西门子S7300及400PLC控制系统

目录第一节 概述1第二节 S7-300/400系列PLC简介1第三节 S7-300/400的编程语言与指令系统11第四节 STEP 7编程软件的使用方法2740西门子S7可编程控制器第一节 概述一、前言目前，PLC的机型很多，但其基本结构、原理相同，基本功能、指令系统及编程方法类似。因此，本教案从实际应用出发，选择了当今最具特色和符合IEC标准的西门子S7 300系列高性能、中小型模块化可编程控制器作为背景机型。S7-300/400属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。图1-1 PLC控制系统示意图二、西门子PLC的分类1S7系列：传统意义的PLC产品， S7-200是针对低性能要求的小型PLC。S7-300是模块式中小型PLC，最多可以扩展32个模块。S7-400是大型PLC，可以扩展300多个模块。S7-300/400可以组成MPI、PROFIBUS和工业以太网等。2M7-300/400：采用与S7-300/400相同的结构，它可以作为CPU或功能模块使用。具有AT兼容计算机的功能，可以用C，C或CFC等语言来编程。3C7由S7-300 PLC，HMI（人机接口）操作面板、I/O、通信和过程监控系统组成。4WinAC基于Windows和标准的接口(ActiveX，OPC)，提供软件PLC或插槽PLC。 第二节 S7-300/400系列PLC简介一、S7-300系列PLC1、系统结构S7-300的CPU模块（简称为CPU）都有一个编程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一个MPI（多点接口）网络或DP网络。1.电源模块 2.后备电池 3. 24V DC 连接器 4.模式开关 5.状态和故障指示灯6.存储器卡(CPU 313 以上) 7. MPI多点接口 8.前连接器 9.前盖图2-1 S7-300 PLC功能最强的CPU的RAM为512KB，最大8192个存储器位，512个定时器和512个计数器，数字量最大65536，模拟量通道最大为4096。有350多条指令。计数器的计数范围为1999，定时器的定时范围为10ms9990s。图2-2 S7-300的安装图2-3 多机架的S7-300 PLC只需要扩展一个机架，可以使用价格便宜的IM 365接口模块对。数字量模块从0号机架的4号槽开始，每个槽位分配4个字节的地址，32个I/O点。模拟量模块一个通道占一个字地址。从IB256开始，给每一个模拟量模块分配8个字。（1）模块诊断功能可以诊断出以下故障：失压，熔断器熔断，看门狗故障，EPROM、RAM故障。模拟量模块共模故障、组态/参数错误、断线、上下溢出。（2）过程中断数字量输入信号上升沿、下降沿中断，模拟量输入超限，CPU暂停当前程序，处理OB40。1状态与故障显示LEDSF（系统出错/故障显示，红色）：CPU硬件故障或软件错误时亮。BATF（电池故障，红色）：电池电压低或没有电池时亮。DC 5V（5V电源指示，绿色）： 5V电源正常时亮。FRCE（强制，黄色）：至少有一个I/O被强制时亮。RUN（运行方式，绿色）：CPU处于RUN状态时亮；重新启动时以2 Hz的频率闪亮； HOLD（单步、断点）状态时以0.5Hz的频率闪亮。STOP（停止方式，黄色）：CPU处于STOP，HOLD状态或重新启动时常亮。BUSF（总线错误，红色）。图2-4 CPU 318-2的面板2模式选择开关（a）RUN-P(运行-编程)位置：运行时还可以读出和修改用户程序，改变运行方式。（b）RUN (运行)位置：CPU执行、读出用户程序，但是不能修改用户程序。（c）STOP（停止）位置：不执行用户程序，可以读出和修改用户程序。（d）MRES（清除存储器）：不能保持。将钥匙开关从STOP状态搬到MRES位置，可复位存储器，使CPU回到初始状态。复位存储器操作：通电后从STOP位置扳到MRES位置，“STOP”LED熄灭1s，亮1s，再熄灭1s后保持亮。放开开关，使它回到STOP位置，然后又回到MRES，“STOP”LED以2Hz的频率至少闪动3s，表示正在执行复位，最后“STOP”LED一直亮。某些CPU模块上有集成I/O。PLC使用的物理存储器：RAM，ROM，快闪存储器（Flash EPROM）和EEPROM。2、S7-300的输入/输出模块输入/输出模块统称为信号模块(SM)。前连接器插在前盖后面的凹槽内。一个编码元件与之啮合，该连接器只能插入同类模块。图2-5 数字量输入模块 背板总线接口 MM24V 背板总线接口 N 图2-6 数字量输入模块 两线式接近开关的漏电流小于输入模块允许的静态电流，汇点输入的电流流进输入模块，反之为源输入电路。负载PLC 1LM 背板总线接口图2-8 数字量输出模块 负载 L+M 背板总线接口图2-7 数字量输出模块 M 负载1L+ 背板总线接口图2-9 数字量输出模块 DC 24V1M M SM323是S7-300的数字量输入输出模块，8DI/8DO，16DI/16DO。