《西門子S7-300400PLC技術(shù)與應(yīng)用》課件 第1-4章 可編程邏輯控制器概述 -S7-300400的線性編程

27六月2025第1章

可編程邏輯控制器概述PLC的工作原理PLC的基礎(chǔ)知識PLC的性能指標(biāo)27六月20251.1PLC的基礎(chǔ)知識

1.1.1PLC的產(chǎn)生1.1.2PLC的發(fā)展1.1.3PLC的特點1.1.4PLC的應(yīng)用領(lǐng)域27六月20251.1.1PLC的產(chǎn)生

在可編程控制器誕生前，人們把各種繼電器、定時器、接觸器及其觸點按一定的邏輯關(guān)系連接起來，組成繼電-接觸器控制系統(tǒng)，來控制各種機械設(shè)備。

由于其結(jié)構(gòu)簡單，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因此被廣泛使用，在工業(yè)控制領(lǐng)域一直占有主導(dǎo)地位。27六月20251.1.1PLC的產(chǎn)生

但隨著工業(yè)的發(fā)展，繼電-接觸器控制系統(tǒng)自動化水平有限，其存在的問題也日益顯現(xiàn)，主要包括：機械觸點，系統(tǒng)運行可靠性差；工藝流程改變時要改變大量的硬件接線，耗費許多人力、物力和時間；功能局限性大；體積大、耗能多；設(shè)計開發(fā)周期、運行維護成本、產(chǎn)品調(diào)整能力等方面的問題越來越不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。。。。27六月2025因為繼電器邏輯電路配線復(fù)雜20世紀(jì)60年代末現(xiàn)代制造業(yè)為適應(yīng)市場需求、提高競爭力，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本、高質(zhì)量的產(chǎn)品，要求生產(chǎn)設(shè)備的控制系統(tǒng)必須具備更靈活、更可靠、功能更齊全、響應(yīng)速度更快等特點。

隨著微處理器技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）應(yīng)運而生。

自第一臺PLC問世以來，PLC技術(shù)發(fā)展十分迅速，特別是近年來，PLC在處理速度、控制功能、通信能力及控制領(lǐng)域等方面都有了新的突破。它將傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制技術(shù)和現(xiàn)代計算機信息處理技術(shù)的優(yōu)點有機結(jié)合起來，成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最廣的控制設(shè)備之一，已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要支柱。27六月20251968年,美國通用汽車公司（GeneralMotorsCorporation，GM）為適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要公開招標(biāo)，要求用一種新的控制裝置取代繼電控制裝置以改善生產(chǎn)力。1.1.1PLC的產(chǎn)生27六月2025十項技術(shù)指標(biāo)：(1）編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序；(2）維護方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；(3）可靠性高于繼電-接觸器控制系統(tǒng)；(4）體積小于繼電-接觸器控制系統(tǒng)；(5）成本可與繼電-接觸器控制系統(tǒng)競爭；(6）數(shù)據(jù)可以直接送入計算機；(7）輸入可為交流115V電壓（美國標(biāo)準(zhǔn)系列電壓值）；(8）輸出可為交流115V、2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥、接觸器等；(9）通用性強、易于擴展；(10）能儲存程序，用戶存儲器容量大于4KB。1.1.1PLC的產(chǎn)生27六月20251.1.1PLC的產(chǎn)生1969年,美國數(shù)字設(shè)備公司（DigitalEquipmentCorporation，DEC）根據(jù)GM公司招標(biāo)的技術(shù)要求，成功研制出世界上第一臺可編程控制器PDP—14，它具有邏輯運算、定時、計算功能，稱為PLC（ProgrammableLogicController）。美國Modicon公司開發(fā)出可編程控制器084；1971年日本研制出日本第一臺可編程控制器DSC—8；1973年西歐等國也研制出他們的第一臺可編程序控制器；我國從1974年開始可編程序控制器的研制，1977年開始投入工業(yè)應(yīng)用。27六月20251.1.1PLC的產(chǎn)生

早期可編程控制器采用存儲程序指令完成順序控制而設(shè)計，僅具有邏輯運算、計時、記數(shù)等順序控制功能，用于開關(guān)量的控制，通常稱為PLC（ProgrammableLogicController）。20世紀(jì)70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，功能增強，不在局限于當(dāng)初的邏輯運算，因此稱為PC（ProgrammableController）。但為與個人計算機PC（personalcomputer）重復(fù)，為加以區(qū)別，仍簡稱PLC。27六月20251.1.1PLC的產(chǎn)生

國際電工委員會（InternationalElectricalCommittee，IEC）在1987年2月頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案（第三稿）中對PLC作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算，順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴展其功能的原則設(shè)計?！?7六月20251.1.2PLC的發(fā)展目前，PLC產(chǎn)品按地域分為三大流派：美國、歐洲和日本。美國是PLC生產(chǎn)大國，著名的PLC制造商有：AB（RockwellAllen-Bradley）公司通用電氣（GeneralElectricCompany，GE）公司莫迪康（Modicon）公司德州儀器(TexasInstruments，TI)公司西屋（WestinghouseElectricCorporation）公司等27六月20251.1.2PLC的發(fā)展德國的西門子（SIEMENS）公司，法國的斯耐德（Schneider）公司都是歐洲著名的PLC制造商。日本的PLC在小型機領(lǐng)域頗具盛名，日本有許多PLC制造商，如：三菱（MITSUBISHI）、歐姆龍(OMRON)、松下電工（MatsushitaElectric）、富士（FUJI）、日立（HITACHI）、東芝(TOSHIBA)等。27六月20251.1.2PLC的發(fā)展（1）產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展

大型化是指大中型PLC向大容量、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，使之能與計算機組成集成控制系統(tǒng)，對大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制。現(xiàn)已有I/O點數(shù)達14336點的超大型PLC，使用微處理器，多CPU并行工作。

小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟的超小型微型PLC，最小配置的I/O點數(shù)為8～16點，以適應(yīng)單機及小型自動控制的需要。27六月20251.1.2PLC的發(fā)展（2）向高性能、高速度、大容量發(fā)展

PLC的掃描速度是衡量PLC性能的一個重要指標(biāo)。為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲容量。目前，有的PLC的掃描速度可達0.1ms/k步左右。在存儲容量方面，有的PLC最高可達幾十兆字節(jié)。

27六月20251.1.2PLC的發(fā)展（3）向模塊智能化發(fā)展

分級控制、分布控制是增強PLC控制功能、提高處理速度的一個有效手段。智能I/O模塊是以微處理器和存儲器為基礎(chǔ)的功能部件，它們可獨立于主機CPU工作，分擔(dān)主CPU的處理任務(wù)，主機CPU可隨時訪問智能模塊，修改控制參數(shù)，這樣有利于提高PLC的控制速度和效率，簡化設(shè)計、編程工作量，提高動作可靠性、實時性，滿足復(fù)雜控制的要求。

為滿足各種控制系統(tǒng)的要求，目前已開發(fā)出許多功能模塊，如高速計數(shù)模塊、模擬量調(diào)節(jié)（PID控制）、運動控制（步進、伺服、凸輪控制等）、遠程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。27六月20251.1.2PLC的發(fā)展（4）向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展加強PLC的聯(lián)網(wǎng)能力是實現(xiàn)分布式控制、適應(yīng)工業(yè)自動化控制和計算機集成制造系統(tǒng)發(fā)展需要的。PLC的聯(lián)網(wǎng)與通信主要包括PLC與PLC之間、PLC與計算機之間，以及PLC與遠程I/O之間的信息交換。隨著PLC和其他工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu)成大型控制系統(tǒng)以及現(xiàn)場總線的發(fā)展，PLC將向網(wǎng)絡(luò)化和通信的簡便化方向發(fā)展。27六月20251.1.2PLC的發(fā)展（5）向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展

生產(chǎn)過程自動化要求在不斷提高，PLC的能力也在不斷增強，過去那種不開放的、各品牌自成一體的結(jié)構(gòu)顯然不適合，為提高兼容性，在通信協(xié)議、總線結(jié)構(gòu)、編程語言等方面需要一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。國際電工委員會為此制定了國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61131。該標(biāo)準(zhǔn)由總則、設(shè)備性能和測試、編程語言、用戶手冊、通信、模糊控制的編程、可編程序控制器的應(yīng)用和實施指導(dǎo)等八部分和兩個技術(shù)報告組成。幾乎所有的PLC生產(chǎn)廠家都表示支持IEC61131，并開始向該標(biāo)準(zhǔn)靠攏。27六月20251.1.3PLC的特點（1）可靠性高，抗干擾能力強（2）功能完善

