可编程控制器原理及应用第3章 

第三章

S7-300系列PLC的配置及组态本章主要内容：S7-300的结构特点S7-300的系统组成S7-300的各种控制模板的作用S7-300的各种控制模板的功能和主要特性S7-300的标准编程软件STEP7

S7-300的组态及寻址本章重点：从工程应用的角度，熟悉S7-300系列PLC的功能和特点，了解主要模板的原理、接线和作用，掌握系统硬件组态的方法和寻址。

3.1

S7-300的系统组成简介

S7-300系列的PLC是中型模板式PLC，各种模板（CPU模板、信号模板SM、功能模板FM、通信模板CP、电源模板PS等）及人机界面（HMI），可以根据控制要求进行广泛的组合和扩展。

S7-300PLC的外观结构图

一、S7-300的结构特点

1．采用集成的背板总线（Back-PlaneBus）

2．

采用DIN标准导轨，安装和更换模板方便

3．硬件组态灵活

4．机架扩展方便基于模板化结构设计的S7-300系列PLC如图3-2所示。

1．

采用集成的背板总线（Back-PlaneBus）

S7-300改变了以往模板式PLC采用的总线底板结构，从硬件上省去总线底板和排风扇，而采用了背板总线，即将总线集成在每个模板上，所有的模板通过总线连接器进行级连扩展，使得结构简单。2．

采用DIN标准导轨，安装和更换模板方便

由于省去了总线底板，使得安装各个模板的机架只有DIN标准导轨，可以选择横向或者竖向安装。安装模板时只需要将模板钩在导轨上，转动到位后用螺钉锁紧。有可拆卸式机械编码前连接器，螺钉型或弹簧型接线端子，更换模板时只需要松开安装螺钉，拔下已经接线的前连接器，即可更换。3．

硬件组态灵活

所有的模板都有相同的安装深度，因此信号模板和通信模板可以不受限制地插到SM区的任何一个槽位上，使得硬件组态非常灵活。4．

机架扩展方便

每个机架上最多可安装8个信号模板（SM），当需要的SM超过8个时，可以通过IM365（机架距离最远1米）或者IM360／361（机架距离最远10米），安装扩展机架，每个扩展机架上最多可安装8个信号模板，一个S7-300系统最多可安装3个扩展机架，最多可安装32个信号模板。

S7-300的机架扩展

二、CPU模板1．

标准型CPU（StandardCPUs）系列2．

集成型CPU系列3.紧凑型CPU（CompactCPUs）系列4.故障安全型CPU（Fail-safeCPUs）系列1.标准型CPU模板的主要特性

型号CPU313CPU314CPU315CPU315-2DPCPU316CPU318-2装载存储器（KB）RAM2040809619264EEPROM最大256最大512最大512最大512最大512最大4096工作存储器（KB）RAM12244864128512指令执行时间（μs）位操作0.60.30.30.30.30.1字操作211110.1定点加322220.1浮点加60505050500.6最大数字I／O点数1285121024102410248192最大模拟I／O通道数3264128128128128最大配置1个机架8块模板4个机架32块模板时钟软件时钟硬件实时时钟定时器128128128128128512计数器6464646464512位存储器204820482048204820488192编程语言STEP7块类型组织块OB，功能块FB，功能FC，数据块DB，系统功能块SFB、SFCMPI接口站数最多32个站，最多4个静态和4个动态连接／CPU最多32个站，最多4个静态和8个动态连接／CPU最多32个站最多32个连接／CPU2．

集成型CPU系列集成型CPU为CPU31xIFM系列，目前有两种型号，CPU312IFM和CPU314IFM，是在标准型CPU模板上同时集成了部分I／O点、高速计数器及某些控制功能。①

CPU312IFM的集成功能有：l

10个数字量输入点，24VDC，（其中4个可用于过程中断或集成功能的通道）。l

6个数字量输出点，24VDC，0.5A。l

1个有4个输入端的32位（含符号）高速计数器，计数频率10KHz。l

1个频率测量通道，最高测量频率10KHz，门控时间0.1s、1s、10s。②

CPU314IFM的集成功能有：l

20个数字量输入点，24VDC，（其中4个可用于过程中断或集成功能的通道）。l

4个模拟量输入端，输入值范围：±10V，±20mA。分辨率：11位+符号位。l

16个数字量输出点，24VDC，0.5A。l

1个模拟量输出端，输出值范围：±10V，±20mA。分辨率：11位+符号位。l

1个有4个输入端或者2个各有2个输入端的32位（含符号）高速计数器，计数频率10KHz。l

1个频率测量通道，最高测量频率10KHz，门控时间0.1s、1s、10s。l

开环定位功能，通过1个24V-非对称增量编码器进行位置编码，编码器占用3个数字输入端，计数器（10KHz）脉冲为四倍频。l

PID控制功能。③

紧凑型CPU（CompactCPUs）系列紧凑型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，它们均配置了MMC卡（MicroMemoryCart微存储卡）和9针MPI（MultiPonitInterface多点通信接口），有的还配置了9针DP（DecentralPeripherals分散外围设备）接口，有的则配置了15针PtP(PonittoPoint点对点)接口。CPU31xC系列的PLC的结构图如图3-4所示

