可编程控制器概述

可编程控制器概述第1页/共228页

基本要求：

1．掌握S7-300的组成；

2．掌握S7-300的内部资源；

3．熟悉S7-300的编程软件STEP7；

4．理解S7-300的组态。第2页/共228页

本章内容：

1．S7-300的系统组成结构；

2．S7-300的编程软件STEP7；

3．S7-300的组态。

第3页/共228页

S7-300的编程软件2.2S7-300的组态2.3S7-300的系统组成及内部资源2.1

本章小结

2.4第4页/共228页2.1S7-300的系统组成及内部资源SIMATICS7系列PLC是德国西门子公司于1995年陆续推出的性能价格比较高的PLC系统。第5页/共228页

S7系列PLC是在S5系列基础上研制出来的，SIMATICS7系列包括：微型SIMATICS7-200系列，最小配置为8DI/6DO，可扩展2～7个模块，最大I/O点数为64DI/DO、12AI/4AO；中小型SIMATICS7-300系列（见图2-1），可扩展32个模块；中高档性能的SIMATICS7-400系列，可扩展300多个模块。第6页/共228页

S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。第7页/共228页

2.1.1硬件系统基本结构

S7-300采用模块式结构，由机架和模块组成。第8页/共228页

S7-300主要组成部分有：导轨（RACK）、电源模板（PS）、中央处理单元（CPU）、信号模板（SM）、模板功能（FM），还可加上接口模板（IM）和通信处理器（CP），如图2-1和图2-2所示。第9页/共228页

图2-1S7-300的组成第10页/共228页

1—电源模块（可选）2—后备电池（CPU313以上）3—DC24V连接器4—模式开关5—状态和故障指示灯6—存储器卡（CPU313以上）7—MPI多点接口8—前连接器9—前门图2-2S7-300第11页/共228页

S7-300采用紧凑的、无槽位限制的模块化组合结构，根据应用对象的不同，可选用不同型号和不同数量的模块，并可以将这些模块安装在同一机架（导轨）或多个机架上。第12页/共228页

图2-3

S7-300的结构第13页/共228页

S7-300的电源模块通过电源连接器或导线与CPU模块相连，为CPU模块提供DC24V电源。PS307电源模块还有一些端子可以为信号模块提供24V电源。第14页/共228页

S7-300用背板总线将除电源模块之外的各个模块连接起来。第15页/共228页

图2-4S7-300的扩展结构（CPU314以上）第16页/共228页

S7-300主要组件如表2-1所示。第17页/共228页

部件功能导轨导轨是S7-300的机架电源（PS）电源将电网电压（120/230V）变换为S7-300所需的24VDC工作电压中央处理单元（CPU）中央处理单元用来执行用户程序附件：存储器模块，后备电池接口模块（IM）接口模块是连接两个机架的总线信号模块（SM）（数字量/模拟量）信号模块把不同的过程信号与S7-300相匹配附件：总线连接器，前连接器功能模块（FM）功能模块完成定位、闭环控制等功能通信处理器（CP）通信处理器连接可编程控制器附件：电缆、软件、接口模块表2-1 S7-300主要组件第18页/共228页

1．机架机架是用来安装和固定PLC的各类模块。S7-300的机架是特制的不锈钢或铝制异型板（称为导轨），它的长度有160mm、482mm、530mm、830mm、2

000mm五种，可根据实际需要选择。第19页/共228页

S7-400的机架为各类模块提供支架和电源，并通过背板总线连接各模块。第20页/共228页

S7-400的机架分为以下4种。（1）通用机架UR1/UR2。（2）中央机架CR2/CR3。（3）扩展机架ER1/ER2。（4）UR2-H机架。第21页/共228页

2．电源模块（PS）电源模块用于将120V/230VAC电源或24VDC转换为24V和5VDC电源，供CPU、I/O模块、传感器和执行器使用。它与CPU模块和其他信号模块之间通过电缆连接，而不是通过背板总线连接。第22页/共228页

图2-5PS307电源模块的接线图第23页/共228页

图2-6PS307电源模块的基本电路图第24页/共228页

3．中央处理单元模块（CPU）

SIMATICS7-300/400提供了多种不同性能的CPU模块，以满足用户不同的要求。第25页/共228页

S7-300的CPU模块种类有CPU312IFM、CPU313、CPU314、CPU315、CPU315-2DP等。CPU模块除执行用户程序外，还为S7-300背板总线提供5VDC电源，并通过MPI接口与其他中央处理器或编程装置通信。第26页/共228页