ADC逻辑光电隔离内部电源多路开关背板总CH0CH1CH6CH7图2-10 模拟量输入模块 线接口 L+M24VMANA表2-11 SM331模拟量输入模块的模拟值范围双极性百分比十进制十六进制5V10 V20 mA上溢出118.515%327677FFFH5.926 V11.851V23.70 mA超出范围117.589%325117EFFH5.879 V11.759V23.52 mA正常范围100.000%276486C00H5V10 V20 mA0 %00H0V0 V0mA-100.000%- 276489400H-5V- 10 V-20 mA低于范围-117.593%- 325128100H-5.879 V- 11.759 V-23.52 mA下溢出-118.519%- 327688000H-5.926 V- 11.851 V-23.70 mA范围单极性百分比十进制十六进制010 V020 mA420 mA上溢出118.515%327677FFFH11.852 V23.70 mA22.96mA超出范围117.589%325117EFFH11.759 V23.52 mA22.81mA正常范围100.000%276486C00H10 V20 mA20 mA0 %00H0 V0 mA4 mA低于范围- 17.593 %- 4864ED00H- 3.52 mA1.185mA模拟值的精度小于15 位，则模拟值左移，左对齐。【例】压力变送器的量程为010MPa，输出信号为420mA，模拟量输入模块的量程为420mA，转换后的数字量为027 648，设转换后得到的数字为N，试求以kPa为单位的压力值。解：010MPa(010 000kPa)对应于转换后的数字027 648，转换公式为P = 10 000 N / 27 648 （kPa）注意在运算时一定要先乘后除，否则可能会损失原始数据的精度。图2-11 量程卡DAC光电隔离内部电源背板总L+M24VCH0图2-12 模拟量输出模块 CH1线接口 QIMANA0+0-SS0QV0MANAQIMANA1+1-SS1QV1MANA电流输出电压输出 3、电源模块PS 307电源模块将120/230伏交流电压转换为24V直流电压，为S7-300/400、传感器和执行器供电。输出电流有2A、5A或10A 3种。电源模块安装在DIN导轨上的插槽1。图2-13 S7-300的浮动参考电位某些大型工厂（例如化工厂和发电厂）为了监视对地的短路电流，可能采用浮动参考电位，可以将M点与接地点之间的短接片去掉。二、 S7-400系列PLC的硬件组成1 系统结构模块的尺寸为25(宽)290(高)210(深)mm。图2-14 S7400 PLCIM6IM5IM4IM3IM2IM1PSCPUIMI/OIMI/OIMI/OIMI/OIMI/OIMI/OCP, FMCP, FM图2-15 S7-400的多机架连接 CCEUEU 集中式扩展方式适用于小型配置或一个控制柜中的系统。CC和EU的最大距离为1.5m（带5V电源）或3m（不带5V电源）。分布式扩展适用于分布范围广的场合，CC与最后一个EU的最大距离为100m（S7 EU）或600m（S5 EU）。用ET 200分布式I/O可以进行远程扩展，用于分布范围很广的系统。通过CPU中的PROFIBUS-DP接口，最多连接125个总线节点。使用光缆时CC和最后一个节点的距离为23km。2、S7-400的特点（1）运行速度高，S7 416执行一条二进制指令只要0.08ms。（2）存储器容量大，例如CPU 417-4的RAM可以扩展到16MB，装载存储器（FEPROM或RAM）可以扩展到64MB。（3）I/O扩展功能强，可以扩展21个机架，S7 417-4最多可以扩展262144个数字量I/O点和16384个模拟量I/O。（4）有极强的通信能力，集成的MPI能建立最多32个站的简单网络。大多数CPU集成有PROFIBUS-DP主站接口，用来建立高速的分布式系统, 通信速率最高12M bit/s。（7）集成的HMI服务，只需要为HMI服务定义源和目的地址，自动传送信息。3、 机架与接口模块（1）通用机架UR1/UR2（2）中央机架，CR2是18槽,一个电源模块和两个CPU模块。CR3是4槽的中央机架，有I/O总线和通信总线。图2-16 机架与总线（3）扩展机架ER1/ER2ER1和ER2是扩展机架，分别有18槽和9槽，只有I/O总线。（4）UR2-H机架UR2-H机架用于在一个机架上配置一个完整的S7-400H冗余系统，每个均有自己的I/O。两个电源模块和两个冗余CPU模块。4、 S7-400的通信功能MPI、PROFIBUS-DP、工业以太网或AS-i现场总线，周期性自动交换I/O模块的数据。或基于事件驱动，由用户程序块调用。5、 冗余设计的容错自动化系统S7-400H ET 200MPROFIBUS-DPRack 0Rack 1图2-21 冗余控制系统图2-17 冗余控制系统S7 Software Redundancy（软件冗余性）可选软件在S7-300和S7-400标准系统上运行。