CPU31xC的基本特性

基本功能CPU312CCPU313CCPU313C-2DPCPU313C-2PtPCPU314C-2DPCPU314C-2PtPMMC卡√√√√√√MPI接口√√√√√√DP接口

√

√

PtP接口

√

√数字量输入102416162424数字量输出61616161616模拟量输入－4＋1－－4＋14＋1模拟量输出－2－－22高速计数器2个3个3个3个4个4个频率测量10KHz30KHz30KHz30KHz60KHz60KHz定位通道

1个1个④

故障安全型CPU（Fail-safeCPUs）系列故障安全型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，在S7-300系列中主要有CPU315F，CPU317F-2DP，在S7-400系列中有CPU416F。三、信号模板（SM）

1．数字量输入／输出（DI／DO）模板

数字量输入（DI）模板SM321

数字量输出（DO）模板SM3222．模拟量输入／输出（AI／AO）模板

模拟量输入（AI）模板SM331

模拟量输出（AO）模板SM3321．数字量输入／输出（DI／DO）模板

S7-300有多种数字量输入／输出模板。①数字量输入（DI）模板SM321数字量输入模板将来自现场的数字信号电平转换成PLC内部信号电平，经过光电隔离和滤波后，送到输入缓冲区等待CPU采样，采样后的信号状态经过背板总线进入到输入映像区。SM321数字量输入模板技术特性技术特性直流16点输入模板直流32点输入模板交流8点输入模板交流16点输入模板输入点数1632832额定负载电压（V）DC24DC24

负载电压范围（V）20.4～28.820.4～28.8

额定输入电压（V）DC24DC24AC120AC120输入电压“1”范围（V）13～3013～3079～13279～132输入电压“0”范围（V）－3～＋5－3～＋50～200～20输入电压频率（Hz）

47～6347～63隔离（与背板总线）方式光耦合器光耦合器光耦合器光耦合器输入电流“1”信号（mA）77.5621最大允许静态电流（mA）1.51.514典型输入延迟（ms）1.2～4.81.2～4.82525背板总线最大消耗电流mA）25251629功率损耗（W）3.544.14.0直流16点数字量输入模板的端子接线图和框图如图3-5所示。

交流32点数字量输入模板的端子接线图和框图如图3-6所示。

还有带硬件和诊断中断的直流16点数字量输入模板的端子接线图和框图如图3-7所示。②数字量输出（DO）模板SM322数字量输出模板将S7-300内部信号电平转换成现场所需要的外部信号电平，可直接驱动电磁阀线圈／接触器线圈，微型电动机，指示灯等负载。

根据负载回路使用电源的要求，数字量输出模板有：l

直流输出模板（晶体管输出方式）。l

交流输出模板（晶闸管输出方式）。l

交直流两用输出模板（继电器输出方式）。SM322数字量输出模板技术特性

技术特性8点晶体管16点晶体管32点晶体管16点晶闸管32点晶闸管8点继电器16点继电器输出点数816321632816额定电压（V）DC24DC24VDC24AC120AC120AC120AC230与总线隔离方式光耦合器输出组数4888828最大输出电流（A）0.50.50.50.5122短路保护电子保护熔断保护

最大消耗电流（mA）6012020018427540100功率损耗（W）6.84.959252.24.532点数字量晶体管输出模板的端子接线图和框图如图3-8所示。

32点数字量晶闸管输出模板的端子接线图和框图如图3-9所示。

16点数字量继电器输出模板的端子接线图和框图如图3-10所示。

③数字量输入／输出（DI／DO）模板SM323

SM323数字量输入／输出模板是在一块模板上同时具有数字量输入点和数字量输出点，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共地输入端和16个共地输出端，这两种模板的输入／输出特性相同。I／O额定负载电压DC24V，输入电压：“1”信号电平为11～30V，“0”信号电平为－3～＋5V，通过光耦合器与背板总线隔离。在额定输入电压下，输入延迟为1.2～4.8ms。输出具有短路保护功能。8点输入／8点输出的直流模板的端子接线图和框图如图3-11所示。

2．模拟量输入／输出（AI／AO）模板当控制过程含有模拟信号时，采用模拟量输入／输出（AI／AO）模板。①

模拟量输入（AI）模板SM331SM331模板主要由A／D转换器、切换开关、恒流源、补偿电路、光隔离器及逻辑电路组成。它将控制过程中的模拟信号转换为PLC内部处理用的数字信号。其主要功能有：l