S7-300的编程装置可以是西门子专用的编程器，如PG705、PG720、PG740、PG760等，也可以用通用微机，配以STEP7软件包，与MPI卡和MPI编程电缆构成。第27页/共228页

S7-400的CPU模块种类有CPU412-1、CPU413-1/413-2DP、CPU414-1/414-2DP、CPU416-1等。S7-400的CPU模块都具有实时时钟功能、测试功能，以及内置两个通信接口等特点。第28页/共228页

4．接口模块（IM）接口模块用于多机架配置时连接主机架（或称中央机架，CR）和扩展机架（ER）。

S7-300的接口模块种类有IM360、IM361、IM365等。第29页/共228页

S7-400的接口模块种类有IM460/461-0、IM460/461-1、IM460/461-3、IM460/461-4、IM463-2、IM467/IM467FO等。第30页/共228页

5．信号模块（SM）信号模块是数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块的总称，它们使不同的过程信号电压或电流与PLC内部的信号电平匹配。第31页/共228页

S7-300的信号模块种类有：数字量输入模块SM321和数字量输出模块SM322，数字量输入/输出模块SM323、模拟量输入模块SM331、模拟量输出模块SM332、模拟量输入/输出模块SM334和SM335。第32页/共228页

模拟量输入模块可以输入热电阻、热电偶、4～20mADC和0～10VDC等多种不同类型和不同量程的模拟信号。第33页/共228页

每个信号模块都配有自编码的螺紧型前连接器，外部过程信号可方便地连在信号模块的前连接器上。第34页/共228页

S7-400的信号模块种类有：数字量输入模块SM421和数字量输出模块SM422，模拟量输入模块SM431和模拟量输出模块SM432。第35页/共228页

6．功能模块（FM）

功能模块主要用于实时性强、存储计数量较大的过程信号处理任务。第36页/共228页

S7-300的功能模块有：计数器模块FM350-1/2和CM35、快速/慢速进给驱动位置控制模块FM351、电子凸轮控制器模块FM352、步进电动机定位模块FM353、伺服电动机定位模块FM354、定位和连续路径控制模块FM357-2、第37页/共228页

步进电动机功率驱动器模块FMSTEPDRIVE、超声波位置解码器模块FM338、闭环控制模块FM355和FM355-2/2C/2S、称重模块SIWAREXU/M和智能位控制模块SINUMERIKFM-NC等。第38页/共228页

S7-400的功能模块有：计数器模块FM450-1、快速/慢速进给驱动位置控制模块FM451、电子凸轮控制器模块FM452、步进电动机和伺服电动机定位模块FM453、闭环控制模块FM455、应用模块FM458-1DP和S5智能I/O模块等。第39页/共228页

7．通信处理器模块（CP）通信处理器模块是一种智能模块，它用于PLC之间、PLC与计算机和其他智能设备之间的通信，可以将PLC接入PROFIBUSDP、AS-i和工业以太网，或用于实现点对点通信等。第40页/共228页

通信处理器可以减轻CPU处理通信的负担，并减少用户对通信的编程工作。第41页/共228页

S7-300有多种用途的通信处理器模块，如CP340、CP342-5DP、CP343-FMS等，其中既有为装置进行点对点通信设计的模块，也有为PLC上网到西门子的低速现场总线网SINECL2和高速SINECH1网而设计的网络接口模块。第42页/共228页

常用的通信处理器包括：PROFIBUS-DP处理器、PROFIBUS-FMS处理器和工业以太网处理器。第43页/共228页

2.1.2CPU模块

PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用。第44页/共228页

每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存储用户程序和数据，以扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入指定的寄存器中，同时，诊断电源与PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。第45页/共228页

进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。第46页/共228页

与通用计算机一样，PLC中的CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据总线、控制总线及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。第47页/共228页

它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。第48页/共228页

CPU的控制器控制CPU的工作，由它读取指令、解释指令并执行指令。第49页/共228页

CPU模块的外部表现就是它的工作状态的显示、接口及设定或控制开关。第50页/共228页

S7-300的CPU模块集成了过程控制功能，用于执行用户程序。第51页/共228页

S7-300有CPU312IFM、CPU313、CPU314、CPU314IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等多种不同的中央处理单元可供选择。第52页/共228页