（3）控制程序可變，硬件配置方便（4）編程簡單，設(shè)計施工周期短，調(diào)試、維修方便

（5）體積小，重量輕，能耗低27六月2025PLC的分類按I/O點數(shù)，PLC可分為小型、中型、大型等。I/O點數(shù)為256點以下的為小型PLC，其中，I/O點數(shù)小于64點的為超小型或微型PLC。I/O點數(shù)為256點以上、2048點以下的為中型PLC。

I/O點數(shù)為2048以上的為大型PLC，其中，I/O點數(shù)超過8192點的為超大型PLC。27六月2025PLC的分類按結(jié)構(gòu)形式，PLC可分為整體式、模塊式、緊湊式等。整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低等特點。27六月2025PLC的分類按結(jié)構(gòu)形式，PLC可分為整體式、模塊式、緊湊式等。模塊式PLC是將PLC各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。27六月2025PLC的分類按結(jié)構(gòu)形式，PLC可分為整體式、模塊式、緊湊式等。緊湊式PLC則是各種單元、CPU自成模塊，但不安裝基板，各單元一層一層地疊裝，它結(jié)合整體式結(jié)構(gòu)緊湊和模塊式獨立靈活的特點。27六月2025PLC的分類按功能，PLC可分為低檔、中檔、高檔等。低檔PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。中檔PLC具有低檔PLC功能外，增加模擬量輸入/輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還增設(shè)中斷、PID控制等功能。高檔PLC具有中檔機功能外，增加帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)運算、制表及表格傳送等。高檔PLC機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能。27六月20251.1.4PLC的應(yīng)用領(lǐng)域（1）開關(guān)量的邏輯控制（2）模擬量控制（3）運動控制（4）過程控制（5）數(shù)據(jù)處理（6）通信聯(lián)網(wǎng)27六月20251.12PLC的工作原理

PLC采用了“循環(huán)掃描”的工作方式，每一次掃描所用的時間稱為掃描周期。一個掃描周期一般包括初始化處理、系統(tǒng)自診斷、通信與外設(shè)服務(wù)、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。1.2PLC的工作原理（1）初始化處理（2）系統(tǒng)自診斷（3）通信與外設(shè)服務(wù)（含中斷服務(wù)）（4）輸入采樣

（5）程序執(zhí)行

（6）輸出刷新27六月20251.3PLC的性能指標(biāo)

（1）存儲容量（2）輸入/輸出（I/O）點數(shù)（3）掃描速度（4）指令的功能與數(shù)量（5）內(nèi)部元件的種類與數(shù)量（6）特殊功能單元（7）可擴展能力27六月20251.4習(xí)題

1、PLC有什么特點？2、PLC可以應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？3、什么是掃描周期？簡述PLC循環(huán)掃描的工作過程。4、PLC的性能指標(biāo)有哪些？27六月2025第2章S7-300/400理論基礎(chǔ)德國西門子（SIEMENS）公司是世界上研制和生產(chǎn)PLC的主要廠家，歷史悠久，技術(shù)雄厚，產(chǎn)品線覆蓋廣泛。S7系列PLC是在S5系列基礎(chǔ)上研制的，有S7-200、S7-300、S7-400、S7-1200、S7-1500等系列。27六月2025S7-200是集成、緊湊式小型PLC，一般適用于I/O點數(shù)為100點左右的單機設(shè)備或小型應(yīng)用系統(tǒng)。2013.10.1宣布淘汰，2017.10.1產(chǎn)品取消，替代產(chǎn)品為S7-1200。S7-300是模塊式中型PLC，一般適用于I/O點數(shù)為1000點左右的集中或分布式的中小型控制系統(tǒng)，它能滿足中等性能要求的應(yīng)用，各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。27六月2025S7-400PLC是模塊式大型PLC，一般適用于I/O點數(shù)為10000點左右的自動化控制系統(tǒng)，它是中、高檔性能的PLC。S7-1500是近年來開發(fā)的新型PLC，亦采用模塊化結(jié)構(gòu)，采用多種創(chuàng)新技術(shù)，各種功能皆具有可擴展性。、本書主要針對S7-300/400系列進行介紹。27六月202527六月2025第2章

S7-300/400理論基礎(chǔ)S7-300/400硬件基礎(chǔ)S7-300/400軟件基礎(chǔ)27六月2025模塊式PLC。硬件主要由電源模塊（PS）、中央處理單元模塊（CPU）、信號模塊（SM）、通信模塊（CP）、功能模塊（FM）、接口模塊（IM）以及機架（Rack）等組成。2.1S7-300/400硬件基礎(chǔ)27六月2025各個模塊安裝在機架上，S7-300背板總線集成在各個模塊上，S7-400背板總線集成在機架上，通過將總線連接器插在模塊機殼的背后，使背板總線聯(lián)成一體。2.1.1電源模塊電源模塊（PowerSupply，PS）將電源電壓轉(zhuǎn)換為DC5V、DC24V等工作電壓，為CPU、其它模塊和外圍電路甚至是負(fù)載提供可靠的電源。27六月202527六月20252.1.1.1S7-300電源模塊

S7-300系列PLC的電源模塊如圖2.3所示，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為24V直流電壓，輸出電流有2A、5A、10A三種。27六月2025S7-300系列PLC電源模塊有4種型號：PS305/2A、PS307/2A、PS307/5A、PS307/10A。表2.1中，“6ES7305-1BA80-0AA0”等為訂貨號。27六月2025（b）PS307/2A電源模塊方框圖如圖所示。模塊的輸入和輸出之間有可靠的隔離。模塊上的LED用來指示電源的狀態(tài)。輸出正常時，綠色LED亮；輸出過載時，LED閃爍。輸出電流大于13A時，電壓跌落，跌落后自動恢復(fù)。輸出短路時，輸出電壓消失，電路消失后，電壓自動恢復(fù)。（a）PS305/2AS7-300電源模塊外形如圖2.5所示。電源模塊安裝在DIN導(dǎo)軌上的插槽1，緊靠CPU或擴展機架的IM361的左側(cè)，用電源連接器與CPU或擴展機架的IM361連接。為CPU模塊、輸入/輸出模塊等提供DC24V電源。27六月2025（b）PS307/2A（a）PS305/2A2.1.2中央處理單元（CPU）模塊中央處理單元（CentralProcessingUnit，CPU）是控制系統(tǒng)的核心，用于存儲和處理用戶程序和數(shù)據(jù)，控制輸入、輸出，并能診斷電源、PLC工作狀態(tài)及編程的語法錯誤。27六月20252.1.2.1S7-300CPU模塊

S7-300系列PLC的CPU模塊從CPU312到CPU319有20多種型號。27六月2025①表示CPU序號，序號越高其功能越強。②表示CPU的類型：C表示緊湊型，T表示技術(shù)功能性，F(xiàn)表示故障安全型。③表示CPU所具的通信接口數(shù)。④表示通信接口類型，DP表示PROFIBUSDP接口，PN表示PROFINET接口，PtP表示點對點接口。