分辨率可调，可以从9～15位加符号位。l

A／D转换器采用积分法，4档积分时间2.5、16.7、20和100ms。l测量范围广，电压和电流传感器、热电偶，电阻和电阻式温度计均可作为传感器与之连接。l

具有极限值诊断和中断诊断。常用模拟量输入模板的主要技术特性

技术特性AI8×16AI8×12AI8×RTDAI8×TCAI2×12通道组数44441输入点数88882分辨率15位＋符号9位＋符号12位＋符号14位＋符号15位＋符号15位＋符号9位＋符号12位＋符号14位＋符号测量方式电流电压电流电压电阻器温度计电阻器温度计温度计电流电压电阻器温度计测量范围选择任意任意任意任意任意可编程诊断√√√√√中断诊断可调整可调整可调整可调整可调整极限值监测2通道可调2通道可调8通道可调8通道可调1通道可调隔离方式光电隔离CPU光电隔离CPU负载电压光电隔离CPU负载电压光电隔离CPU光电隔离CPUAI8×12位模拟量输入模板的端子接线图和框图如图3-12所示。

SM331与传感器、变送器的连接方式主要有：与电压型传感器的连接如图3-13所示。与2线变送器的连接如图3-14所示。

与4线变送器连接的端子接线图如图3-15所示。

与热电阻的连接如图3-16所示。

与热电偶的连接如图3-17所示。

②模拟量输出（AO）模板SM332

SM332用于将S7-300的数字信号转换成系统所需要的模拟量信号，控制模拟量调节器或执行机构。SM332目前有4种规格，AO8×12位、AO4×12位、AO2×12位和AO4×16位。其主要功能有：l

分辨率：从12位到15位。l

模拟量输出通道的转换时间和模板的循环时间：每个通道的最大转换时间为0.8～1.5ms，建立时间为0.1～0.5ms。模板的循环时间为所有激活的AO通道的转换时间与建立时间的总和。l

输出的电流和电压范围可调，用参数化软件可以为每个通道设定独立的调节范围。l

具有诊断能力，可将大量的诊断信息送到CPU中。l

具有中断能力，当发生错误时，可将诊断信息和极限中断值传送到CPU中。模拟量输出模板的主要技术特性

技术特性AO8×12AO4×12AO2×12AO4×16通道组数8424输出点数8424分辨率12位12位12位16位输出方式及输出范围选择电压：1～5V0～10V±10V电流：0～20mA4～20mA±20mA电压：1～5V0～10V±10V电流：0～20mA4～20mA±20mA电压：1～5V0～10V±10V电流：0～20mA4～20mA±20mA电压：1～5V0～10V±10V电流：0～20mA4～20mA±20mA转换精度11位+符号位：在1～5V，±10V，4～20mA，±20mA时12位：在0～20mA，0～10V时15位+符号位每通道转换时间最大0.8ms最大1.5ms建立时间（ms）阻性负载0.2感性负载3.3容性负载0.5阻性负载0.1感性负载3.3容性负载0.5阻性负载0.1感性负载3.3容性负载0.5阻性负载0.2感性负载3.2容性负载0.5负载阻抗电压输出1ΚΩ电流输出0.5ΚΩ容性输出1μF感性输出1mH与背板总线隔离光电隔离光电隔离光电隔离光电隔离AI2×12位模拟量输出模板的端子接线图及框图如图3-18所示。

SM332与负载／执行机构的连接：可以输出电压或者电流。在输出电压时，与负载的连接可采用2线回路或4线回路，4线回路的输出精度较高，如图3-19所示。采用2线回路时，S+和S－可以保持开路。在输出电流时，将负载连接到QI及MANA即可。

③模拟量输入／输出（AI／AO）模板SM334

SM334是在一块模板上同时具有模拟量输入／输出功能，目前有两种规格，都是4AI／2AO。一种是输入／输出精度为8位的模板，另一种是是输入／输出精度为12位的模板。输入测量范围是0～10V或0～20mA，输出范围是0～10V或0～20mA。

12位精度的4AI／2AO模板的端子接线图和框图如图3-20所示。

四、功能（FM）模板

单通道高速智能计数器模板FM350-18通道高速智能计数器模板FM350-2快速进给／慢速驱动定位模板FM351电子凸轮控制器FM352步进电动机定位模板FM353伺服电动机定位模板FM354闭环控制模板FM355定位和连续路径控制模板FM357

五、接口（IM）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。主要有3种规格：

1．接口模板IM3652．接口模板IM360／IM3611．接口模板IM365

IM365用于连接中央机架与1个扩展机架，由两块模板组成，一块插入中央机架，通过1米长的连接电缆，将另一块插入扩展机架，在一个扩展机架上最多可安装8块模板。2．接口模板IM360／IM361