生产过程出现故障时，在几秒内切换到替代系统。S7-400H主要器件都是双重的：CPU、电源模块以及连接两个CPU的硬件使用分为两个区（每个区9个槽）的机架UR2H，或两个独立的UR1/UR2。CPU 414-4H或CPU 417-4H，一块PS 407电源模块。同步子模块用于连接两个CPU，由光缆互连。每个CC上有S7 I/O模块，也可以有扩展机架或ET 200M分布式I/O。中央功能总是冗余配置的，I/O模块可以是常规配置、切换型配置或冗余配置。可以采用冗余供电的方式。S7-400H可以使用系统总线或点对点通信，支持PROFIBUS或工业以太网的容错通信。6、S7-400H冗余控制PLC的工作原理S7-400H采用“热备用”模式的主动冗余原理，在发生故障时，无扰动地自动切换。两个控制器使用相同的用户程序，接收相同的数据，两个控制器同步地更新内容，任意一个子系统有故障时，另一个承担全部控制任务。(1)、 安全型自动化系统S7-400F/FH1S7-400F：安全型自动化系统，出现故障时转为安全状态，并执行中断。2S7-400FH：安全及容错自动化系统，如果系统出现故障，生产过程能继续执行。S7-400F/FH使用标准模块和安全型模块，整个工厂用相同的标准工具软件来配置和编程。PRFISafe PROFIBUS规范允许安全型功能的数据和标准报文帧一起传送。（2）、 多CPU处理S7-400中央机架上最多4个具有多CPU处理能力的CPU同时运行。这些CPU自动地、同步地变换其运行模式。适用场合：程序太长，存储空间不够，系统可以分。通过通信总线，CPU彼此互连。（3）、 输入/输出模块S7-400的信号模块地址是在STEP 7中自动生成的。用户可以修改。S7-400的模拟量模块起始地址从512开始，同类模块的地址按顺序连续排列。第三节 S7-300/400的编程语言与指令系统一、 S7-300/400的编程语言1.1 PLC编程语言的国际标准IEC 61131是PLC的国际标准，19921995年发布了IEC 61131标准中的14部分，我国在1995年11月发布了GB/T 15969-1/2/3/4(等同于IEC 61131-1/2/3/4)。IEC 61131-3广泛地应用PLC、DCS和工控机、 “软件PLC”、数控系统、RTU等产品。定义了5种编程语言1) 指令表IL(Instruction list)：西门子称为语句表STL。2) 结构文本ST(Structured text)：西门子称为结构化控制语言（SCL）。3) 梯形图LD(Ladder diagram)：西门子简称为LAD。4) 功能块图FBD (Function block diagram)：标准中称为功能方框图语言。5) 顺序功能图SFC(Sequential function chart)：对应于西门子的S7 Graph。图31 PLC的编程语言1.2 STEP 7中的编程语言梯形图、语句表和功能块图是3种基本编程语言，可以相互转换。 1）顺序功能图(SFC) ：STEP 7中的S7 Graph2）梯形图(LAD)直观易懂，适合于数字量逻辑控制。“能流”(Power flow)与程序执行的方向。3）. 语句表(STL)：功能比梯形图或功能块图强。4）功能块图(FBD)：“LOGO！”系列微型PLC使用功能块图编程。5）结构文本(ST)：STEP 7的S7 SCL（结构化控制语言）符合EN 61131-3标准。SCL适合于复杂的公式计算、复杂的计算任务和最优化算法，或管理大量的数据等。6）S7 HiGraph 编程语言图形编程语言S7 HiGraph 属于可选软件包，它用状态图（state graphs）来描述异步、非顺序过程的编程语言。7）S7 CFC 编程语言可选软件包CFC（Continuous Function Chart，连续功能图）用图形方式连接程序库中以块的形式提供的各种功能。8）编程语言的相互转换与选用在STEP 7编程软件中，如果程序块没有错误，并且被正确地划分为网络，在梯形图、功能块图和语句表之间可以转换。如果部分网络不能转换，则用语句表表示。语句表可供喜欢用汇编语言编程的用户使用。语句表的输入快，可以在每条语句后面加上注释。设计高级应用程序时建议使用语句表。梯形图适合于熟悉继电器电路的人员使用。设计复杂的触点电路时最好用梯形图。功能块图适合于熟悉数字电路的人使用。S7 SCL编程语言适合于熟悉高级编程语言（例如PASCAL或C语言）的人使用。S7 Graph，HiGraph和CFC可供有技术背景，但是没有PLC 编程经验的用户使用。S7 Graph对顺序控制过程的编程非常方便，HiGraph适合于异步非顺序过程的编程，CFC适合于连续过程控制的编程。二、 S7-300/400 CPU的存储区2.1 数制 1）二进制数二进制数的1位（bit）只能取0和1这两个不同的值，用来表示开关量的两种不同的状态。该位的值与线圈、触点的关系。