27六月202527六月2025CPU內(nèi)的元件封裝在一個塑料機殼內(nèi)，面板上有模式選擇開關(guān)、通信接口和各種狀態(tài)和故障指示的LED。存儲器插槽內(nèi)可插入數(shù)兆字節(jié)的微存儲卡（MicroMemoryCard，MMC），用于程序和數(shù)據(jù)的保存。不同CPU的面板略有不同。27六月2025模式選擇開關(guān)通常有以下幾個擋位：（1）RUN運行擋位：CPU執(zhí)行、讀出用戶程序，但不能修改用戶程序。（2）STOP停止擋位：不執(zhí)行用戶程序，可以讀出和修改用戶程序。（3）MRES清除存儲器擋位：位置不能保持。將開關(guān)從STOP擋扳到MRES位置，可復(fù)位存儲器，使CPU回到初始狀態(tài)。27六月2025復(fù)位存儲器時按以下順序進行操作：PLC通電后，將模式選擇開關(guān)從STOP擋扳到MRES擋，STOPLED熄滅1s，亮1s，再熄滅1s后保持亮。松開開關(guān)，使它回到STOP擋位。3s內(nèi)又扳到MRES擋，STOPLED以2Hz的頻率至少閃動3s，表示正在執(zhí)行復(fù)位，最后STOPLED一直亮，復(fù)位結(jié)束，可以松開模式選擇開關(guān)。一些老式的CPU用鑰匙開關(guān)來選擇操作模式，它還有一種RUN-P模式，允許在運行時讀出和修改程序。仿真軟件PLCSIM的仿真CPU也有RUN-P模式，某些監(jiān)控功能只能在RUN-P模式進行。27六月2025CPU模塊面板上常見狀態(tài)與故障指示有：（1）SF：系統(tǒng)出錯/故障顯示，紅色。CPU硬件故障或軟件錯誤時亮。（2）BF-BATF：電池故障，紅色。電池電壓低或沒有電池時亮。（3）DC5V：+5V電源指示，綠色。5V電源正常時亮。（4）FRCE：強制，黃色。至少有一個I/O被強制時亮。（5）RUN：運行方式，綠色。CPU處于RUN狀態(tài)時亮；重新啟動時以2Hz的頻率閃爍；HOLD（單步、斷點）狀態(tài)時以0.5Hz的頻率閃亮。（6）STOP：停止方式，黃色。CPU處在STOP，HOLD狀態(tài)或重新啟動時常亮。（7）BF-BUSF：總線錯誤，紅色。總線出現(xiàn)錯誤時亮。27六月2025信號模塊（SignalModel，SM）用于信號的輸入和輸出。按照信號的特性，信號模塊分為數(shù)字量模塊和模擬量模塊，主要有：數(shù)字量輸入模塊（DI）數(shù)字量輸出模塊（DO）數(shù)字量輸入/數(shù)字量輸出模塊（DI/DO）模擬量輸入模塊（AI）模擬量輸出模塊（AO）模擬量輸入/輸出模塊（AI/AO）27六月20252.1.3信號模塊

數(shù)字量輸入模塊用來實現(xiàn)PLC與數(shù)字量信號的連接。模塊接收現(xiàn)場輸入電器的開關(guān)量輸入信號，進行光電隔離，并通過電平轉(zhuǎn)換將開關(guān)量輸入信號轉(zhuǎn)換成CPU所需的信號電平，送入PLC。27六月20252.1.3.1數(shù)字量輸入/輸出模塊

按輸入點數(shù)分：8、16、32、64點四種。按不同的點數(shù)分組隔離，通過隔離可以避免故障模塊對其他正常模塊造成的影響。27六月2025按輸入電壓分：直流輸入（DC24V、DC24~48V、DC48~125V）交流輸入（AC120V和AC120/230V）。數(shù)字量輸入模塊

按連接形式與信號電源提供方式分：匯點輸入（Sinking，也稱漏形輸入或負(fù)端公用輸入）源輸入（Sourcing，也稱源形輸入或正端公用輸入）匯點/源混用輸入（Sinking/Sourcing）三種。模塊選型時，需注意輸入信號與輸入模塊之間的匹配。27六月2025數(shù)字量輸入模塊

數(shù)字量輸出模塊用于把PLC內(nèi)部的信號進行光電隔離、電平轉(zhuǎn)換，并通過功率放大器輸出，去控制現(xiàn)場的執(zhí)行電器。可連接燈、電磁閥、接觸器、小功率電機和電機啟動器等。27六月2025數(shù)字量輸出模塊

數(shù)字量輸出模塊按點數(shù)亦可分為8、16、32、64點四種。數(shù)字量輸出模塊按驅(qū)動形式可以分為：繼電器輸出：輸出電流大，可達3～5A，可驅(qū)動交直流負(fù)載，適應(yīng)性強，但動作速度慢，約10～12ms，工作頻率低。晶體管（或場效應(yīng)管）輸出：驅(qū)動直流負(fù)載，動作速度快，小于2ms，工作頻率高，可達20KHz，但輸出電流小于1A，帶載能力不強。雙向晶閘管輸出：可驅(qū)動交直流負(fù)載，且輸出電流大，動作速度快，工作頻率高。27六月2025數(shù)字量輸出模塊

圖2.17數(shù)字量輸入模塊的內(nèi)部電路和外部接線圖27六月2025數(shù)字量輸出模塊

數(shù)字量數(shù)字量輸入/數(shù)字量輸出模塊則同時具有數(shù)字量的輸入模塊和輸出模塊的功能。輸入、輸出的額定電壓為24V。27六月2025數(shù)字量輸入/輸出模塊

27六月20252.1.3.2模擬量輸入/輸出模塊模擬量輸入模塊用來實現(xiàn)PLC與模擬量信號的連接。它將來自外電路電壓傳感器、電流傳感器、熱電偶、電阻和熱電阻等的模擬信號，通過A/D轉(zhuǎn)換，變成CPU所需的數(shù)字信號，送入PLC。27六月2025SM331是S7-300的模擬量輸入模塊。由多路開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、光電隔離元件、內(nèi)部電源和邏輯電路組成。各通道的模擬量由多路開關(guān)按順序依次切換，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換和結(jié)構(gòu)的存儲傳送。27六月2025通道的轉(zhuǎn)換時間由基本轉(zhuǎn)換時間和模塊的電阻測試和斷線監(jiān)控時間組成，大多數(shù)模塊采用積分轉(zhuǎn)換法，積分時間直接影響轉(zhuǎn)換時間，可以在編程軟件STEP7中設(shè)置積分時間。這里的掃描時間是指模擬量模塊對所有被激活的模擬量輸入通道進行轉(zhuǎn)換和處理的時間總和。27六月2025量程卡模擬量模塊用量程卡來切換不同類型的輸入信號和輸入電路。27六月2025量程卡安裝在模擬量輸入模塊的側(cè)面，每兩個通道為一組，共用一個量程卡，8個通道，對應(yīng)“A”、“B”、“C”、“D”4種。量程卡插入輸入模塊后，如果量程卡上的標(biāo)記D與輸入模塊上的標(biāo)記相對，則量程卡被設(shè)置在D位置。模塊出廠時，量程卡預(yù)設(shè)在B位置。量程卡表2.5為量程卡的四種量程內(nèi)容，用STEP7設(shè)置量程時可以看到該量程對應(yīng)的量程卡的位置。將傳感器與模塊連接前，按需要設(shè)置量程卡，使之適合測量類型和范圍，否則將會損壞模擬量輸入模塊。27六月2025按照是否帶有電氣隔離，模擬量輸入模塊分為電氣隔離模擬量輸入模塊和非隔離模擬量輸入模塊。傳感器也可分為電氣隔離傳感器和非隔離傳感器。傳感器與模擬量輸入模塊的連接情況如下：（1）電氣隔離模擬量輸入模塊（2）非隔離模擬量輸入模塊（3）連接電氣隔離傳感器（4）連接非隔離傳感器27六月2025模擬量輸入/輸出模塊中模擬量對應(yīng)的數(shù)字稱為模擬值。模擬值用16位二進制補碼（整數(shù)）來表示。最髙位（第15位）為符號位，正數(shù)的符號位為0，負(fù)數(shù)的符號位為1。模擬量模塊的模擬值位數(shù)（即轉(zhuǎn)換精度）可以設(shè)置為9~15位（與模塊的型號有關(guān)，不包栝符號位），如果模擬值的精度小于15位，則模擬值左移，使其最高位（符號位）在16位字的最高位，第15位模擬值左移后未使用的低位則填入0，這種處理方法稱為“左對齊”。設(shè)模擬值的精度為12位加符號位，未使用的低位（第0~2位）為0，相當(dāng)于實際的模擬值被乘以8。27六月2025量程卡模擬值SM331模擬量輸入模塊的模擬值表2.6給出了模擬量輸入模塊的模擬值與模擬量之間的對應(yīng)關(guān)系。其中，雙極性模擬量量程的上、下限（±100%)分別對應(yīng)于模擬值27648和-27648；單極性模擬量量程的上、下限（100%和0)分別對應(yīng)于模擬值27648和0。27六月2025根據(jù)模擬量輸入模塊的輸出值計算對應(yīng)物理量時，應(yīng)考慮變送器的輸入/輸出量程和模擬量輸入模塊的量程，找出被測物理量與A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字之間的比例關(guān)系。例2-1：某溫度變送器的量程為-100℃~500℃，輸出信號為4~20mA，某模擬量輸入模塊將0~20mA的電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字0~27648，設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為N，求以0.1℃為單位的溫度值。解：如圖所示，單位0.1℃的溫度值-1000~5000對應(yīng)了數(shù)字量5530~27648，根據(jù)比例關(guān)系，得到圖。見下頁27六月202527六月202527六月2025模擬量輸出模塊將PLC的數(shù)字信號通過D/A轉(zhuǎn)換，變成外部控制所需的模擬量信號，用于連接模擬量執(zhí)行器，對其進行調(diào)節(jié)和控制。