S7-300CPU的分类如下。（1）紧凑型CPU（2）标准型CPU（3）户外型CPU（4）高端CPU（5）故障安全型CPU第53页/共228页

1．CPU模块的性能概述第54页/共228页

SIMATICS7-300CPU312IFMCPU313CPU314CPU315CPU315-2DP存放程序和数据的RAM，（内置）6KB/典型2K语句

1语句=3Byte（典型）12KB/典型4K语句

1语句=3Byte（典型）24KB/典型8K语句

1语句=3Byte（典型）48KB/典型16K语句

1语句=3Byte（典型）48KB/典型16K语句

1语句=3Byte（典型）表2-2 S7-300的CPU的技术参数第55页/共228页续表SIMATICS7-300CPU312IFMCPU313CPU314CPU315CPU315-2DP每1K二进制语句执行时间0.6ms0.6ms0.3ms0.3ms0.3ms位存储器10242048204820482048计数器3264646464定时器64128128128128第56页/共228页续表SIMATICS7-300数字量输入/输出（主机）144/16128/0512/01024/01024/0可自由编址模拟量输入/输出（最多）323264128128可自由编址第57页/共228页续表SIMATICS7-300操作员接口系统■■■■■通信口MPI接口MPI接口MPI接口MPI接口MPI接口网络SINECL2/L2-DPSINECL2/L2-DPSINECL2/L2-DPSINECL2/L2-DPSINECL2/L2-DP实时时钟——内置内置内置第58页/共228页

注：■=适用/可用

—=不可安装/未安装第59页/共228页

（1）CPU312IFM模块。（2）CPU313模块。（3）CPU314模块。（4）CPU314IFM模块。（5）CPU315/CPU315-2DP模块。（6）CPU316-2DP模块。第60页/共228页

2．CPU模块的面板

S7-300CPU模块的面板上有状态和故障指示LED、模式选择开关和通信接口等（见图2-7）。第61页/共228页

大多数CPU还有后备电池盒，存储器卡插座可以插入多达数兆字节的FlashEPROM微存储器卡（简称为MMC），用于断电后程序和数据的保存。第62页/共228页

图2-7CPU313的面板第63页/共228页

（1）状态与故障指示灯LED。（2）CPU运行模式的选择。（3）微存储卡（MMC）。（4）电池盒。（5）通信接口。（6）电源接线端子。第64页/共228页

图2-8S7-300的浮动参考电位第65页/共228页

3．CPU模块的测试和诊断故障功能

S7-300的中央处理单元提供了测试和诊断故障功能，通过编程装置和STEP7软件可以查看这些相应内容。第66页/共228页

CPU模块的测试功能包括状态变量、强制变量、状态块三种。编程器在程序执行过程中可显示信号状态，可改变与用户程序无关的变量，输出存储器堆栈中的内容。第67页/共228页

“状态变量”测试功能用于监视用户程序执行过程中所选定的过程变量的数值。第68页/共228页

“状态块”测试功能与“状态变量”测试功能的作用类似，只是监视的对象不同。“强制变量”测试功能可以给所选定的过程变量强制赋值，强制改变用户程序的执行条件。第69页/共228页

4．CPU单元的参数设置（1）时钟存储器。第70页/共228页

图2-9时钟存储器的设置第71页/共228页

（2）循环中断参数。第72页/共228页

图2-10循环中断参数设置第73页/共228页

（3）最长循环时间。第74页/共228页

图2-11最长循环时间的设置第75页/共228页

（4）MPI参数。第76页/共228页

图2-12MPI参数的设置第77页/共228页

2.1.3输入/输出模块输入/输出模块统称为信号模块，包括数字量（或称开关量）输入模块、数字量输出模块、数字量输入/输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和模拟量输入/输出模块。第78页/共228页

1．数字量模块（1）数字量输入模块SM321。第79页/共228页

图2-13数字量直流输入模块第80页/共228页

图2-14数字量交流输入模块第81页/共228页表2-3 数字量输入模块SM321的技术特性SM321模块直流16点输入模块直流32点输入模块交流16点输入模块交流8点输入模块输入点数1632168额定负载电压L+24VDC24VDC——负载电压范围20.4V～28.8V20.4V～28.8V——额定输入电压24VDC24VDC120VAC120V/230VAC额定输入电压“1”范围13V～30V13V～30V79V～132V79V～264V第82页/共228页