ON/OFF，TURE/FALSE。二进制常数：2#1111_0110_1001_0001。2）十六进制数十六进制的16个数字是09和AF, 每个占二进制数的4位。B#16#，W#16#，DW#16#， W#16#13AF（13AFH）。逢16进1，例如B#16#3C3161260。3)BCD码BCD码用4位二进制数表示一位十进制数，十进制数9对应的二进制数为1001。最高4位用来表示符号，16/32位BCD码的范围。BCD码实际上是十六进制数，但是各位之间逢十进一。296对应的BCD码为W#16#296，或2#0000 0010 1001 0110。2#0000 0001 0010 1000对应的十进制数也是296，对应的十进制数为。2.2 基本数据类型图3-5 位数据的存放1)位（bit）：位数据的数据类型为BOOL（布尔）型。I3.2的意义。2)字节（Byte）3)字(Word)表示无符号数。取值范围为W#16#0000W#16#FFFF。4)双字（Double Word）表示无符号数。范围DW#16#0000_0000DW#16#FFFF_FFFF。5)16位整数（INT，Integer）是有符号数，补码。最高位为符号位，为0时为正数，取值范围为-32 76832 767。6)32位整数（DINT，Double Integer）最高位为符号位，取值范围为-2 147 483 6482 147 483 647。图3-6 字节、字和双字7）32位浮点数浮点数又称实数（REAL），表示为1.m ，例如123.4可表示为1.234 。根据ANSI/IEEE标准浮点数1.m 式中指数e = E +127（1 e 254），为8位正整数。ANSI/IEEE 标准浮点数占用一个双字（32位）。因为规定尾数的整数部分总是为1，只保留尾数的小数部分m（022位）。浮点数的表示范围为1.175495 3.402 823 1038。图3-7 浮点数的结构用很小的存储空间（4个字节）可以表示非常大和非常小的数。PLC输入和输出的数值大多是整数，浮点数的运算速度比整数运算的慢。L#为32位双整数常数，例如L# +5。P#为地址指针常数，例如P#M2.0是M2.0的地址。S5T#是16位S5时间常数，格式为S5T#aD_bH_cM_dS_eMS。S5T#4S30MS = 4s30ms，取值范围为S5T#0S5T#2H_46M_30S_0MS（9990s），时间增量为10ms。C#为计数器常数（BCD码），例如C#250。8位ASCII字符用单引号表示，例如 ABC。T#为带符号的32位IEC时间常数，例如T#1D_12H_30M_0S_250MS，时间增量为1ms。DATE是IEC日期常数，例如D#2004-1-15。取值范围为D#1990-1-1D#2168-12-31。TOD#是32位实时时间（Time of day）常数，时间增量为1ms，例如TOD#23:50:45.300。B（b1，b2） B（b1，b2， b3，b4）用来表示2个字节或4个字节常数。2.3 复合数据类型与参数类型1）复合数据类型通过组合基本数据类型和复合数据类型可以生成下面的数据类型：(1) 数组（ARRAY）将一组同一类型的数据组合在一起，形成一个单元。(2) 结构（STRUCT）将一组不同类型的数据组合在一起，形成一个单元。(3) 字符串（STRING）是最多有254个字符（CHAR）的一维数组。(4) 日期和时间（DATE_AND_TIME）用于存储年、月、日、时、分、秒、毫秒和星期，占用8个字节，用BCD格式保存。星期天的代码为1，星期一星期六的代码为27。例如DT#2004-07-15-12:30:15.200为2004年7月15日12时30分15.2秒。(5) 用户定义的数据类型UDT (user-defined data types)。在数据块DB和逻辑块的变量声明表中定义复合数据类型。2）参数类型为在逻辑块之间传递参数的形参（formal parameter，形式参数）定义的数据类型：(1) TIMER（定时器）和COUNTER（计数器）：对应的实参（actual parameter，实际参数）应为定时器或计数器的编号，例如T3，C21。(2) BLOCK（块）：指定一个块用作输入和输出，实参应为同类型的块。 (3) POINTER（指针）：指针用地址作为实参。例如P#M50.0。(3) ANY：用于实参的数据类型未知或实参可以使用任意数据类型的情况，占10个字节。2.4 系统存储器1）过程映像输入/输出（I/Q）在扫描循环开始时，CPU读取数字量输入模块的输入信号的状态，并将它们存入过程映像输入（process image input，PII）中。在扫描循环中，用户程序计算输出值，并将它们存入过程映像输出表（process image output，PIQ）。在循环扫描结束时将过程映像输出表的内容写入数字量输出模块。I和Q均以按位、字节、字和双字来存取，例如I0.0, IB0, IW0和ID0。与直接访问I/O模块相比的优缺点。