模擬量輸出模塊SM332是S7-300的模擬量輸出模塊。模塊將CPU送給它的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為成比例的電流信號或電壓信號，對執(zhí)行機構(gòu)進行調(diào)節(jié)或控制，其主要組成部分是D/A轉(zhuǎn)換器（DAC）。27六月2025

模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊為負(fù)載和執(zhí)行器提供電流和電壓，模擬信號應(yīng)使用屏蔽電纜或雙絞線電纜來傳送。電纜線QV和S+，MANA和S-應(yīng)分別絞接在一起，這樣可以減輕干擾的影響，應(yīng)將電纜兩端的屏蔽層接地。27六月2025如果電纜兩端有電位差，將會在屏蔽層中產(chǎn)生等電動勢連接電流，干擾傳輸?shù)哪M信號。在這種情況下應(yīng)將電纜屏蔽層一點接地。27六月2025對于帶隔離的模擬量輸出模塊，在CPU的M端和測量電路的參考點MANA之間沒有電氣連接。如果MANA點和CPU的M端子之間有電位差EISO，必須選用隔離型的模擬量輸出模塊。在MANA端子和CPU的M端子之間使用一根等電位連接導(dǎo)線，可以使EISO不超過允許值。27六月2025模擬量信號模塊27六月2025模擬量輸入/輸出模塊是將模擬量輸入和輸出集成在一起，用于連接模擬量傳感器和執(zhí)行器。SM334/SM335是S7-300的模擬量輸入/輸出模塊。2.1.4通信模塊

通信模塊又稱通信處理器（CommunicationProcessor，CP），提供CPU和用戶程序所需的通信服務(wù)。PLC通過通信模塊建立網(wǎng)絡(luò)之間的物理連接，通信模塊負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)連接并通過網(wǎng)絡(luò)進行通信。27六月2025根據(jù)所支持的通信協(xié)議和服務(wù)類型，通信模塊主要分為:通信處理模塊高速通信處理模塊現(xiàn)場總線鏈接模塊以太網(wǎng)鏈接模塊

不同的PLC通信模塊支持不同的通信協(xié)議和服務(wù)，通信模塊選型時主要根據(jù)實際應(yīng)用中所需的通信協(xié)議和服務(wù)進行選擇。27六月202527六月2025復(fù)習(xí)導(dǎo)入S7-300系列PLC硬件基礎(chǔ)電源模塊CPU模塊信號模塊通信模塊27六月20252.1.5功能模塊

功能模塊（FunctionModule，F(xiàn)M）可以實現(xiàn)某些特殊功能，如高速計數(shù)、定位控制、閉環(huán)控制等。27六月20252.1.5功能模塊

（1）計數(shù)器模塊模塊的計數(shù)器均為0~32位或31位加減計數(shù)器，可以判斷脈沖的方向。模塊給編碼器供電。當(dāng)達到比較值時，通過集成的數(shù)字量輸出響應(yīng)信號，或通過背板總線向CPU發(fā)出中斷?？梢?倍頻和4倍頻計數(shù)，4倍頻是指在兩個互差90°的A、B相信號的上升沿、下降沿都計數(shù)。通過集成的數(shù)字量輸入直接接收啟動、停止計數(shù)器等數(shù)字量信號。27六月2025（2）位置控制與位置檢測模塊位置控制與位置檢測模塊在運動控制中實現(xiàn)設(shè)備的定位。該模塊向編碼器供電，可以用編碼器來測量位置（如果是使用步進電機的位置控制系統(tǒng)，一般不需要位置測量）。模塊控制步進電機或伺服電機的功率驅(qū)動器完成定位任務(wù)，用模塊的數(shù)字量輸出點來控制電機的快速進給、慢速進給和運動方向等。使用時，通過CPU或組態(tài)軟件設(shè)定目標(biāo)位置和運行速度，設(shè)置的數(shù)據(jù)存儲到模塊中。CPU向模塊傳送接口數(shù)據(jù)，將控制電機快速進給、慢速進給、順時針或逆時針等數(shù)字量分配到模塊的各個通道，并順序控制啟動、停止等定位操作。定位過程中，模塊根據(jù)與目標(biāo)的距離，確定快速進給還是慢速進給，定位完成后給CPU發(fā)出一個信號，完成定位。模塊的定位功能獨立于用戶程序。27六月2025（3）閉環(huán)控制模塊閉環(huán)控制模塊可用于實現(xiàn)溫度、壓力和流量等模擬量的閉環(huán)控制。S7-300/400有多種閉環(huán)控制模塊，它們有多個閉環(huán)控制通道，有自優(yōu)化溫度控制算法和PID算法。有的可以使用模糊控制器。CPU有故障或CPU停止運行時，控制器可以獨立地繼續(xù)控制。27六月202527六月20252.1.6接口模塊接口模塊（InterfaceModule，IM）用于連接中央機架（CentralRack，CR）和擴展機架（ExpansionRack，ER），對CPU機架進行擴展。接口模塊必須是發(fā)送IM和接收IM配對使用。通過接口模塊，可以配置多層S7自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)由中央控制器和擴展單元機架組成。各個機架通過接口模塊互相連接，使用面板上的DIP開關(guān)設(shè)置安裝的機架號。不同類型的接口模塊決定了擴展機架的個數(shù)、最大擴展距離以及擴展機架上安裝的模塊數(shù)量。27六月2025圖2.27為S7-300系列的的三種接口模塊IM360、IM361、IM365，其主要技術(shù)參數(shù)見表2.9。27六月202527六月202527六月2025如圖2.27所示，IM360和M361配對使用，最多可擴展3個機架。IM360與IM361、IM361與IM361之間可以傳送P（I/O）總線和K（通信）總線。所以，擴展機架上的模塊安裝沒有限制，但每個接口模塊需單獨供電。IM365單獨使用，只能配置一個擴展機架。IM365接口模塊只能傳送P（I/O）總線，不能傳送K（通信）總線，所以在擴展機架上只能安裝信號模塊不能安裝需要K總線的模塊，如FM和CP模塊。接口模塊可以傳送電源，在擴展機架上IM365不需要單獨供電。27六月20252.1.7機架機架（Rack）用于安裝和連接PLC的所有模塊。圖2.28為S7-300系列PLC的機架，是一種特制不銹鋼異形導(dǎo)軌，符合德國DIN標(biāo)準(zhǔn)。各模塊安裝在導(dǎo)軌上，并用螺釘固定。背板總線集成在模塊上，通過模塊背面的總線連接器將各模塊逐個連接，機架上沒有背板總線。除了電源、CPU和接口模塊外，每個機架上最多安裝8個信號模塊和功能模塊。每個模塊占用一個槽。27六月2025S7-300系列PLC的機架按功能分為中央機架CR和擴展機架ER。一個S7-300站最多可以使用一個中央機架和3個擴展機架，通過接口模塊（IM）進行連接，將背板總線從上一個機架擴展到下一個機架。27六月2025在機架上，S7-300數(shù)字量信號模塊的系統(tǒng)默認(rèn)地址如下：從0號機架的4號槽位開始，每個槽位占用4個字節(jié)（等于32個I/O點），每個數(shù)字量I/O點占用其中的1位。每個機架上最多安裝8個信號模塊或功能模塊。如:0號機架4號槽位上的安裝一個16點的數(shù)字量輸入信號模塊，則其默認(rèn)地址為I0.0～I0.7、I1.0～I1.7；0號機架5號槽位上安裝一個32點的數(shù)字量輸入模塊，則其地址為I4.0～I4.7、I5.0～I5.7、I6.0～I6.7、I7.0～I7.7；0號機架6號槽位上安裝一個32點的數(shù)字量輸出模塊，則其地址為Q8.0～Q8.7、Q9.0～Q9.7、Q10.0～Q10.7、Q11.0～Q11.7。27六月2025S7-300系列PLC的機架按長度不同，有160mm、482mm、530mm、830mm、2000mm五種，使用時可根據(jù)實際需要進行選擇，也可以切割成任意尺寸進行安裝。27六月20252.2S7-300/400軟件基礎(chǔ)2.2.1PLC編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn)國際電工委員會（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）成立于1906年，它是世界上成立最早的國際性電工標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)，負(fù)責(zé)有關(guān)電氣工程和電子工程領(lǐng)域中的國際標(biāo)準(zhǔn)化工作。IEC61131是IEC制定的關(guān)于PLC的標(biāo)準(zhǔn)，包括通用信息、設(shè)備要求與測試要求、編程語言、用戶指南和通信服務(wù)規(guī)范等五部分。其第三部分IEC61131-3是關(guān)于編程語言的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了PLC的編程語言及其基本元素。27六月2025由于IEC61131-3自動化編程語言的諸多優(yōu)點，它已成為自動化領(lǐng)域擁有廣泛應(yīng)用基礎(chǔ)的國際標(biāo)準(zhǔn)。目前，已有越來越多的世界著名PLC制造商提供符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，例如西門子、羅克威爾、ABB、施耐德、GE、三菱、富士等。IEC61131-3國際標(biāo)準(zhǔn)分為公用元素和編程語言兩部分。公用元素部分規(guī)范了數(shù)據(jù)類型與變量、程序組織單元、軟件模型等。27六月2025編程語言部分則描述了5種編程語言：（1）指令表（InstructionList，IL）：語言語義的定義，這里只定義了20種基本操作。西門子稱為語句表STL。（2）結(jié)構(gòu)文本（StructruedText，ST）：西門子稱為結(jié)構(gòu)化控制語言SCL。（3）梯形圖（LadderDiagram，LD）：西門子稱為LAD。（4）功能塊圖（FunctionBlockDiagram，F(xiàn)BD）（5）順序功能圖（SequentialFunctionChart，SFC）：對應(yīng)于西門子的S7Graph。27六月20252.2.2S7-300/400的編程語言1、梯形圖LAD梯形圖（Ladder，LAD）語言是在繼電-接觸器控制系統(tǒng)的電氣原理圖基礎(chǔ)上演變而來的一種圖形編程語言。直觀易懂，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適合數(shù)字量邏輯控制。27六月2025可以看出，PLC梯形圖與繼電-接觸器控制電氣原理圖元器件符號有一定的對應(yīng)關(guān)系，如圖2.31所示。27六月20251、梯形圖LAD梯形圖由觸點、線圈或指令框組成。觸點代表邏輯輸入條件，如外部的開關(guān)、按鈕、傳感器和內(nèi)部條件等輸入信號。線圈代表邏輯運算的結(jié)果，常用來控制外部的輸出信號（如指示燈、交流接觸器和電磁閥等）和內(nèi)部的標(biāo)志位等。指令框用來表示定時器、計數(shù)器和或數(shù)學(xué)運算等功能指令。27六月20251、梯形圖LAD梯形圖左、右的垂直線稱為左右母線，梯形圖從左母線開始，經(jīng)過觸點和線圈，終止于右母線。可以把左母線看作是提供能量的母線。觸點閉合可以使能量流過到下一個元件；觸點斷開將阻止能量流過，這種能量流稱為能流。梯形圖中，每個輸出元素可以構(gòu)成一個梯級，每個梯級由一個或多個支路組成，但右邊的元件只能是輸出元件且只能有一個。每個梯形圖由一個或多個梯級組成。27六月20251、梯形圖LADPLC控制的梯形圖與繼電-接觸器控制電氣原理圖在設(shè)計思想方面是一致，但PLC控制系統(tǒng)和機電控制系統(tǒng)兩者還是有一定的區(qū)別：（1）組成器件不同：