SM321模块直流16点输入模块直流32点输入模块交流16点输入模块交流8点输入模块额定输入电压“0”范围−3V～5V−3V～5V0～20V0～40V输入电压频率——47Hz～63Hz47Hz～63Hz与背板总线隔离方式光耦光耦光耦光耦输入电流（“1”信号）7mA7.5mA6mA6.5mA/11mA最大允许静态电流15mA15mA1mA2mA续表第83页/共228页续表SM321模块直流16点输入模块直流32点输入模块交流16点输入模块交流8点输入模块典型输入延迟时间1.2mA～4.8mA1.2mA～4.8mA25mA25mA消耗背板总线最大电流25mA25mA16mA29mA消耗L+最大电流1mA———功率损耗3.5mA4W4.1W4.9W第84页/共228页

（2）数字量输出模块SM322。第85页/共228页

图2-15数字量晶体管输出模块第86页/共228页

图2-16数字量可控硅输出模块第87页/共228页

图2-17数字量继电器输出模块第88页/共228页表2-4 数字量输出模块SM322的技术特性SM322模块16点晶体管32点晶体管16点可控硅8点晶体管8点可控硅8点继电器16点继电器输出点数16321688816额定电压24VDC24VDC120VDC24VDC120V/230VAC——额定电压范围20.4V～

28.8VDC20.4V～

28.8VDC93V～

132VAC20.4V～

28.8VDC93V～

264VAC——第89页/共228页续表SM322模块16点晶体管32点晶体管16点可控硅8点晶体管8点可控硅8点继电器16点继电器与总线隔离方式光耦光耦光耦光耦光耦光耦光耦最大输出电流“1”

信号0.5A0.5A0.5A2A1A——“0”

信号0.5mA0.5mA0.5mA0.5mA2mA——第90页/共228页续表SM322模块16点晶体管32点晶体管16点可控硅8点晶体管8点可控硅8点继电器16点继电器最小输出电流

（“1”信号）5mA5mA5mA5mA10mA——触点开关容量—————2A2A第91页/共228页续表SM322模块16点晶体管32点晶体管16点可控硅8点晶体管8点可控硅8点继电器16点继电器触点开

关频率阻性

负载100Hz100Hz100Hz100Hz10Hz2Hz2Hz感性

负载0.5Hz0.5Hz0.5Hz0.5Hz0.5Hz0.5Hz0.5Hz灯负载100Hz100Hz100Hz100Hz1Hz2Hz2Hz第92页/共228页

SM322模块16点晶体管32点晶体管16点可控硅8点晶体管8点可控硅8点继电器16点继电器触点使用寿命—————106次106次短路保护电子保护电子保护熔断保护电子保护熔断保护——诊断——红色LED

指示—红色LED

指示——续表第93页/共228页续表SM322模块16点晶体管32点晶体管16点可控硅8点晶体管8点可控硅8点继电器16点继电器电流

消耗总线从L+120mA200mA3mA60mA2mA——功率损耗4.9mA5W9W6.8W8.6W2.2W4.5mA第94页/共228页

（3）数字量I/O模块SM323。（4）仿真模块SM374。（5）占位模块DM370。第95页/共228页

2．模拟量模块生产过程中有大量连续变化的模拟量需要用PLC来测量或控制。第96页/共228页

有的是非电量，如：温度、压力、流量、液位、物体的成分（例如气体中的含氧量）、频率等；有的是强电电量，如：发电动机组的电流、电压、有功功率和无功功率、功率因数等。第97页/共228页