2）内部存储器标志位（M）存储器区3）定时器（T）存储器区时间值可以用二进制或BCD码方式读取。4）计数器（C）存储器区计数值（0999）可以用二进制或BCD码方式读取。5）共享数据块（DB）与背景数据块（DI）DB为共享数据块，DBX2.3，DBB5，DBW10和DBD12。DI为背景数据块，DIX, DIB，DIW和DID。6）外设I/O区（PI/PO）外设输入（PI）和外设输出（PQ）区允许直接访问本地的和分布式的输入模块和输出模块。可以按字节（PIB或PQB）、字（PIW或PQW）或双字（PID或PQD）存取，不能以位为单位存取PI和PO。2.5 CPU中的寄存器1）累加器（ACCUx）累加器用于处理字节、字或双字的寄存器。S7-300有两个32位累加器（ACCU1和ACCU2），S7-400有4个累加器（ACCU1ACCU4）。数据放在累加器的低端（右对齐）。2）状态字寄存器（16位）首次检测位/FC, 逻辑运算结果（RLO）；状态位STA不能用指令检测；OR位暂存逻辑“与”的操作结果（先与后或）；算术运算或比较指令执行时出现错误，溢出位OV被置1。OV位被置1时溢出状态保持位OS位也被置1，OV位被清0时OS仍保持为1，用于指明前面的指令执行过程中是否产生过错误。条件码 1（CC1）和条件码0（CCO）综合起来用于表示在累加器1中产生的算术运算或逻辑运算的结果与0的大小关系、比较指令的执行结果或移位指令的移出位状态。二进制结果位（BR）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。在梯形图的方框指令中，BR位与ENO有对应关系，用于表明方框指令是否被正确执行：如果执行出现了错误，BR位为0，ENO也为 0；如果功能被正确执行，BR位为 1，ENO也为 1。图3-8 状态字的结构图3-9 传送指令3）数据块寄存器：DB和DI寄存器分别用来保存打开的共享数据块和背景数据块的编号。三、 位逻辑指令位逻辑指令用于二进制数的逻辑运算。位逻辑运算的结果简称为RLO。3.1 触点指令1）触点与线圈A（And，与）指令来表示串联的常开触点。O (Or，或)指令来表示并联的常开触点。AN (And Not，与非)来表示串联的常闭触点，ON (Or Not)来表示并联的常闭触点。输出指令“=”将RLO写入地址位，与线圈相对应。L20.0是局域变量。将梯形图转换为语句表时，局域变量L20.0是自动分配的。图3-10 触点与输出指令2） 取反触点 图3-11 取反触点3）电路块的串联和并联图3-12电路块的并联 图3-13 电路块的串联4）中线输出指令 下面是图3-14(b)中第一行对应的语句表。图3-14 中线输出指令【例】设计故障信息显示电路，故障信号I0.0为1使Q4.0控制的指示灯以1Hz的频率闪烁。操作人员按复位按钮I0.1后，如果故障已经消失，指示灯熄灭。如果没有消失，指示灯转为常亮，直至故障消失。设置CPU的属性时，在“Cycle/Clock Memory”标签页令M1为时钟存储器字节，其中的M1.5提供周期为1s的时钟脉冲。 SET与CLR（Clear）指令将RLO（逻辑运算结果）置位或复位，紧接在它们后面的赋值语句中的地址将变为1状态或0状态。SET/将RLO置位= M0.2/M0.2的线圈“通电”CLR/将RLO复位= Q4.7/Q4.7的线圈“断电”3.2 定时器指令在CPU内部，时间值以二进制格式存放，占定时器字的09位。可以按下列的形式将时间预置值装入累加器的低位字：(1) 十六进制数W#16#wxyz，其中的w是时间基准，xyz是BCD码形式的时间值。(2) S5T#aH_bM_cS_Dms，例如S5T#18S。时基代码为二进制数00，01，10和11时，对应的时基分别为10ms，100ms，1s和10s。1）脉冲定时器类似于上升沿触发的单稳态电路。S5脉冲定时器(Pulse S5 Timer)，S为设置输入端，TV为预置值输入端，R为复位输入端；Q为定时器位输出端，BI输出不带时基的十六进制格式，BCD输出BCD格式的当前时间值和时基。定时器中的S，R，Q为BOOL（位）变量，BI和BCD为WORD（字）变量，TV为S5TIME量。各变量均可以使用I, Q, M, L, D存储区, TV也可以使用定时时间常数S5T#。A I 1.22）扩展的脉冲定时器3）接通延时定时器4）保持型接通延时定时器5）断开延时定时器线圈3.3 计数器指令每个计数器有一个16位的字和一个二进制位。计数器字的011位是计数值的BCD码，计数值的范围为0999。二进制格式的计数值只占用计数器字的09位。设置计数值线圈SC(Set Counter Value)用来设置计数值，在RLO的上升沿预置值被送入指定的计数器。CU的线圈为加计数器线圈。在I0.0的上升沿，如果计数值小于999，计数值加1。复位输入I0.3为1时，计数器被复位，计数值被清0。计数值大于0时计数器位（即输出Q）为1；计数值为0时，计数器位亦为0。在减计数输入信号CD的上升沿，如果计数值大于0，计数值减1。 