軟繼電器VS硬件繼電器（2）觸點數(shù)量不同：無數(shù)VS有限（3）工作方式不同：串行VS并行，周期循環(huán)掃描（4）控制方法不同：軟件VS硬件27六月20251、梯形圖LAD2、語句表STL語句表（StatementList，STL）又稱指令表，它是一種類似于微機的匯編語言的文本語言。語句表是由若干條指令組成的程序，指令是程序的最小獨立單元。每個操作功能有一條或幾條指令來執(zhí)行。27六月202527六月20252、語句表STLPLC的語句表是由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。操作碼用指令助記符表示，用來說明要執(zhí)行的功能，告訴CPU應(yīng)該進行什么操作。操作數(shù)一般由標(biāo)識符和參數(shù)組成。標(biāo)識符表示操縱數(shù)的類別，如表明輸入映像寄存器、輸出映像寄存器、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器等。參數(shù)表明操作數(shù)的地址或一個預(yù)先設(shè)定值。3、功能塊圖FBD功能塊圖（FunctionBlockDiagram，F(xiàn)BD）是一種類似于數(shù)字邏輯門電路的PLC圖形編程語言，用邏輯框圖來表示各種控制條件。邏輯框圖的左側(cè)為邏輯運算的輸入變量，右惻為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運算。方框被“導(dǎo)線”連接在一起，沒有像梯形圖那樣的母線、觸點和線圈。27六月20254、結(jié)構(gòu)文本ST結(jié)構(gòu)文本（Structured，ST）是按照國際電工委員會IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級文本編程語言。它的語言結(jié)構(gòu)與編程語言PASCAL和C相似，相比梯形圖，它更適合于復(fù)雜的計算任務(wù)和最優(yōu)化算法，或管理大量的數(shù)據(jù)等。它適用于數(shù)據(jù)處理場合，特別適合習(xí)慣使用高級語言編程的人使用。27六月20255、順序功能圖SFC順序功能圖（SequentialFunctionChart，SFC）又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，是一種按照工藝流程圖進行編程的圖形編程語言。順序功能圖編程法是將一個復(fù)雜的控制過程分解成若干個順序出現(xiàn)的步，步中包含控制輸出的動作，步與步之間的轉(zhuǎn)換由轉(zhuǎn)換條件控制。STEP7中的S7Graph即順序功能圖可選軟件包。用S7Graph表達復(fù)雜的順序控制過程非常清晰，用于編程及故障診斷更為有效，使PLC程序的結(jié)構(gòu)更加易讀，它特別適合于順序控制系統(tǒng)。相關(guān)內(nèi)容詳見第6章。27六月20256、S7HiGraphS7HiGraph是一種狀態(tài)圖編程語言，也屬于SIMATICManager的可選軟件包。它可以將程序中的各塊作為狀態(tài)圖形編程。也就是將項目分解為幾個功能單元，每個單元呈現(xiàn)不同的狀態(tài)，都用一個圖形來描述。不同的狀態(tài)之間的切換要定義轉(zhuǎn)換條件。整個項目的各個圖形組合起來為圖形組。與S7Graph不同，在S7HiGraph中，任何時候只能有一個狀態(tài)（S7Graph中的“步”）是激活的。27六月20257、S7CFC連續(xù)功能圖（ContinuousFunctionChart，CFC）是一種用圖形方式連接復(fù)雜功能的編程語言。S7CFC屬于可選軟件包。程序庫中有許多標(biāo)準(zhǔn)塊，從簡單的邏輯操作到復(fù)雜的開環(huán)、閉環(huán)控制等領(lǐng)域，使用時用戶可以直接調(diào)用，將這些塊復(fù)制到圖中并用線連接起來即可。它不需要用戶掌握詳細的編程知識和PLC專門的知識，只要具有行業(yè)所需的工藝技術(shù)知識，就可以用CFC來編程。CFC適合于連續(xù)過程控制的編程。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域1、裝載存儲區(qū)（LoadMemory）2、工作存儲區(qū)（WorkMemory）3、系統(tǒng)存儲區(qū)（SystemMemory）27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域1、裝載存儲區(qū)（LoadMemory）用來存放不包含符號地址及注釋的用戶程序和附加的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。例如存儲組態(tài)信息、連接及模塊參數(shù)等。其可以是CPU內(nèi)部的RAM，也可以是FEPROM（MMC卡）。CPU31xC型號及一些新型號的CPU只能使用MMC卡。