当扩展机架超过1个时，将接口模板IM360插入中央机架，在扩展机架中插入接口模板IM361，S7-300系列的最大配置为1个中央机架与3个扩展机架，每个扩展机架最多可安装8块模板，相邻机架的间隔为4厘米到10米。

六、电源（PS）模板PS307电源模板PS307用于将120／230V交流电压转换为24V直流电压，根据输出电流的不同，有3种规格的电源模板可选，2A、5A、10A。

电源模板PS307的结构如图3-27所示。

电源模板PS307的基本电路如图3-28所示。

七、通信处理器（CP）模板

1．CP340通信处理器模板

2．CP341通信处理器模板

3．CP342-2／CP343-2通信处理器模板

4．CP342-5通信处理器模板

5．CP343-1通信处理器模板

6．CP343-1TCP通信处理器模板

7．CP343-5通信处理器模板

1．CP340通信处理器模板

CP340用于建立点对点（PointtoPoint）低速连接，最大传输速率为19.2Kbit／S。有3种通信接口，RS232C（V.24）、20mA（TTY）、RS422／RS485（X.27）。可通过ASCII、3964（R）通信协议及打印机驱动软件，实现与S5系列PLC、S7系列PLC及其它厂商的控制系统，机器人控制器，条形码阅读器，扫描仪等设备的通信连接。

2．CP341通信处理器模板

CP341用于建立点对点（PointtoPoint）的高速连接，最大传输速率为76.8Kbit／S。当CPU没有通信任务时，可通过点对点连接用于高速数据交换。有3种通信接口，RS232C（V.24）、20mA（TTY）、RS422／RS485（X.27）。可通过ASCII、3964（R）、RK512及用户指定的通信协议，实现与S5系列PLC、S7系列PLC及其它厂商的控制系统，机器人控制器，条形码阅读器，扫描仪等设备的通信连接。

3．CP342-2／CP343-2通信处理器模板

CP342-2／CP343-2用于实现S7-300到AS-I接口总线的连接。最多可连接31个AS-I从站，如果选用二进制从站，最多可选址248个二进制元素。具有监测AS-I接口线的电源电压和大量的状态和诊断功能。4．CP342-5通信处理器模板

CP342-5用于实现S7-300到PROFIBUS-DP现场总线的连接，它分担CPU的通信任务并允许进一步的其它连接，为用户提供各种PROFIBUS总线系统服务，可以通过PROFIBUS-DP对系统进行远程组态和远程编程。

当CP342-5作为主站时，可完全自动处理数据传输，允许CP从站或ET200-DP从站连接到S7-300。当CP342-5作为从站时，允许S7-300与其它PROFIBUS主站交换数据。

5．CP343-1通信处理器模板

CP343-1用于实现S7-300到工业以太网总线的连接，它自身具有处理器，在工业以太网上独立处理数据通信并允许进一步连接，完成与编程器、PC机、人机界面装置、S5系列PLC、S7系列PLC的数据通信。6．CP343-1TCP通信处理器模板

CP343-1TCP是使用标准的TCP／IP通信协议，实现S7-300（只限服务器）、S7-400（服务器和客户机）到工业以太网的连接，它自身具有处理器，在工业以太网上独立处理数据通信并允许进一步连接，完成与编程器、PC机、人机界面装置、S5系列PLC、S7系列PLC的数据通信。7．CP343-5通信处理器模板

CP343-5用于实现S7-300到PROFIBUS-FMS现场总线的连接，它分担CPU的通信任务并允许进一步的其它连接，为用户提供各种PROFIBUS总线系统服务，可以通过PROFIBUS-FMS对系统进行远程组态和远程编程。八、Ex输入／输出模板主要用于有爆炸危险的场合，将自动化系统中非本质-安全回路与过程中的本质-安全回路分开。

１．数字量输入模板

2．数字量输出模板

3．模拟量输入模板

4．模拟量输出模板九、测试模板１．

仿真模板SM374

2．

占位模板DM370仿真模板用于在启动和运行时调试程序

占位模板的主要作用是为信号模板保留一个插槽，当用一个信号模板替代占位模板时，则系统的机械布局和地址设置保持不变

十、编程设备PG／PC１．

编程器（PG）

2．

个人计算机（PC机）１．

编程器（PG）

SIEMENS公司为S7-300系列PLC生产的便携式图形编程器主要有：l

PG720，80486DX2／50，16MB，540MBHD。l

PG720C，80486DX2／100，16MB，540MBHD。l

PG740，80486DX4／100，8MB，85MBHD。l

FieldPG，PⅢ700，64MB，14.1″TFT，20GB。2．

个人计算机（PC机）由于SIEMENS公司生产的专用编程器非常昂贵，为减少编程器的投资，目前在不需要用编程器进行实时监控的场合，经常采用能够运行STEP7编程软件的个人计算机（台式PC机或便携式PC机）作为编程器。