3.4 比较指令比较指令用于比较累加器1与累加器2中的数据大小，被比较的两个数的数据类型应该相同。如果比较的条件满足，则RLO为1，否则为0。状态字中的CC0和CC1位用来表示两个数的大于、小于和等于关系（见表3-7）。表3-7 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结果不为011非法的浮点数移出位为1表3-8 比较指令语句表指令梯形图中的符号说明? I? D? RCMP ? ICMP ? DCMP ? R比较累加器2和累加器1低字中的整数，如果条件满足，RLO=1比较累加器2和累加器1中的双整数，如果条件满足，RLO=1比较累加器2和累加器1中的浮点数，如果条件满足，RLO=1？可以是=, , , =, R /比较累加器1和累加器2的值= Q4.2/如果MD4 2.345E+02，则Q4.2为1梯形图中的方框比较指令可以比较整数（I）、双整数（D）和浮点数（R）。方框比较指令在梯形图中相当于一个常开触点，可以与其他触点串连和并联。表3-9 数据转换指令语句表梯形图说明BTIITBBTDDTBDTRITDRNDRNDRNDTRUNCBCD_II_BCDBCD_DIDI_BCDDI_RI_DIROUNDCEILFLOORTRUNC将累加器1中的3位BCD码转换成整数将累加器1中的整数转换成3位BCD码将累加器1中的7位BCD码转换成双整数将累加器1中的双整数转换成7位BCD码将累加器1中的双整数转换成浮点数将累加器1中的整数转换成双整数将浮点数转换为四舍五入的双整数将浮点数转换为大于等于它的最小双整数将浮点数转换为小于等于它的最大双整数将浮点数转换为截位取整的双整数CAWCAD交换累加器1低字中两个字节的位置交换累加器1中4个字节的顺序下面是双整数转换为BCD码的例子：A I0.2 /如果I0.2为1L MD10 /将MD10中的双整数装入累加器1 DTB/将累加器1中的数据转换为BCD码，结果仍在累加器1中JOOVER /运算结果超出允许范围（OV1）则跳转到标号OVER处T MD20 /将转换结果传送到MD20AM4.0RM4.0 /复位溢出标志JUNEXT/无条件跳转到标号NEXT处 OVER:ANM4.0 SM4.0 /置位溢出标志NEXT:3.5 逻辑控制指令表3-29 逻辑控制指令与状态位触点指令语句表中的逻辑控制指令梯形图中的状态位触点指令说明JUJLJCJCNJCBJNBJBIJNBIJOJOSJZJNJPJMJPZJMZJUOLOOPBROVOS0 0 0= 0= 0UO无条件跳转多分支跳转RLO=1时跳转RLO=0时跳转RLO=1且BR1时跳转RLO=0且BR1时跳转BR=1时跳转BR=0时跳转OV=1时跳转OS=1时跳转运算结果为0时跳转运算结果非0时跳转运算结果为正时跳转运算结果为负时跳转运算结果大于等于0时跳转运算结果小于等于0时跳转指令出错时跳转循环指令只能在同一逻辑块内跳转。同一个跳转目的地址只能出现一次。跳转或循环指令的操作数为地址标号，标号由最多4个字符组成，第一个字符必须是字母，其余的可以是字母或数字。在梯形图中，目标标号必须是一个网络的开始。 第四节 STEP 7编程软件的使用方法一 、 STEP 7概述STEP 7用于S7，M7，C7，WinAC的编程、监控和参数设置，基于STEP 7 V5.2版。STEP 7具有以下功能：硬件配置和参数设置、通信组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。 STEP 7的硬件接口：PC./MPI适配器RS-232C通信电缆。计算机的通信卡CP 5611（PCI卡）、CP 5511或CP 5512（PCMCIA卡）将计算机连接到MPI或PROFIBUS网络。计算机的工业以太网通信卡CP 1512（PCMCIA卡）或CP 1612（PCI卡），通过工业以太网实现计算机与PLC的通信。STEP 7的授权在软盘中。STEP 7光盘上的程序AuthorsW用于显示、安装和取出授权。二、 STEP 7的编程功能1编程语言3种基本的编程语言：梯形图(LAD)、功能块图(FBD) 和语句表(STL)。S7-SCL (结构化控制语言) ，S7-GRAPH（顺序功能图语言），S7 HiGraph和CFC。2符号表编辑器3增强的测试和服务功能设置断点、强制输入和输出、多CPU运行(仅限于S7-400)，重新布线、显示交叉参考表、状态功能、 直接下载和调试块、 同时监测几个块的状态等。程序中的特殊点可以通过输入符号名或地址快速查找。4STEP 7的帮助功能按F1键便可以得到与它们有关的在线帮助。菜单命令“Helpcontents”进入帮助窗口。三、 STEP 7的硬件组态与诊断功能1硬件组态（1）系统组态：选择硬件机架，模块分配给机架中希望的插槽。（2）CPU的参数设置。（3）模块的参数设置。可以防止输入错误的数据。2通信组态（1）网络连接的组态和显示；（2）设置用MPI 或PROFIBUS-DP连接的设备之间的周期性数据传送的参数。