精度为8位，另一种也是有4模入/2模出的模拟量模板，其输入、输出精度为12位。SM334模板输入测量范围为010 V或020 mA，输出范围为010 V或020 mA。五、电源（五、电源（P

30、S）模板）模板PSS7-300有多种电源模板可供选择，其中，PS305为户外型电源模板，采用直流供电，输出为DC 24V；PS307采用AC 120/230V供电，输出DC 24V，比较适合大多数应用场合。根据电源模板输出电流的不同，有3种规格的电源模板可选：2A，5A，10A。六、接口（六、接口（IM）模板）模板接口模板用于S7-300系列PLC的中央机架到扩展机架的连接，主要由3种规格：IM365、IM360/IM361。IM365用于连接中央机架与1个扩展机架，由两块模板组成，通过1m长的368连接电缆将两块IM365固定连接，这种机架扩展只能用于扩展1个机架时使用。当扩展机架超过1个时

31、，必须采用IM3360/IM361接口模板配合使用。相邻机架的间隔为4cm10m。七、通信处理器（七、通信处理器（CP）模板）模板S7-300系统拥有多种通信模板，可以实现点对点（Point to Point）、AS-I、 PROFIBUS-DP、 PROFIBUS-FMS、 TCP/IP、工业以太网等通信连接。由于这些模板均带有处理器，因此称为通信处理器模板（ Communications Processor，CP）。CP340是一种经济型低速串行通信处理器模板，建立在点对点（Point to Point）的低速连接，可用于S7-300 PLC 和ET 200M（S7作为主站），以及S5/S

32、7系列PLC的互联等；CP341可实现点对点的高速通信连接；CP342-2/ CP343-2为AS-I主站模板。4.4.2 S7-300系列系列PLC的编程元件的编程元件 与其他型号的PLC一样，S7-300系列PLC的用户程序存储器被分为三个基本存储区，如图4-19所示。由于系统赋予的功能不同，构成了各种内部器件，又称为编程元件。 图图4-19 S7-300系列系列PLC的存储区的存储区一、一、 S7-300PLC存储区功能存储区功能 1. 系统存储区系统存储区 RAM类型，用于存放操作数据（I/O、位存储、定时器、计数器等）。是S7-300PLC的主要编程元件存储区，CPU程序所能访问的常

33、用存储区（编程元件）功能见表4-2。表表4-2 程序可访问的存储区及功能程序可访问的存储区及功能存储区名称存储区功能输入映像寄存器(I)扫描周期开始，操作系统读取过程输入值并录入表中，在处理过程中，程序使用这些值。输入映像表是外设输入存储区首128 B的映像，可以以位、字节、字和双字格式访问输出映像寄存器(Q)在扫描周期中，程序计算输出值并存储在该表中，在扫描周期结束后，读取输出值传送到过程输出口。过程输出映像表是外设输出存储区的首128 B的映像，可以以位、字节、字和双字格式访问位存储区(M)存放程序运算的中间结果，可以以位、字节、字和双字格式访问，共计256字节。外设输入(PI)外设输出(

34、PQ)外设存储区允许直接访问现场设备(物理的或外部的输入和输出)，外设存储区可以以字节、字和双字格式访问，但不可以以位方式访问定时器(T)为定时器提供存储区，计时时钟访问该存储区中的计时单元，并以减法更新计时值。定时器指令可以访问该存储区和计时单元，地址范围0255计数器(C)为计数器提供存储区，计数指令访问该存储区，地址范围0255临时本地数据(L)在FB、FC或OB运行时设定，将在块变量声明表中声明的暂时变量存在该存储区中 ，共计65535个字节 数据块(DB)存放程序数据信息，可被所有逻辑块公用(共享)或被FB特定占用“背景”数据块，共计65535个字节2. 工作存储区工作存储区物理上占

35、用CPU模块中的部分RAM，其存储内容是CPU运行时所执行的用户程序单元（逻辑块和数据块）的复制件；还为程序块的调用安排了一定数量的临时本地数据存储区或称L堆栈。3. 装载存储区装载存储区物理上是CPU模块中的部分RAM，加上内置的E2PROM或选用可拆卸的FEPROM卡，用于存放用户程序。图4-19还表明，S7-300 CPU还有两个累加器（双字，32位）、两个地址寄存器、两个数据块地址寄存器（双字，32位）和一个状态字寄存器（字，16位）。状态字用于表示CPU执行指令时所具有的状态。图4-20显示了状态字的结构。图图4-20 状态字的结构状态字的结构FCBRBR CC1CC1 CC0CC0

36、 OSOS OVOVORORSTASTA RLORLO（1） 首次检测位（首次检测位（ ） 若状态为0，则表明一个梯形逻辑网络的开始或指令为逻辑串第一条指令，在逻辑串指令执行过程中位为1，输出指令或与逻辑运算有关的转移指令（表示一个逻辑串结束的指令）将清零。 （2） 逻辑操作结果（逻辑操作结果（RLO） 该位存储位逻辑指令或算术比较指令的结果。在逻辑串中，RLO位的状态能够表示有关信号流的信息。RLO的状态为1，表示有信号流(通)；为0，表示无信号流(断)。可用RLO触发跳转指令。（3） 状态位（状态位（STA） 状态位不能用指令检测，它只是在程序测试中被CPU解释并使用。（4） 或位（或位（