當(dāng)用戶下載程序時，把項目中的程序塊及數(shù)據(jù)塊下載到工作存儲區(qū)，項目中的注釋及符號不能下載，只能保存在編程設(shè)備的硬盤中。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域2、工作存儲區(qū)（WorkMemory）工作存儲區(qū)是集成在CPU內(nèi)部高速存取的RAM。CPU自動把裝載存儲區(qū)的可執(zhí)行部分復(fù)制到工作存儲區(qū)，在運行用戶程序時，CPU掃描工作存儲區(qū)的程序和數(shù)據(jù)，包括組織塊、功能塊、功能及數(shù)據(jù)塊。在進行復(fù)位存儲區(qū)操作時，工作存儲區(qū)的程序和部分?jǐn)?shù)據(jù)被清除，而MMC卡的程序和數(shù)據(jù)、MPI多點接口的參數(shù)不會被清除。如果不希望CPU把用戶程序的部分?jǐn)?shù)據(jù)塊從裝載存儲區(qū)自動復(fù)制到工作存儲區(qū)，可以把其標(biāo)識為UNLINKED（與執(zhí)行無關(guān)），在有必要時使用BLKMOV（SFC20）指令把其復(fù)制到工作存儲區(qū)中。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域3、系統(tǒng)存儲區(qū)（SystemMemory）系統(tǒng)存儲區(qū)為用戶運行程序提供一個存儲器集合，其分為很多個區(qū)域，用戶程序指令可以直接或間接尋址訪問。常用的區(qū)域有：過程映像輸入（I）、過程映像輸出（Q）、外設(shè)輸入（PI）、外設(shè)輸出（PQ）、位存儲器（M）、定時器（T）、計數(shù)器（C）、局域數(shù)據(jù)（L）和步（S）。累加器（S7-300有2個累加器，ACC1和ACC2；S7-400有4個累加器，ACC1~ACC4）、地址寄存器（AR1，AR2）、數(shù)據(jù)塊地址存儲器（DB，DI）、狀態(tài)寄存器和診斷緩沖區(qū)。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域用戶編程和調(diào)試時，有關(guān)CPU存儲區(qū)的3個區(qū)域中：對于裝載存儲區(qū)能夠掌握下載和下載站點信息就足夠了。對于工作存儲區(qū)，大部分工作都是CPU自動進行，掌握對工作存儲區(qū)的復(fù)位操作也足夠了。掌握系統(tǒng)存儲區(qū)相關(guān)區(qū)域的屬性，對于用戶編程幫助比較大。下面詳細介紹系統(tǒng)存儲區(qū)相關(guān)區(qū)域的屬性概況。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域（1）過程映像輸入（I）在每個掃描周期的開始，操作系統(tǒng)從現(xiàn)場讀取輸入信號到本區(qū)域，供程序使用。在運算用戶程序階段，CPU直接訪問過程映像區(qū)的狀態(tài)進行運算，而在運算程序和輸出刷新階段，即使外部輸入點的狀態(tài)改變了也不會影響到本次掃描執(zhí)行程序的結(jié)果。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域（1）過程映像輸入（I）S7-400CPU允許用戶使用STEP7編程軟件定義最多15個區(qū)域刷新輸入映像區(qū)，如果有需要，可以定義某些區(qū)域獨立于OB1的刷新。使用SFC26系統(tǒng)功能來專門刷新需要的過程映像輸入的全部或部分區(qū)域。有些CPU也允許調(diào)用除OB1外的其他組織塊來刷新過程映像輸入的刷新區(qū)域。

過程映像I的狀態(tài)有常開點和常閉點，沒有強制輸入點狀態(tài)的情況下，過程映像輸入常開點的狀態(tài)與外部接點的狀態(tài)一致，常閉點的狀態(tài)與外部接點的狀態(tài)剛好相反。過程映像輸入的常開點和常閉點在編程時可以無數(shù)次使用。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域（2）過程映像輸出（Q）在循環(huán)掃描期間，邏輯運算的結(jié)果存入本區(qū)域。循環(huán)掃描的末尾，操作系統(tǒng)從中讀出輸出值并將其傳送到輸出模塊。在運算程序和輸入刷新階段，外部輸出接點的狀態(tài)不會改變（除非使用立刻輸出指令）。S7-400CPU允許用戶使用STEP7編程軟件定義最多15個區(qū)域刷新輸出接點的狀態(tài)，如果有需要，可以定義某些區(qū)域獨立于OB1的刷新。使用SFC27系統(tǒng)功能來專門刷新需要的外部輸出的全部或部分區(qū)域。有些CPU也允許調(diào)用除OB1外的其他組織塊來刷新輸出接點的區(qū)域。

27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域（2）過程映像輸出（Q）過程映像Q的狀態(tài)有常開點和常閉點，沒有強制輸出點狀態(tài)的情況下，過程映像輸出常開點的狀態(tài)與外部輸出接點的狀態(tài)一致，常閉點的狀態(tài)與外部接點的狀態(tài)剛好相反。過程映像輸入的常開點和常閉點在編程時可以無數(shù)次使用。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域過程映像的I和Q允許以“位”、“字節(jié)”、“字”和“雙字”來存取，可以直接或間接訪問。27六月2025QB24：Q24.0～Q24.72.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域（3）外設(shè)輸入/輸出（PI/PQ）

用戶在對外部輸入點和輸出點的訪問，還可以通過PI/PQ存儲區(qū)直接進行訪問.通過外設(shè)訪問時只能是按照“字節(jié)”、“字”和“雙字”來存取。由于過程映像區(qū)保存在CPU里，訪問過程映像區(qū)比通過PI/PQ存儲區(qū)訪問的速度要快得多。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域（4）位存儲區(qū)（M）M在用戶編程時，通常用來存儲中間結(jié)果的狀態(tài)或其他標(biāo)志信息。分為普通型用途和保持型用途.通過STEP7編程軟件可以把普通型定義為保持型或把保持型定義為普通型。保持型:即使在“STOP”或停電狀態(tài)下，其狀態(tài)保持在“STOP”或停電前的狀態(tài)，S7-400依賴于記憶電池來保持，S7-300完全不依賴記憶電池來保持。普通型:在“STOP”或停電狀態(tài)下，在再次運行時其狀態(tài)全部被自動復(fù)位。M允許以“位”、“字節(jié)”、“字”和“雙字”來存取，可以直接或間接訪問。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域（5）定時器（T）在CPU的存儲器中，有一個區(qū)域是專為定時器保留的，訪問本區(qū)域可以得到定時剩余時間。此存儲區(qū)域為每個定時器地址保留一個16位的字。梯形圖邏輯指令集支持256個定時器。每個定時器邏輯框提供兩種輸出：BI和BCD，都是占用一個字。BI輸出提供二進制格式的時間值；BCD輸出提供二進制編碼的十進制（BCD）格式的時間基準(zhǔn)和時間值，時間值范圍是0~999。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域（5）定時器（T）按照精度分4種：10ms，

100ms，1s和10s；按照定時方式可分5種：脈沖定時器、擴展脈沖定時器、接通延時定時器、保持型接通延時定時器和斷開延時定時器等。定時器默認(rèn)分為普通型用途和保持型用途，通過STEP7編程軟件可以把普通型定義為保持型或把保持型定義為普通型。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域（6）計數(shù)器（C）在CPU的存儲器中，有一個區(qū)域是為計數(shù)器保留的存儲區(qū)，訪問本區(qū)域可以得到當(dāng)前的計數(shù)值。此存儲區(qū)為每個計數(shù)器地址保留一個16位的字。梯形圖指令集支持256個計數(shù)器。每個計數(shù)器邏輯框提供兩種輸出：BI和BCD，都是占用一個字。BI輸出提供二進制格式的計數(shù)值；BCD輸出提供二進制編碼的十進制（BCD）格式的計數(shù)值，計數(shù)值范圍是0~999。按照計數(shù)方式可分為3類：加計數(shù)器、減計數(shù)器和可加堿計數(shù)器。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域（7）局域數(shù)據(jù)（L）又稱本地數(shù)據(jù)，在處理該塊時其狀態(tài)臨時存儲在該塊的臨時堆棧（L堆棧）中，當(dāng)完成處理關(guān)閉該塊后，其數(shù)據(jù)不能再被訪問。其出現(xiàn)在塊中的形式有形式參數(shù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)和臨時數(shù)據(jù)。（8）步（S）步是使用S7Graph語言編程時，區(qū)分不同狀態(tài)的標(biāo)志。當(dāng)該步為活動步時，其狀態(tài)為“1”；當(dāng)該步不是活動步時，其狀態(tài)為“0”。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域（9）累加器S7-300有2個累加器：ACC1和ACC2；S7-400有4個累加器：ACC1、ACC2、ACC3和ACC4。每個累加器都是32位，可以按“字節(jié)”、“字”或“雙字”來存儲，以右端對齊為原則。絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)處理指令都是通過累加器來完成。（10）地址寄存器（AR1、AR2）S7-300/400中有2個地址寄存器：AR1和AR2。通過其可以對各個存儲區(qū)的存儲器進行寄存器尋址。地址存儲器的內(nèi)容加上偏移量形成地址指針，地址指針指向的是存儲器單元，存儲器單元可以是位、字節(jié)、字或雙字。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域（11）數(shù)據(jù)塊地址存儲器（DB、DI）