（3）设置用MPI、PROFIBUS或工业以太网实现的事件驱动的数据传输，用通信块编程。3系统诊断（1）快速浏览CPU的数据和用户程序在运行中的故障原因。（2）用图形方式显示硬件配置、模块故障；显示诊断缓冲区的信息等。4 硬件组态与参数设置4. 1 项目的创建与项目的结构插入新的对象的方法。4.2 硬件组态图4-2 S7-300的硬件组态窗口4.3 CPU模块的参数设置图4-3 CPU属性设置对话框表4-1 时钟存储器各位对应的时钟脉冲周期与频率位76543210周期（s）21.610.80.50.40.20.1频率（Hz）0.50.62511.2522.55104.3.1 数字量输入模块的参数设置在CPU处于STOP模式下进行。设置完后下载到CPU中。当CPU从STOP模式转换为RUN模式时，CPU将参数传送到每个模块。图4-4 数字量输入模块的参数设置4.3.2 数字量输出模块的参数设置图4-5 数字量输出模块的参数设置4.3.3 模拟量输入模块的参数设置（1）模块诊断与中断的设置8通道12位模拟量输入模块（订货号为6ES7 331-7KF02-0AB0）的参数设置。图4-6 模拟量输入模块的参数设置（2）模块测量范围的选择“4DMU”是4线式传感器电流测量，“R-4L”是4线式热电阻，“TC-I”是热电偶，“E”表示测量种类为电压。未使用某一组的通道应选择测量种类中的“Deactivated”（禁止使用）。（3）模块测量精度与转换时间的设置SM 331采用积分式A/D转换器，积分时间直接影响到A/D转换时间、转换精度和干扰抑制频率。为了抑制工频频率，一般选用20ms的积分时间。表4-2 6ES7 331-7KF02模拟量输入模块的参数关系积分时间（ms）2.5 16.7 20 100基本转换时间（ms，包括积分时间）3 17 22 102附加测量电阻转换时间（ms）1111附加开路监控转换时间（ms）10101010附加测量电阻和开路监控转换时间（ms）16161616精度（位，包括符号位）9121214干扰抑制频率（Hz）4006050 10模块的基本响应时间（ms，所有通道使能）24 136 176 816（4）设置模拟值的平滑等级在平滑参数的四个等级（无，低，平均，高）中进行选择。4.3.4模拟量输出模块的参数设置CPU进入STOP时的响应：不输出电流电压（0CV）、保持最后的输出值（KLV）和采用替代值（SV）。4.3.5 符号表共享符号（全局符号）在符号表中定义，可供程序中所有的块使用。在程序编辑器中用 “ViewDisplay withSymbolic Representation”选择显示方式。（1）生成与编辑符号表CPU将自动地为程序中的全局符号加双引号，在局部变量的前面自动加“#”号。生成符号表和块的局域变量表时不用为变量添加引号和#号。图4-7 符号表数据块中的地址（DBD，DBW，DBB和DBX）不能在符号表中定义。应在数据块的声明表中定义。用菜单命令“ViewColumns R, O, M, C, CC”可以选择是否显示表中的“R, O, M, C, CC”列，它们分别表示监视属性、在WinCC里是否被控制和监视、信息属性、通信属性和触点控制。可以用菜单命令“ViewSort”选择符号表中变量的排序方法。（2）共享符号与局域符号，后者不能用汉字。（3）过滤器（Filter）在符号表中执行菜单命令“ViewFilter”，“I*”表示显示所有的输入，“I*.*”表示所有的输入位，“I2.*”表示IB2中的位等。4.3.6 逻辑块逻辑块包括组织块OB、功能块FB和功能FC。（1）程序的输入方式：增量输入方式或源代码方式（或称文本方式、自由编辑方式）。（2）生成逻辑块图4-8 梯形图编辑器5网络执行菜单命令“InsertNetwork”，或点击工具条中相应的图标，在当前网络的下面生成一个新的网络。菜单命令“ViewDisplayComments”用来激活或取消块注释和网络注释。可以用剪贴板在块内部和块之间复制和粘贴网络，可用Ctrl键。6打开和编辑块的属性菜单命令“FileProperties”来查看和编辑块属性。7程序编辑器的设置进入程序编辑器后用菜单命令“OptionCustomize”打开对话框，可以进行下列设置：（1）在“General”标签页的“Font”设置编辑器使用的字体和字符的大小。（2）在“STL”和“LAD/FDB”标签页中选择这些程序编辑器的显示特性。（3）在“Block”（块）标签页中，可以选择生成功能块时是否同时生成背景数据块、功能块是否有多重背景功能。（4）在“View”选项卡中的“View after Open Block”区，选择在块打开时显示的方式。8显示方式的设置执行View菜单中命令，放大、缩小梯形图或功能块图的显示比例。菜单命令“ViewDisplaySymbolic Representation”，切换绝对地址和符号地址方式。菜单命令“ViewDisplaySymbol information”用来打开或关闭符号信息。