37、OR） 在先逻辑“与”后逻辑“或”的逻辑串中，OR位暂存逻辑“与”的操作结果，以便进行后面的逻辑“或”运算。其它指令将OR位清0。（5） 溢出位（溢出位（OV） 溢出位被置1，表明一个算术运算或浮点数比较指令执行时出现错误 ( 错误：溢出、非法操作、不规范格式 ) 。（6） 溢出状态保持位（溢出状态保持位（OS） OV被置1时OS也被置1；OV被清0时OS仍保持。只有下面的指令才能复位OS位：JOS(OS=1时跳转)，块调用和块结束指令。 FCFC（7） 条件码条件码1（CC1）和条件码）和条件码0（CC0）这两位结合起来用于表示在累加器1中产生结果与0的大小关系；详见表4-3。 表表4-3

38、算术运算后的算术运算后的CC1和和CC0（8） 二进制结果位（二进制结果位（BR）它将字处理程序与位处理联系起来，在一段既有位操作又有字操作的程序中，用于表示字操作结果是否正确(异常)。将BR位加入程序后，无论字操作结果如何，都不会造成二进制逻辑链中断。CC1CC0算术运算无溢出整数算术运算有溢出浮点数算术运算有溢出00结果=0整数加时产生负范围溢出平缓下溢01结果0乘、除时正溢出；加、减时负溢出正范围溢出11在除时除数为0非法操作二、二、S7-300PLC的数据类型的数据类型在STEP 7中，大多数指令要与具有一定大小的数据对象一起操作，不同的数据类型具有不同的格式选择和数制。编程时要指定数

39、据类型，常用的数据类型见表4-5。表表4-5 常用基本数据类型说明常用基本数据类型说明 数 据 类 型位数格 式 选 择数 制 与 范 围应 用 举 例布尔（BOOL）1布尔量0，1A I0.0字节（BYTE）8十六进制数B#16# 00FFL B#16#11字（WORD）16二进制数十六进制数BCD码无符号十进制数2# 0 1111 1111 1111 1111W#16# 0 FFFFC#0 999B#(0,0) ( 255 , 255)L 2#0000 0001 0011 1011L W#16#0ABCL C#128L B# (25 , 200)双字（DWORD）32二进制数十六进制数无符

40、号十进制数2# 0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111W#16# 0 FFFF FFFFB# (0, 0 , 0 , 0) B# ( 255 , 255,255,255)L DW#16#1243 0ABCL B# (2,25 ,100, 200)数 据 类 型位数格 式 选 择数 制 与 范 围应 用 举 例字符（CHAR）8字符任何可打印的字符A整型（INT）16有符号十进制数 -32768 +32767L 20双整型（DINT）32有符号十进制数 L# -214783648 21783647L L#45678实型（REAL）32浮点数上限：3.4

41、02823e +38下限：1.175495e -38L 1. 23456e +20时间（TIME）32IEC时间精度1msT#-24D_20H_31M_23S_648MS24D_20H_31M_23S_647MSL T#0D_2H_2M_0S_0MS日期（DATE）32IEC时间精度1天D#1990_1_1 2168_12_31L D#2009_1_8每天时间（TOD）32每天时间精度1天TOD#0: 0: 0.0 23: 59: 59.99L TOD#2:30: 0.0系统时间（S5TIME）32S5时间时基10msS5T#0H_0M_0S_0MS 2H_46M_30S_0MS L S5T#

42、0H_5M_0S_0MS三、存储单元格式三、存储单元格式 S7系列PLC的物理存储器以字节为单位，所以规定字节单元为存储单元，每个字节单元存储8位信息。存储单元可以以位（BOOL）、字节(B)、字(W)、双字(D)为单位使用，并以组成中的最小字节地址来命名字或双字的地址，注意低地址占高位。如图4-21所示 。图图4-21 以字节为基准的位、字节、字和双字的相互关系及表示方法以字节为基准的位、字节、字和双字的相互关系及表示方法 4.4.3 S7-300的组态的组态所谓机架组态包含两个问题，一个是合理选择电源模板，使之满足电流和功率的要求。另一个是各个模板应当安装在哪个槽位上，同时确定各信号模板的

43、访问地址。S7-300模板使用的电源由S7-300的背板总线提供，一些模板还需要从外部负载电源供电。所有S7-300模板使用的从背板总线提供的总电流一般不能超过1.2A，如果选用CPU312，则不能超过0.8A。1. S7-300的扩展能力的扩展能力S7-300是模板化的组合结构。除了电源模板、CPU模板和接口模板外，一个机架上最多只能再安装8个信号模板或功能模板。CPU314/315/315-2DP最多可扩展4个机架，IM360/IM361接口模板将S7-300背板总线从一个机架连接到下一个机架，必须安装在3号槽位上；电源模板安装在1号槽位上；只有中央机架（机架0）上有CPU模板，安装在2号

44、槽位上。如图4-22所示。 图图4-22 S7-300机架和槽位号机架和槽位号2、S7-300模板地址的确定模板地址的确定 根据机架上模板的类型，地址可以为输入(I)或输出(O)。数字I/O模板每个槽划分为4 B(等于32个I/O点)，每个数字量占一个点。模拟I/O模板每个槽划分为16 B(等于8个模拟量通道)，每个模拟量输入通道或输出通道的地址总是一个字地址。AS-I主站按照模拟量方式来编址，表4-6为S7-300信号模板的起始地址。表表4-6 S7-300信号模板的起始地址信号模板的起始地址 机架模板起始地址槽 位 号12345678910110数字量模拟量PSCPUIM025642728288123041632020336243