为解决编程设备与PLC的通信问题，在PG／PC机内的PCI总线插槽上安装CP5611-MPI卡，或者通过串行通信口连接PC-Adapter，使得编程设备能够与PLC的PROFIBUS接口，MPI接口连接起来。十一、人-机操作界面HM1按钮面板PP7和PP17文本显示器TDI7操作面板OP3、OP7、OP17、OP27、OP37、OP37／Pro

触摸屏TP27、TP37

组态软件SIMATICWinCC

1.按钮面板PP7和PP17按钮面板PP7和PP17是为机床操作而设计的。l

PP7有8个触摸键，4个表面LED，4个数字输入端子，1个MPI或PROFIBUS-DP接口。l

PP17-Ⅰ有16个触摸键，16个表面LED，16个数字输入端子，16个数字输出端子，1个MPI或PROFIBUS-DP接口。lPP17-Ⅱ有32个触摸键，32个表面LED，16个数字输入端子，16个数字输出端子，1个允许输入，1个MPI或PROFIBUS-DP接口。

2.文本显示器TDI7TD17用于显示操作信息，带有背光LCD显示，在它的屏幕上可以显示4行，20字符／每行，或者显示8行，40字符／每行。带有2个接口：一个是TTY／RS232C，另一个是RS422／RS485。128K字节的EPROM。功能有：l

显示过程变量。l

组织和编辑操作信息。l

可装载监控程序。l

每条信息最多可嵌入8个过程值。l

3种在线语言。l

后备／恢复监控软件，可设置口令。

3.操作面板OP3、OP7、OP17、OP27、OP37、OP37／Pro这类操作面板是为机床操作和监控设计的，有两种类型：①

显示文本信息的操作面板OP3、OP7，OP17操作面板OP3、OP7、OP17的功能有：l

显示过程变量。l

操作和故障信息的组织和编辑。l

信息中的日期、时间和变量。l

定义信息优先级。l

采集显示中的过程数据。l

对控制显示功能的软键进行组态。l

有系统键输入字母数字设定点。l

口令保护。l

语言选择。l

OP7和OP17还可以进行配方管理，显示文本信息和触发PLC。②

显示图形信息的操作面板OP27、OP37、OP37／Pro操作面板OP27和OP37的功能有：l

显示过程变量。l

通过用于输入／输出端的OP进行带有极限数值监控的安全过程控制。l

通过OP的转换功能减轻CPU模板的负担。l

进行机床状态评估（根据变量状态作出动态图，显示字符，或改变显示模式）。l

组织和编辑状态和故障信息。l

定义信息级别。l

将带有日期和时间的信息记录存储到信息缓存区。l

信息的硬拷贝，打印和移位记录。l

语言选择。l

口令保护。操作面板OP37／Pro是使用在机床级别中最高级的操作面板。它有奔腾166MHz的CPU，32MB的RAM，2.1GB的硬盘，32个系统键，16个用户定义键（固定定义的K键）和20个用户定义的软键（根据显示而定义的F键）。可以连接打印机和各种PLC。

4.触摸屏TP27、TP37触摸屏是通过触摸在屏幕画面上的按钮即可进行直观操作的装置。它可以对要监控的机器和生产过程进行真实的图形显示。触摸屏TP27、TP37的功能有：l

显示过程变量。l

监控变量域的极限值。l

带有静态元素、曲线、图形和条形图表的过程显示。l

带有信息状态的记录和故障信息的管理。l

定义信息优先级别。l

显示信息、变量和过程中的帮助及信息文本。l

口令保护。l

菜单管理。l

3种在线语言选择。l

TP37可采用内存卡（PCMCIA／Jeida卡）存储组态参数和菜单。l

内置打印机接口。5．组态软件SIMATICWinCC

WinCC是用于过程、机床和工厂的监控及操作的基本系统，适用于所有自动化领域。WinCC具有一组强大的功能模块：l

变量管理器：用于管理内部变量和外部变量。l

图形编辑器：用于可自由组态的监控和操作。l

报警记录编辑器：用于在DIN19-235的基础上获取和存档事件。l

变量记录编辑器：用于压缩和存储被测数值和菜单处理。l

报表编辑器：用于受时间控制和事件驱动的带有可自由组态的项目文件。=3.2

S7-300的硬件组态一、

S7-300的编程元件

1.