图4-9 符号信息8 STEP 7与PLC的在线连接与在线操作8.1 装载存储器与工作存储器RAM与程序执行有关的部分装载存储器工作存储器计算机符号表图4-12 装载存储器与工作存储器 逻辑块数据块逻辑块数据块注释系统数据（System Data）包括硬件组态、网络组态和连接表，也应下载到CPU。下载的用户程序保存在装载存储器的快闪存储器（FEPROM）中。CPU电源掉电又重新恢复时，FEPROM中的内容被重新复制到CPU存储器的RAM区。8.2 在线连接的建立与在线操作（1）建立在线连接通过硬件接口连接计算机和PLC必须，然后通过在线的项目窗口访问PLC。管理器中执行菜单命令“ViewOnline”、“ViewOffline”进入离线状态。在线窗口显示的是PLC中的内容，离线窗口显示的是计算机中的内容。如果PLC与STEP 7中的程序和组态数据是一致的，在线窗口显示的是PLC与STEP 7中的数据的组合。（2）处理模式与测试模式在设置CPU属性的对话框中的“Protection”（保护）标签页选择处理（Process）模式或测试（Test）模式。（3）在线操作进入在线状态后，执行菜单命令“PLC Diagnostics/Settings”中不同的子命令。进入在线状态后，“PLC”主菜单中的命令功能。设置了口令后，执行在线功能时，会显示出“Enter Password”对话框。若输入的口令正确，就可以访问该模块。用菜单命令“PLCAccess Rights Setup”输入口令。8.3 下载与上载（1）下载的准备工作计算机与CPU之间必须建立起连接，要下载的程序已编译好；在RUN-P模式一次只能下载一个块，建议在STOP模式下载。在保存块或下载块时，STEP 7首先进行语法检查，应改正检查出来的错误。下载前应将CPU中的用户存储器复位。可以用模式选择开关复位，CPU进入STOP模式，再用菜单命令“PLCClear/Reset”复位存储器。（2）下载的方法1在离线模式下载在管理器的块工作区选择块，可用Ctrl键和Shift键选择多个块，用菜单命令“PLCDownload”将被选择的块下载到CPU。在管理器左边的目录窗口中选择Blocks对象，下载所有的块和系统数据。对块编程或组态硬件和网络时，在当时主窗口，用菜单命令“PLCDownload”下载当前正在编辑的对象。 （3）上载程序可以用“PLCUpload”命令从CPU的RAM装载存储器中，把块的当前内容上载到计算机打开的项目中。9 故障诊断9.1 故障诊断的基本方法图4-20 诊断符号在管理器中用 “ViewOnline”打开在线窗口。查看是否有CPU显示诊断符号。9.2 模块信息在故障诊断中的应用（1）打开模块信息窗口建立在线连接后，在管理器中选择要检查的站，执行菜单命令“PLCDiagnostics/ SettingsModule Information”，显示该站中CPU模块的信息。诊断缓冲区（Diagnostic Buffer）标签页中，给出了CPU中发生的事件一览表。图4-21 CPU模块的在线模块信息窗口最上面的事件是最近发生的事件。因编程错误造成CPU进入STOP模式，选择该事件，并点击“Open Block”按钮，将在程序编辑器中打开与错误有关的块，显示出错的程序段。（2） 用快速视窗和诊断视窗诊断故障1用快速视窗诊断故障管理器中选择要检查的站，用命令“PLCDiagnostics/SettingsHardware Diagnose”打开CPU的硬件诊断快速视窗（Quick View），显示该站中的故障模块。用命令“OptionCustomize”，在打开的对话框的“View”标签页中，应激活“诊断时显示快速视窗”。图4-22 快速视窗2打开诊断视窗诊断视窗实际上就是在线的硬件组态窗口。在快速视窗中点击“Open Station Online”（在线打开站）按键，打开硬件组态的在线诊断视窗。在管理器中与PLC建立在线连接。打开一个站的“Hardware”对象，可以打开诊断视窗。3诊断视窗的信息功能诊断视窗显示整个站在线的组态。用命令“PLCModule Information”查看其模块状态。10 用户程序的基本结构10.1 用户程序中的块操作系统处理起动、刷新过程映像表、调用用户程序、处理中断和错误、管理存储区和处理通信等。用户程序包含处理用户特定的自动化任务所需要的所有功能。用户程序和所需的数据放置在块中，使程序部件标准化，用户程序结构化，可以简化程序组织，使程序易于修改、查错和调试。块结构显著地增加了PLC程序的组织透明性、可理解性和易维护性。表4-23 用户程序中的块块简要描述组织块（OB）操作系统与用户程序的接口，决定用户程序的结构系统功能块（SFB）集成在CPU模块中，通过SFB调用一些重要的系统功能，有存储区系统功能（SFC）集成在CPU模块中，通过SFC调用一些重要的系统功能，无存储区功能块（FB）用户编写的包含经常使用的功能的子程序，有存储区功能（FC）用户编写的包含经常使用的功能的子程序，无存储区背景数据块（DI）调用FB和SFB时用于传递参数的数据