（1）模拟量值的表示方法。第98页/共228页表2-5 模拟量输入模块的模拟量值与模拟量的对应关系范围双极性单极性百分比

（%）十进制十六

进制

（H）±5V

（V）±10V

（V）±20mA

（mA）百分比

（%）十进制十六

进制

（H）0～10V

（V）0～20

（mA）4～20

（mA）第99页/共228页续表双极性单极性上溢出118.51532

7677FFF5.92611.85223.70118.51532

7677FFF11.85223.7022.96超出

范围117.58932

5117EFF5.87911.75923.52117.58932

5117EFF11.75923.5222.81第100页/共228页续表范围双极性单极性百分比

（%）十进制十六

进制

（H）±5V

（V）±10V

（V）±20mA

（mA）百分比

（%）十进制十六

进制

（H）0～10V

（V）0～20

（mA）4～20

（mA）第101页/共228页续表双极性单极性正常

范围100.00027

6486C0051020100.00027

6486C00102020000000000004−100.000−27

6489

400−5−10−20第102页/共228页续表双极性单极性低于

范围−117.593−32

5128

100−5.879−11.759−23.52−17.593−4

864ED00−3.521.185下溢出−118.519−32

7688

000−5.926−11.851−23.70第103页/共228页

（2）模拟量输入模块SM331。第104页/共228页

图2-18模拟输入模块第105页/共228页

图2-19输入模块与传感器的连接第106页/共228页

图2-20输入模块与2线变送器电流输入的连接第107页/共228页

图2-21输入模块与4线变送器电流输入的连接第108页/共228页

图2-22热电阻（如Ptl00）与输入模块的4线连接回路示意图第109页/共228页

（3）模拟量输出模块SM332。第110页/共228页

图2-23模拟输出模块（与负载连接）第111页/共228页

（4）模拟量输入/输出（AI/AO）模块SM334/335。第112页/共228页表2-6 SM334的通道地址通道地址输入通道0模块的起始输入通道1模块的起始+2Byte的地址偏移量输入通道2模块的起始+4Byte的地址偏移量输入通道3模块的起始+6Byte的地址偏移量输出通道0模块的起始输出通道1模块的起始+2Byte的地址偏移量第113页/共228页

图2-24PS30710A模块端子接线图第114页/共228页表2-7 S7-300模块的电流耗量和功率损耗

（24VDC负载电源）模块从背板吸取电流（最大值）从电源吸取的电流（不带负载运行）功率损耗

（正常运行）仿真模块SM37416×I/O80mA—0.35W继电器输出模块SM3228×24VDC/0.5A40mA75mA2.2W数字量输出模块SM32216×24VDC/0.5A70mA100mA4.9W数字量输出模块SM3228×24VDC/2A40mA55mA6.8W第115页/共228页续表模块从背板吸取电流（最大值）从电源吸取的电流（不带负载运行）功率损耗

（正常运行）模拟量输入模块SM3318×12位60mA200mA1.3W模拟量输入模块SM3312×12位60mA200mA1.3W模拟量输出模块SM3324×12位60mA240mA3W模拟量输出模块SM3322×12位60mA240mA3W模拟量I/O模块SM3344入/2出×8位40mA100mA2.6W第116页/共228页

表2-8 S7-300模块的电流耗量和功率损耗（120/230VAC负载电源）模块从S7-300背板总线吸取的电流（最大值）功率损耗（正常运行）SM321，数字量输入8×120/230VAC22mA4.8WSM321，数字量输入16×120VAC3mA4.0WSM322，数字量输入8×120/230VAC200mA9.0WSM322，数字量输入8×120VAC200mA9.0W第117页/共228页

表2-9 S7-300各模块的电流耗量和功率损耗模块从S7-300背板总线吸取的电流（最大值）从24V负载电源吸取的

电流（不带负载运行）功率损耗（正常运行）CPU312IFM0.8A0.8A9WCPU3131.2A1A8WCPU3141.2A1A8W接口模块IM360350mA—2W第118页/共228页续表模块从S7-300背板总线吸取的电流（最大值）从24V负载电源吸取的

电流（不带负载运行）功率损耗（正常运行）接口模块IM3610.8A0.5A5W接口模块IM3651.2A—0.5W数字量输入模块SM32116×24VDC25mA1mA3.5W第119页/共228页

2.1.4分布式I/O

西门子公司的ET200是基于PROFIBUS-DP现场总线的分布式I/O。第120页/共228页

PROFIBUS是为全集成自动化定制的开放的现场总线系统，它将现场设备连接到控制装置，并保证在各个部件之间的高速通信，从I/O传送信号到PLC的CPU模块只需ms级的时间。第121页/共228页

ET200可作为PROFIBUS-DP网络系统的从站，由于ET200只需要很小的空间，能使用体积更小的控制柜。集成的连接器代替了过去繁杂的电缆连接，加快了安装过程，紧凑的结构使成本大幅度降低。第122页/共228页

ET200能在非常严酷的环境（如：酷热、严寒、强压、潮湿或多粉尘）中使用。能提供连接光纤PROFIBUS网络的接口，不需再采用费用昂贵的抗电磁干扰措施。第123页/共228页

1．ET200集成的功能

（1）电动机起动器。（2）变频器和阀门控制。（3）智能传感器。第124页/共228页

（4）分布式智能。（5）安全技术。（6）功能模块。第125页/共228页

2．ET200的分类（1）ET200B。（2）ET200eco。（3）ET200is。（4）ET200L。

第126页/共228页

（5）ET200M。（6）ET200R。（7）ET200S。（8）ET200X。第127页/共228页

2.1.5内部资源第128页/共228页

图2-25S7-300CPU的内部资源第129页/共228页

1．装载存储区载存储区是一个可编程模块，它包括建立在编程设备上的装载对象（逻辑块、数据块和其他信息）。装载存储区可能是CPU模块中的部分RAM、内置的EEPROM或选用的可拆卸FlashEPROM第130页/共228页