输入继电器I2.输出继电器Q

3.辅助继电器M（或称为位存储器）4.外部输入寄存器

PI

5.外部输出寄存器PQ

6.定时器T(共5种)7.计数器C(共3种)8.数据块寄存器DB9.本地数据寄存器L1.输入继电器I输入继电器就是PLC的存储系统中的输入映像寄存器。它的作用是接收来自现场的控制按钮、行程开关及各种传感器等的输入信号。通过输入继电器，将PLC的存储系统中与外部输入端子(输入点)建立起明确对应的连接关系，它的每1位对应1个数字量输入模板的输入端子。输入继电器的状态是在每个扫描周期的输入采样阶段接收到的由现场送来的输入信号的状态（“1”或“0”）。由于S7-300的输入映像寄存器是以字节为单位的寄存器，CPU一般按“字节.位”的编址方式来读取一个输入继电器的状态，也可以按字节（8位）来读取相邻一组8输入个继电器的状态、或者按字（2个字节、16位）及按双字（4个字节、32位）来读取相邻16个或32个输入继电器的状态。实际可使用的输入继电器的数量取决于CPU模板的型号及数字量输入模板的配置。2.输出继电器Q输出继电器就是PLC存储系统中的输出映像寄存器。通过输出继电器，将PLC的存储系统与外部输出端子(输出点)建立起有着明确对应的连接关系。S7-300的输出继电器也是以字节为单位的寄存器，它的每1位对应1个数字量输出点，一般采用“字节.位”的编址方法。也可以按字节（8位）来读取相邻一组8输出个继电器的状态、或者按字（2个字节、16位）及按双字（4个字节、32位）来读取相邻16个或32个输出继电器的状态。输出继电器的状态可以由输入继电器的触点、其它内部器件的触点以及它自己的触点来驱动，即它完全是由编程的方式决定其状态。我们也可以像使用输入继电器触点那样，通过使用输出继电器的触点，无限制的使用输出继电器的状态。

输出继电器与其它内部器件的一个显著不同在于它有一个，且仅有一个实实在在的物理动合触点，用来接通负载。这个动合触点可以是有触点的(继电器输出型)，或者是无触点的(晶体管输出型或双向晶闸管输出型)。实际可使用的输出继电器的数量取决于CPU模板的型号及数字量输出模板的配置。3.辅助继电器M（或称为位存储器）在逻辑运算中，经常需要一些辅助继电器，它的功能与传统的继电器控制线路中的中间继电器相同。辅助继电器与外部没有任何联系，不可能直接驱动任何负载。每个辅助继电器对应着位存储区的一个基本单元，它可以由所有的编程元件的触点(当然包括它自己的触点)来驱动。它的状态同样可以无限制的使用。借助于辅助继电器的编程，可使输入输出之间建立复杂的逻辑关系和联锁关系，以满足不同的控制要求。在S7-300中，有时也称辅助继电器为位存储区的内部标志位（Marker），所以辅助继电器一般以位为单位使用，采用“字节.位”的编址方式，每1位相当1个中间继电器，S7-300的辅助继电器的数量为2048个（256Byte，2048Bit）。辅助继电器也可以字节、字、双字为单位，作存储数据用。4.外部输入寄存器PI

用户程序可以通过外部输入寄存器直接访问输入模板（如接收模拟量输入信号）。外部输入寄存器也可以字节、字、双字为单位使用。5.外部输出寄存器PQ

用户程序可以通过外部输出寄存器直接访问输出模板（如产生模拟量输出信号）。外部输出寄存器也可以字节、字、双字为单位使用。6.定时器T定时器是PLC的重要编程元件，它的作用与继电器控制线路中的时间继电器基本相似，用于实现或监控时间序列。定时器是由位和字组成的复合存储单元，定时器的触点状态用位存储单元表示，字存储单元用于存储定时器的定时时间值。S7-300提供了5种形式的定时器：脉冲定时器SP。扩展定时器SE。接通延时定时器SD。保持型接通延时定时器SS。关断延时定时器SS。S7-300的定时器由时基和定时值组成，定时时间等于时基与定时值（1～999）的乘积，当定时器运行时，定时值不断减1，直至减到0，减到0表示定时时间到，定时器的触点将动作。时基时基的二进制代码分辨率定时范围10ms000.0110ms～9.99s100ms010.1100ms～1min39s900ms1s1011s～16min39s10s111010s～2h46min30s定时器定时值的数据格式在图中的定时值是236s。7.计数器CS7中的计数器用于对RLO的正跳沿计数。计数器也是由位存储器与字存储器组成的复合单元，计数器的触点状态用位存储单元表示，字存储单元用于存储计数器的当前计数值。计数范围为1～999。

计数器的计数方式有3种，递增计数、递减计数和增／减计数。递增计数是从0（或预置的初始值）开始。当计数器的计数值达到上限999时，停止累加。递减计数是从预置的初始值开始，当计数器的计数值达到0时，将不再减小。