數(shù)據(jù)塊分共享數(shù)據(jù)塊（DB）和背景數(shù)據(jù)塊（DI）。共享數(shù)據(jù)塊不能分配給任何一個邏輯塊。

它包含設(shè)備或機器所需的值，并且可以在程序中的任何位置直接調(diào)用。

DBX、DBB、DBW和DBD分別表示共享數(shù)據(jù)塊的位、字節(jié)、字和雙字，對共享數(shù)據(jù)塊可以按位、字節(jié)、字或雙字存取。背景數(shù)據(jù)塊是直接分配給邏輯塊的數(shù)據(jù)塊，如功能塊。背景數(shù)據(jù)塊包含存儲在變量聲明表中的功能塊的數(shù)據(jù)。DIX、DIB、DIW和DID分別表示背景數(shù)據(jù)塊的位、字節(jié)、字和雙字，對背景數(shù)據(jù)塊可以按位、字節(jié)、字或雙字存取。27六月20252.2.3S7-300/400的CPU存儲區(qū)的區(qū)域（12）診斷緩沖區(qū)在診斷緩沖區(qū)中可以查看診斷事件總覽以及選中診斷事件的詳細信息。診斷事件包括模塊的錯誤、CPU系統(tǒng)錯誤、CPU運行模式切換錯誤、用戶程序錯誤、寫操作錯誤及用戶使用SFC52定義的錯誤等信息。27六月2025狀態(tài)字是CPU存儲器中的一個16位寄存器。如圖2.34所示，其使用了9位，即0~8位，9~15位還沒有定義。其里面位的狀態(tài)反映執(zhí)行某些指令后的狀態(tài)，使用狀態(tài)位邏輯指令或字邏輯指令可以訪問狀態(tài)字。27六月2025（13）狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器各位意義表達如下：1)首次檢查位/FC狀態(tài)字的第0位。如果首次檢測位為0，表明一個梯形邏輯網(wǎng)絡(luò)的開始，或為邏輯串的第1條指令。該位在邏輯串的開始時總是0；在邏輯串執(zhí)行過程中為1；輸出指令或與邏輯運算有關(guān)的轉(zhuǎn)移指令（表示一個邏輯串結(jié)束的指令）將該位清0。27六月20252)邏輯結(jié)果狀態(tài)位RLO狀態(tài)字的第1位。該位用來存儲執(zhí)行位邏輯指令或比較指令的結(jié)果。在邏輯串中，RLO位的狀態(tài)表示有關(guān)信號流的信息，RLO的狀態(tài)為1，表明運算點處有信號流，RLO的狀態(tài)為0，表明運算點處無信號流。27六月20252)邏輯結(jié)果狀態(tài)位RLO如圖2.35所示。A點的RLO為1，而B點的RLO為0。此外，還可以用RLO觸發(fā)跳轉(zhuǎn)指令。27六月20253）狀態(tài)位STA狀態(tài)字的第2位。該位不能用于指令檢測，它只是在程序測試中被CPU解釋并使用。當(dāng)用位邏輯指令讀/寫存儲器時，STA總是得與該位的值取一致，否則，STA始終被置1。4）或位OR狀態(tài)字的第3位。在先邏輯“與”后邏輯“或”運算中，OR位暫存邏輯“與”的操作結(jié)果，以便后面進行的邏輯“或”運算。其他指令將OR位清0。27六月20255）溢出位OV狀態(tài)字的第4位。如果算術(shù)運算或浮點數(shù)比較指令執(zhí)行時出現(xiàn)錯誤(如溢出、非法操作和不規(guī)范的格式)，溢出位被置為1。如果后面的同類指令執(zhí)行結(jié)果正常，該位則被請0。27六月20256）溢出狀態(tài)保持位OS狀態(tài)字的第5位，或稱為存儲溢出位。OV位被置I時OS位也被置1，OV位被清0時OS仍保持，故其保存了OV位的狀態(tài)，可用于指明在先前的一些指令執(zhí)行過程中是否產(chǎn)生過錯誤。使OS位復(fù)位的指令是：JOS(OS=1時跳轉(zhuǎn))、塊調(diào)用指令和塊結(jié)束指令。27六月2025

7)條件碼CC1和條件碼CC0狀態(tài)字的第7位和第6位是組合狀態(tài)位（CC1、CC0）。這兩位結(jié)合起來用于表示在累加器1中產(chǎn)生的算術(shù)運算或邏輯運算的結(jié)果與0的大小關(guān)系，比較指令的執(zhí)行結(jié)果或移位指令的移出位狀態(tài)，如表2.12所示。27六月202527六月20258）二進制結(jié)果位BR狀態(tài)字的第8位。它將字處理程序與位處理聯(lián)系起來，在一段既有位操作又有字操作的程序中，用于表示字操作結(jié)果是否正確。將BR位加入程序后，無論字操作結(jié)果如何，都不會造成二進制邏輯鏈中斷。在LAD的方塊指令中，BR位與ENO有對應(yīng)關(guān)系，用于表明方塊指令是否被正確執(zhí)行：如果執(zhí)行出現(xiàn)了錯誤，BR位為0，ENO也為0；如果功能被正確執(zhí)行，BR位為1,ENO也為1。27六月2025使用FBD/LAD編寫程序時，使用BR位使字處理指令（程序）與位處理聯(lián)系起來。在用戶編寫的FB或FC程序中，必須對BR位進行管理，當(dāng)功能塊正確運行后，使BR位為1，否則使其為0。使用STL的SAVE指令或LAD的—(SAVE)，可將RLO存人BR位中，從而達到管理BR位的目的。當(dāng)FB或FC執(zhí)行無錯誤時，使RLO位為1，并存入BR位，否則在BR位存入0。27六月2025狀態(tài)字寄存器的9-15位未使用。（14）診斷緩沖區(qū)診斷緩沖區(qū)是CPU存儲器中的一個區(qū)域，在診斷緩沖區(qū)中診斷事件按其發(fā)生的先后順序顯示，第一個條目包含最新的事件。診斷事件分為系統(tǒng)診斷事件和用戶定義診斷事件。診斷事件具體包括模塊信息、CPU系統(tǒng)信息、CPU模式轉(zhuǎn)換信息、用戶程序信息、寫處理信息和用戶編寫程序時調(diào)用SFC52定義的診斷信息。27六月20252.2.4S7-300/400的數(shù)據(jù)類型S7-300/400的數(shù)據(jù)類型分以下3種：基本數(shù)據(jù)類型復(fù)合數(shù)據(jù)類型參數(shù)數(shù)據(jù)類型27六月20252.2.4S7-300/400的數(shù)據(jù)類型1、基本數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型有位、字節(jié)、雙字、整數(shù)、雙整數(shù)、浮點數(shù)、字符、S5TIME、時間、日期、日計時等12種。（1）位（Bit）位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型為BOOL（布爾）型，布爾型變量是由一個變量標(biāo)識符、一個字節(jié)數(shù)字、一個小數(shù)點和一個位數(shù)字表示一個絕對地址。其中，字節(jié)的編號從存儲區(qū)的0號地址開始，上限由PLC決定；位數(shù)字范圍是0~7。例如Q3.7中的區(qū)域標(biāo)示符Q，表示輸出Output，字節(jié)地址是3，位地址是7。這種存儲方式叫做“字節(jié).位”尋址方式。在編程軟件中布爾變量的值1和0常用真（TRUE）和假（FALSE）來表示。27六月20252.2.4S7-300/400的數(shù)據(jù)類型1、基本數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型有位、字節(jié)、雙字、整數(shù)、雙整數(shù)、浮點數(shù)、字符、S5TIME、時間、日期、日計時等12種。（1）位（Bit）（2）字節(jié)（Byte）8位二進制數(shù)（Bit0~Bit7）組成1個字節(jié)（Byte）。其中Bit7位為最高位，Bit0位為最低位。字節(jié)類型變量是由一個地址標(biāo)識符B和一個字節(jié)數(shù)字編號來表示一個絕對地址。例如字節(jié)IB4由I4.0-I4.7共8位組成，其中I4.0為最低位，I4.7為最高位。27六月20252.2.4S7-300/400的數(shù)據(jù)類型1、基本數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型有位、字節(jié)、雙字、整數(shù)、雙整數(shù)、浮點數(shù)、字符、S5TIME、時間、日期、日計時等12種。（1）位（Bit）（2）字節(jié)（Byte）（3）字（WORD）相鄰兩個字節(jié)組成一個字。字類型變量是由一個地址標(biāo)識符W和一個字?jǐn)?shù)字編號來表示一個絕對地址。例如MW10是由MB10和MB11組成的1個字，其中MB10為高位字節(jié)，MB11為低位字節(jié)。而MB10包含M10.0-M10.7共8位，MB11包含M11.0-M11.7共8位。為防止字重復(fù)編號，一般字編號都是偶數(shù)。27六月20252.2.4S7-300/400的數(shù)據(jù)類型1、基本數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型有位、字節(jié)、雙字、整數(shù)、雙整數(shù)、浮點數(shù)、字符、S5TIME、時間、日期、日計時等12種。（1）位（Bit）（2）字節(jié)（Byte）（3）字（WORD）（4）雙字（DoubleWord）相鄰兩個字組成一個雙字。雙字類型變量是由一個地址標(biāo)識符D和一個字?jǐn)?shù)字編號來表示一個絕對地址。一個雙字里有兩個字或說有4個字節(jié)共32位。例如：ID8包括IW8和IW10，IW8是高字、IW10是低字。為防止雙字重復(fù)編號，一般雙字編號都是4的倍數(shù)。27六月20252.2.4S7-300/400的數(shù)據(jù)類型1、基本數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型有位、字節(jié)、雙字、整數(shù)、雙整數(shù)、浮點數(shù)、字符、S5TIME、時間、日期、日計時等12種。（1）位（Bit）（2）字節(jié)（Byte）（3）字（WORD）（4）雙字（DoubleWord）27六月2025（5）整數(shù)（Integer，INT）整數(shù)的數(shù)據(jù)長度為16位，數(shù)據(jù)格式為帶符號的十進制數(shù)。最高位為符號位。最高位為“0”表示正數(shù)，為“1”表示負(fù)數(shù)。整數(shù)的取值范圍為-32768~32767。整數(shù)用補碼來表示，正數(shù)的補碼就是它的本身，將一個正數(shù)對應(yīng)的二進制數(shù)的各位求反后加1，得到絕對值與它相同的負(fù)數(shù)的補碼。（6）雙整數(shù)（DoubleInteger，DINT）雙整數(shù)的數(shù)據(jù)長度為32位，數(shù)據(jù)格式為帶符號的十進制數(shù)，用L#表示。最高位為符號位。最高位為“0”表示正數(shù)，為“1”表示負(fù)數(shù)。雙整數(shù)的取值范圍為L#-2147483648~2147483647。27六月20251、基本數(shù)據(jù)類型