2．工作存储区工作存储区占用CPU模块中的部分RAM，它是集成的高速存取的RAM存储器，用于存储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。第131页/共228页

为了保证程序执行的快速性和不过多地占用工作存储器，只有与程序执行有关的块被装入工作存储区。第132页/共228页

3．系统存储区系统存储区为不能扩展的RAM，是CPU为用户程序提供的存储器组件，被划分为若干个地址区域，分别用于存放不同的操作数据。第133页/共228页

例如，输入过程映像、输出过程映像、位存储器、定时器和计数器、块堆栈（B堆栈）、中断堆栈（I堆栈）和诊断缓冲区等。第134页/共228页

系统存储区可通过指令在相应的地址区内对数据直接进行寻址。第135页/共228页

（1）输入/输出（I/Q）过程映像表。（2）内部存储器标志位（M）存储器区。（3）定时器（T）存储器区。（4）计数器（C）存储器区。（5）数据块。（6）诊断缓冲区。第136页/共228页

4．外设I/O存储区与累加器（ACCUx）（1）外设I/O存储区。（2）累加器（ACCUx）。第137页/共228页

5．状态字寄存器状态字（见图2-26）是一个16位的寄存器，用于存储CPU执行指令的状态。状态字中的某些位用于决定某些指令是否执行和以什么样的方式执行，执行指令时可能改变状态字中的某些位，用位逻辑指令和字逻辑指令可以访问和检测它们。第138页/共228页

图2-26状态字的位第139页/共228页

（1）。（2）RLO。（3）STA。（4）OR。（5）OV。（6）OS。（7）CC1和CC0。第140页/共228页

表2-10 算术运算后的CC1和CC0CC1CC0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整数相加下溢出（负数绝对值过大）正数、负数绝对值过小01结果＜0乘法下溢出；加减法上溢出（正数过大）负数绝对值过大10结果＞0乘除法上溢出；加减法下溢出正数上溢出11—除法或MOD指令的除数为0非法的浮点数第141页/共228页

表2-11 指令执行后的CC1和CC0CC1CC0比较指令移位和循环移位指令字逻辑指令00累加器2=累加器1移出位为0结果为001累加器2<累加器1——10累加器2>累加器1—结果不为011非法的浮点数移出位为1—第142页/共228页

（8）BR。（9）保留。第143页/共228页

6．系统存储器区域划分及其功能

DB和DI地址寄存器分别用来保存打开的“共享”数据块（DB）和“背景”数据块（DI）的编号。第144页/共228页

表2-12 存储区及其功能区域名称区域功能访问区域的单元标识符最大地址范围输入过程映像存储区（I）在循环扫描的开始，操作系统从过程中读入输入信号存入本区域，供程序使用输入位I0～65535.7输入字节IB0～65535输入字IW0～65534输入双字ID0～65532第145页/共228页续表区域名称区域功能访问区域的单元标识符最大地址范围输出过程映像存储区（Q）在循环扫描期间，程序运算得到的输出值存入本区域。循环扫描的末尾，操作系统从中读出输出值并将其传送至输出模块输出位Q0～65535.7输出字节QB0～65535输出字QW0～65534输出双字QD0～65532第146页/共228页续表区域名称区域功能访问区域的单元标识符最大地址范围位存储器（M）本区域提供的存储器用于存储在程序中运算的中间结果存储器位M0～255.7存储器字节MB0～255存储器字MW0～254存储器双字MD0～252第147页/共228页续表区域名称区域功能访问区域的单元标识符最大地址范围外部输入（PI）外部输出（PQ）通过本区域，用户程序能够直接访问输入和输出模块（即外部输入和外部输出）外部输入字节PIB0～65535外部输入字PIW0～65534外部输入双字PID0～65532第148页/共228页续表区域名称区域功能访问区域的单元标识符最大地址范围外部输入（PI）外部输出（PQ）通过本区域，用户程序能够直接访问输入和输出模块（即外部输入和外部输出）外部输出字节PQB0～65535外部输出字PQW0～65534外部输出双字PQD0～65532第149页/共228页续表区域名称区域功能访问区域的单元标识符最大地址范围定时器（T）定时器指令访问本区域可得到定时剩余时间定时器（T）T0～255计数器（C）计数器指令访问本区域可得到当前计数器值计数器（C）C0～255第150页/共228页续表区域名称区域功能访问区域的单元标识符最大地址范围数据块（DB）本区域包含所有数据块的数据。如果需要同时打开两个不同的数据块，则可用“OPNDB”打开一个，用“OPNDI”打开另一个。用指令LDBWi和LDIWi进一步确定被访问数据块中的具体数据。在用“OPNDI”指令打开一个数据时，打开的是与功能块（FBs）和系统功能块（SFBs）相关联的背景数据块用“OPNDB”打开数据块：数据位DBX0～65535.7数据字节DBB0～65535数据字DBW0～65534数据双字DBD0～65532第151页/共228页续表区域名称区域功能访问区域的单元标识符最大地址范围数据块（DB）本区域包含所有数据块的数据。如果需要同时打开两个不同的数据块，则可用“OPNDB”打开一个，用“OPNDI”打开另一个。用指令LDBWi和LDIWi进一步确定被访问数据块中的具体数据。在用“OPNDI”指令打开一个数据时，打开的是与功能块（FBs）和系统功能块（SFBs）相关联的背景数据块用“OPNDI”打开数据块：数据位DIX0～65535.7数据字节DIB0～65535数据字DIW0～65534数据双字DID0～65532第152页/共228页续表区域名称区域功能访问区域的单元标识符最大地址范围本地数据（L）本区域存放逻辑块（OB、FB或FC）中使用的临时数据，也称为动态本地数据。一般用作中间暂存器。当逻辑块结束时，数据丢失，因为这些数据是存储在本地数据堆栈（L堆栈）中的临时本地数据位L0～65535.7临时本地数据字节LB0～65535临时本地数据字LW0～65534临时本地数据双字LD0～65532第153页/共228页2.2S7-300的编程软件