在对计数器设定预置值时，累加器1低字中的内容（预置值）作为计数器的初始值被装入计数器的字存储器中，计数器中的计数值，是在初始值的基础上进行增加或减少。计数值的数据格式在图中的计数值为137。8.数据块寄存器DB数据块寄存器用于存储所有数据块的数据，可以同时打开一个共享数据块DB和一个背景数据块DI。可以按字节、字、双字访问数据块寄存器。本地数据寄存器L

本地数据寄存器用于存储逻辑块中使用的临时数据，可以按位、字节、字、双字访问本地数据存储器。二、S7-300的I／O地址组态1.S7-300的插槽地址2.S7-300数字量I／O地址组态3.S7-300模拟量I／O地址组态1.S7-300的插槽地址S7-300的各个模板安装在机架的插槽上，不同的模板在插槽的安装位置是固定的。如果选择了电源模板PS307，必须安装在1号槽位上。CPU模板的安装位置紧挨着电源模板，安装在2号槽位上。用于连接扩展机架的接口模板IM，安装在3号槽位上。各种信号模板SM，安装在4号～11号槽位上。从4号槽位开始，CPU为信号模板分配I／O地址，且根据信号模板的类型递增I／O地址。S7-300的机架扩展2.S7-300数字量I／O地址组态在机架SM区的插槽上安装的数字量I／O模板，可以是数字量输入模板I，也可以是数字量输出模板，CPU可自动识别模板的类型。但是CPU为每个插槽分配的地址范围是固定的。

S7-300默认的数字量地址：

CPU为数字量I／O的每个槽位分配了4个字节（32个I／O点）的地址范围，在实际使用中要根据具体的模板确定实际的地址范围，如果在机架0的4号槽位安装的是8点的数字量输入模板，则实际使用的地址范围为I0.0到I0.7，地址I1.0到I3.7不能使用；如果在机架0的4号槽位安装的是16点的数字量输出模板，则实际使用的地址范围为Q0.0到Q1.7，地址Q2.0到Q3.7不能使用。3.S7-300模拟量I／O地址组态对于在机架的SM区安装的模拟量I／O模板，CPU为每个槽位分配了16个字节（8个模拟量通道）的地址，每个模拟量I／O通道占用一个字地址（2个字节）。

S7-300对模拟量I／O模板默认的地址范围

在实际使用中要根据具体的模板确定实际的地址范围，如果在机架0的4号槽位安装的是4通道的模拟量输入模板，则实际使用的地址范围为PIW256、PIW258、PIW260和PIW262；如果在机架0的4号槽位安装的是2通道的模拟量输出模板，则实际使用的地址范围为PQW256和PQW258。三、S7-300的地址编写方法1.

绝对地址编写方法绝对地址是根据编程元件在存储区的位置，用编程元件的类型、字节地址和位地址来表示，或者用字地址及双字地址表示，使得CPU能够按照绝对地址访问各个编程元件。如I1.2，表示要访问的编程元件的状态是机架0的4号槽位上的数字量输入模板的字节1的第2位的状态信息。2.

符号地址编写方法符号地址是用符号名表示特定的绝对地址。可利用STEP7的符号编辑器（SymbolEditer），建立一个符号名数据库，使程序中的所有指令都可以访问由符号名表示的编程元件。采用符号地址的好处：1.程序的可读性强。2.有益于程序归档。3.有助于故障寻踪。

四、S7-300的机架组态所谓机架组态包含两个问题，一个是各个模板应当安装在哪个槽位上，另一个是合理选择电源模板，使之满足电流和功率的要求。

S7-300模板使用的电源是由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CPU312IFM，则不能超过0.8A。

S7-300CPU机架的组态与S7-300扩展机架的组态非常相似，区别在于扩展机架的2号槽位上不安装CPU模板。

电源模板PS307，必须安装在1号槽位上。CPU模板的安装位置紧挨着电源模板，安装在2号槽位上。用于连接扩展机架的接口模板IM，安装在3号槽位上。各种信号模板SM，安装在4号～11号槽位上。S7-300机架组态举例模板规格数量从背板总线吸取的电流（mA）从电源吸取的电流（mA）功耗（W）CPU模板CPU314110008数字量输入模板SM32116×24VDC225253.5数字量输出模板SM32216×24VDC1801204.9数字量输出模板SM32216×继电器输出11002504.5模拟量输入模板SM3312AI1602001.3模拟量输出模板SM3322AO1601353高速计数器模板FM350-11160404.5所有信号模板和功能模板从背板总线吸取的电流为：25×2＋80＋100＋60＋60＋160=510mA

没有超过CPU314所能提供的最大电流1200mA。所有模板从电源吸取的电流为：1000＋2×25＋120＋250＋200＋135＋40=1795mA所有模板的功耗为:

8＋2×3.5＋4.9＋4.5＋1.3＋3＋4.5=33.2W

通过计算可知,所有模板从背板总线吸取的电流为0.51A,没有超过CPU314所能提供的最大电流1.2A。所有模板从电源吸取的电流为1.795A，在考虑裕量的基础上，应选择PS3075A的电源模板。因为PS3075A的功耗为18W，所以系统的总功耗为33.2＋18=51.2W，在考虑机架的大小时，要考虑到该功耗的散热问题。机架组态根据图中的各个模板的安装位置,系统的I／O地址组态为：I0.0～I1.7，I4.0～I5.7；Q8.0～Q9.7，Q12.0～Q13.7；PIW320，PIW322；PQW336，PQW338。

3.3

S7-300的编程软件STEP71.STEP7D的版本2.STEP7的组成及功能3.STEP7的程序类型4.STEP7的程序结构1．STEP7版本STEP7是在STEP5基础上推出的，为适应不同的应用对象，可选择不同的应用版本。STEP7Micro／DOS，STEP7Micro／WIN：适用于SIMATICS7-200的简单单站应用。STEP7Mini：适用于SIMATICS7-300的简单单站应用。STEP7标准软件包：适用于使用各种功能的SIMATICS7-300／400，SIMATICM7-300／400，SIMATICC7。2.STEP7的组成及功能STEP7标准软件包运行在Windows95／98／2000／NT下，与Windows的图形和面向对象的操作原则相匹配，支持自动控制任务创建过程的各个阶段。

STEP7标准软件包组成

①

SIMATIC管理器用于集中管理一个自动化控制项目，可以方便地浏览SIMATICS7，SIMATICM7，SIMATICC7的所有工具软件和数据，编辑数据所需要的工具在启动SIMATIC管理器时自动调入。②符号编辑器用于定义符号名称、数据类型和注释全局变量，管理所有的共享符号。符号编辑器的功能是：定义符号名称和过程信号的注释（输入／输出），位存储和块。进行功能分类。与其它Windows程序的交换。③硬件组态工具用于对自动化系统进行硬件配置和参数赋值。硬件组态工具的功能是：进行自动化系统的配置，从编程元素目录中选择硬件模板，分配到机架中期望的插槽。对分布式I／O的配置与集中I／O的配置方式相同，同时支持通道专用I／O。进行CPU参数的属性设置，如启动特性和扫描时间可在菜单帮助下调整；支持多次计算；输入的数据存储在CPU的系统数据块中。进行硬件模板的参数设置，可以从屏幕上定义所有模板的可调参数，而不必通过DIP开关设置。当CPU上电时，自动进行硬件模板的参数设置。在更换模板时，无须做另一次参数设置。进行功能模板（FM）和通信处理器（CP）的参数设置，对每个FM和CP模板提供专用的屏幕格式与规则（有专门的软件包），为防止输入错误的数据，在参数设置屏幕中只能输入允许的数据。④通信组态用于定义经MPI连接的自动化组件之间，使用NETPro时间驱动的周期性数据传送，或定义用MPI、PROFIBUS、工业以太网进行的事件驱动数据传送。通信组态工具的功能是：组态的连接和显示。通过MPI进行的由时间驱动的循环数据传送。定义由事件驱动的数据，如：通信链路，从集成块库中选择通信块。用编程语言（如LAD）对所选通信块进行参数设置。⑤硬件诊断用于提供PLC的工作状态概况，快速浏览CPU数据和用户程序在运行中的故障原因。硬件诊断工具的功能是：快速直接读取信息文本。显示模板的一般信息，如模板的定货号，版本号，模板的状态。显示模板的故障，如集中I／O和DP子站的通道故障。用户程序运行中的故障原因。显示循环周期。显示占用和未占用的存储区。MPI的容量和利用率。显示性能数据，如可能的输入／输出点数，位存储器，计数器，定时器和块。⑥编程语言可以使用梯形图（LAD），语句表（STL），功能块图（FBD）编程语言。还可以根据控制任务的需要，选择其它的编程语言和组态工具，如连续功能图CFC，标准控制语言SCL，顺序控制流程图S7-GRAPH，状态图S7-HiGraph，高级语言S7SLC和M7-Pro／C＋＋等。二、STEP7的程序类型

用STEP7编写PLC的控制程序，可以选择3种程序结构：线性编程，分部编程和结构化编程。1．线性编程2．分部编程3.结构化编程1．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，通常为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，它具有简单、直接的结构。由于所有的指令都放置在一个指令块内，所以只有一个程序文件，其软件的管理功能非常简单。这种编程方法适用于由一个人来编写小型控制程序。2．分部编程分部编程是将一项控制任务分解成若干个独立的子任务，如一套设备的控制或者一系列相似工作，每个子任务由一个功能FC完成，而这些功能的运行是靠组织块OB1内的指令来调用的。在进行分部程序设计时，既无数据交换，也无重复利用的代码。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。3.结构化编程结构化编程是指对系统中控制过程和控制要求相近或类似的功