（7）浮點數(shù)（Real，R）浮點數(shù)又稱實數(shù)，數(shù)據(jù)長度為32位，可以用來表示小數(shù)。例如123.4可以表示為1.234×102。32位浮點數(shù)是以IEEE浮點數(shù)格式轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)進行儲存的，取值范圍為-3.402823E+38~-1.175495E-38，0，1.175495E-38~3.402823E+38。（8）字符（Char）字符的數(shù)據(jù)長度為8位，采用ASCII碼（美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼）的存儲方式。27六月20251、基本數(shù)據(jù)類型

（9）S5TIME（SIMATIC時間）定時器字的數(shù)據(jù)長度為16位，包括時基和時間常數(shù)兩部分，時間常數(shù)采用BCD碼。時間值=時基×?xí)r間常數(shù)（BCD碼）。其中，時基代碼“00”表示10ms,“01”表示100ms,“10”表示1s,“11”表示10s。27六月20251、基本數(shù)據(jù)類型

（9）S5TIME（SIMATIC時間）預(yù)裝時間時，采用的格式為S5T#aH_bbM_ccS_ddMS。其中，a為小時，bb為分鐘，cc為秒，dd為毫秒。S5TIME的時間精度為10s，最大值為9990s，即S5TIME的的取值范圍為S5T#10MS~S5T#2H_46M_30S_00MS。27六月20251、基本數(shù)據(jù)類型

（10）時間（TIME）時間長度為32位，時基為固定值1ms，數(shù)據(jù)類型為雙整數(shù)，表示的時間值為整數(shù)值乘以時基。格式為T#aaD_bbH_ccM_ddS_eeeMS，其中aa為天數(shù)，bb為小時，cc為分鐘，dd為秒，eee為毫秒。時間精度為1ms，根據(jù)雙整數(shù)最大值為2147483647，可以算出，時間的最大值為T#24D_20H_31M_23S_648MS。（11）日期（DATE）日期長度為16位，數(shù)據(jù)類型為整數(shù)，以1日為單位，日期從1990年1月1日開始至2168年12月31日。1990年1月1日對應(yīng)整數(shù)為0，日期每增加1天，對應(yīng)的整數(shù)值加1。日期格式為D#年_月_日，例如2008年6月20日表示為D#2008_6_20。27六月20251、基本數(shù)據(jù)類型

（12）日計時（TOD，Time_Of_Day）日計時是表示一天中的24小時，數(shù)據(jù)長度為32位，數(shù)據(jù)類型為雙整數(shù)，以1ms為時基。取值范圍為TOD#0:0:0.0~TOD#23:59:59.999。27六月20251、基本數(shù)據(jù)類型

另外，對于常數(shù)，可以是字節(jié)、字或雙字，PLC的CPU以二進制方式存儲常數(shù)，常數(shù)也可以用十進制、十六進制或浮點數(shù)等形式來表示。27六月20251、基本數(shù)據(jù)類型

2、復(fù)合數(shù)據(jù)類型復(fù)合數(shù)據(jù)類型是一類由其他數(shù)據(jù)類型組合而成的，或者長度超過32位的數(shù)據(jù)類型?？梢栽跀?shù)據(jù)塊DB和變量聲明表中定義復(fù)合數(shù)據(jù)類型。常用的復(fù)合數(shù)據(jù)類型包括：（1）數(shù)組（ARRAY）（2）結(jié)構(gòu)（STRUCT）（3）字符串（STRING）（4）日期和時間（DATE_AND_TIME）（5）用戶定義的數(shù)據(jù)類型（User-DefinedDataTypes，UDT）（6）FB或SFB塊功能類型27六月20252、復(fù)合數(shù)據(jù)類型（1）數(shù)組（ARRAY）將一組同一類型的數(shù)據(jù)組合成一個整體就是數(shù)組。數(shù)組的最大維數(shù)為6維，數(shù)組不允許嵌套。數(shù)組中每一維的下標(biāo)取值范圍是-32768~32767，要求下限必須小于上限。數(shù)組聲明的格式為：

域名：ARRAY[最小索引1…最大索引1，最小索引2…最大索引2，…]OF數(shù)據(jù)類型”例如，Temp：ARRAY[1…3,1…6,1…8]OFREAL

定義了一個數(shù)組名為Temp，元素為實數(shù)類型的3×6×8的三維數(shù)組?？梢杂米兞棵由舷聵?biāo)來引用數(shù)組中的某一個元素，例如a[2，3，4]。27六月20252、復(fù)合數(shù)據(jù)類型（2）結(jié)構(gòu)（STRUCT）將一組不同類型的數(shù)據(jù)組合成一個整體就是結(jié)構(gòu)。每個結(jié)構(gòu)最多允許8個嵌套。例如電動機的一組數(shù)據(jù)可以按如下方式進行定義：Motor:STRUCTSpeed:INTCurrent:REALEND_STRUCT27六月20252、復(fù)合數(shù)據(jù)類型（3）字符串（STRING）字符串類型數(shù)據(jù)的最大長度為256字節(jié)，前兩個字節(jié)用于存儲字符串長度信息，因此，一個字符串類型的數(shù)據(jù)最多包含254個字符。其聲明格式為：

字符串名稱：STRING[最大數(shù)目]：‘初始化文本’

例如：Motorname：STRING[8]：‘AABB’。27六月20252、復(fù)合數(shù)據(jù)類型（4）日期和時間（DATE_AND_TIME）用于存儲年、月、日、時、分、秒、毫秒和星期的數(shù)