PLC程序既有生产厂家提供的系统程序，又有用户自己开发的应用程序。系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息转换进行必要的公共处理；用户程序由用户按控制要求设计。第154页/共228页

使用基本的STEP7软件包便可对S7-300进行编程，并能以简单，用户友好的方式利用S7-300的全部功能。该工程软件还包含自动化项目中所有阶段（从项目组态到调试、测试以及服务）的功能。第155页/共228页

STEP7的用户程序结构简单清晰，即通过一个主程序调用子程序或中断程序，还可以通过数据块进行变量的初始化设置。第156页/共228页

用户可以用语句表（STL）、梯形图（LD）和功能块图（FBD）编程，不同的编程语言编制的程序可以相互转换，可以用符号表来定义程序中使用的变量地址对应的符号，例如指定符号“起动按钮”对应于地址I0.0，使程序便于设计和理解。第157页/共228页

STEP7程序结构如图2-27所示。第158页/共228页

图2-27STEP7程序结构第159页/共228页

2.2.1STEP7概述

SIMATICS7-300的软件STEP7与硬件一样简洁、方便、易用。这种编程软件基于用标准工具STEP7软件来实现SIMATIC工业软件的功能，并能应用所有新的S7硬件的优势。第160页/共228页

（1）按照IEC1131－3标准。（2）相同用户接口的统一。第161页/共228页

（3）原有程序和新程序可一起使用。（4）丰富的软件工具箱。第162页/共228页

STEP7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包。它是SIMATIC工业软件的组成部分。第163页/共228页

图2-28STEP7标准软件包第164页/共228页

1．SIMATIC管理器第165页/共228页

图2-29SIMATIC管理器第166页/共228页

图2-30SIMATIC管理器第167页/共228页

2．符号编辑器使用SymbolEditor（符号编辑器），可以管理所有的共享符号。第168页/共228页

它具有以下功能：（1）为过程信号（输入/输出）、位存储和块设定符号名和注释；（2）分类功能；（3）从/向其他的Windows程序导入/导出。第169页/共228页

使用这个工具生成的符号表可供其他所有工具使用。因而，一个符号特性的任何变化都能自动被其他工具识别。第170页/共228页

3．诊断硬件这些功能可以向用户提供可编程控制器的状态概况。这个概况中可以显示符号，指示模板是否有故障。双击故障模板，可以显示有关故障的详细信息。信息的范围视各个模板而定。第171页/共228页

（1）显示关于模板的一般信息（如：定货号、版本、名称）以及模板状态（如：故障）。（2）显示中央I/O和分布式从站的模板信息（如：通道故障）。第172页/共228页

（3）显示来自诊断缓存区的报文对于CPU，还可显示以下附加信息：

①用户程序处理过程中的故障原因；②显示循环时间（最长的、最短的和最近一次的）。第173页/共228页

③MPI的通信可能性及负载；④显示性能数据（可能的输入/输出、位存储、计数器、定时器和块的数量）。第174页/共228页

4．编程语言在STEP7中，有几种编程语言可以用来编程。第175页/共228页

可以用标准语言梯形图（LAD）、语句表（STL）或功能块图（FBD）创建S7程序。在实际使用时，用户必须决定使用哪种语言。第176页/共228页

用于S7-300的编程语言梯形逻辑图、语句表和功能块图都集成在一个标准软件包中。第177页/共228页

图2-31STEP7三种编程语言第178页/共228页

表2-13 STEP7编程语言编程语言用户类应用语句表（STL）愿意用类似于机器码语言编程的用户程序在运行时间和存储空间要求上最优梯形图（LAD）习惯电路图的用户编写逻辑控制程序功能图（FBD）熟悉布尔代数逻辑图的用户编写逻辑控制程序SCL（结构控制语言）可选软件包用高级语言，如PASCAL或C语言编程的用户数据处理任务程序第179页/共228页续表编程语言用户类应用S7Graph（顺序控制）可选软件包有技术背景，没有PLC编程经验的用户适用于顺序过程的描述S7HiGraph（状态图形）可选软件包有技术背景，没有PLC编程经验的用户适用于异步非顺序过程的描述CFC（连续功能图）可选软件包有技术背景，没有PLC编程经验的用户适用于连续过程的描述第180页/共228页

2.2.2STEP7的程序类型和结构

STEP7为设计程序提供三种编程方法（见图2-32）。基于这些方法，可以选择最适合程序设计方法。线性化编程第181页/共228页

图2-32STEP7的三种编程方法第182页/共228页

模块化编程结构化编程第183页/共228页

2.2.3STEP7的数据类型数据类型决定了以什么方式或格式理解或访问存储区中的数据。第184页/共228页

在STEP7中，数据类型分为以下三大类。①基本数据类型：定义不超过32位的数据②复式数据类型：定义超过32位或由其他数据类型组成的数据③参数类型：定义传给FB块和FC块的参数第185页/共228页

其中基本数据类型有确定的位数：布尔数据类型（BOOL）——1位字节（BYTE）——8位双字（DWORD）——32位第186页/共228页

2.2.4STEP7的指令结构指令是程序的最小独立单位，用户程序是由若干条顺序排列的指令构成的。第187页/共228页

1．指令的组成（1）语句指令。（2）梯形逻辑指令。第188页/共228页

2．操作数（1）标识符及表示参数。（2）操作数的表示法。第189页/共228页

图2-33以字节单元为基准标记存储器存储单元第190页/共228页

3．寻址

S7有四种寻址方式：立即寻址、直接寻址、存储器间接寻址和寄存器间接寻址。第191页/共228页

（1）立即寻址。（2）直接寻址（3）存储器间接寻址。（4）寄存器间接寻址。第192页/共228页

位3～18（范围0～65535）：被寻址字节的字节编号位0～2（范围0～7）：被寻址位的位编号图2-34存储器间接寻址的指针格式第193页/共228页

位31=0表明是区域内寄存器间接寻址；若位=1表明是区域间寄存器间接寻址位24、25和26（rrr）：区域标识位3至18（bbbbbbbbbbbbbbbb）：被寻址位的字节编号（范围0～65

535）位0至2（×××）：被寻址的位编号（范围0～7）图2-35寄存器间接寻址的指针格式第194页/共228页

表2-14 地址指针区域标识位含义区域标识符存储区位26、25和24的二进制内容PI/O，外设I/O000I输入过程暂存区001Q输出过程暂存区010M位存储区011DBX共享数据块100DIX背景数据块101L本地数据111第195页/共228页2.3S7-300的组态

组态是指在站窗口中对机架、模块、分布式I/O（DP）机架、以及接口子模块等进行排列。使用组态表表示机架，就像实际的机架一样，可在其中插入特定数目的模块。第196页/共228页

在组态表中，STEP7自动给每个模块分配一个地址。如果站中的CPU可自由寻址（意思是可为模块的每个通道自由分配一个地址，而与其插槽无关），那么，你可改变站中模块的地址。第197页/共228页

可将你的组态任意多次复制给其他STEP7项目，并进行必要的修改，然后将其下载到一个或多个现有的设备中去。第198页/共228页

在可编程控制器启动时，CPU将比较STEP7中创建的预置组态与设备的实际组态。从而可立即识别出它们之间的差异，并报告。第199页/共228页

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