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S7-300教程从入门到精通(官方中文版)
S7 300 教程S7-300/400 的基本结构 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。电源模块 按 钮 输 入 模 块 通信接口 CPU模块 接口模块 输 出 模 块 通信网络 其他设备 其他PLC 计算机 扩展机架 接触器 电磁阀 指示灯选择开关 限位开关 电 源~电 源图 1-1 PLC 控制系统示意图 PLC 的主要生产厂家： 德国的西门子(Siemens)公司， 美国 Rockwell 公司所属的 AB 公司， GE-Fanuc 公司， 法国的施耐德(Schneider)公司， 日本的三菱和欧姆龙(OMRON)公司。 西门子自动化与驱动集团的中文网站：www.ad.siemens.com.cn。 在该网站主页点击“中文下载目录”“英文下载资料”或“软件下载 、 目录” ，进入“下载中心”后，可以下载各种工控产品的中英文说明 书、使用手册、产品介绍和一些软件。 如果需要更多的资料和软件，可以访问西门子在德国的网站，网 址为 http://www.ad.siemens.de/。点击“English”将语言由德文改为英 文， “Service & Support” 在 点击 ， “Document type” 下面点击 “Manual” ， 在“Please Type Your Question”下面的方框内输入要搜索的手册的关 键字，例如“CP 5511” ，按“GO”按钮，就会列出与 CP 5511 有关 的手册。点击感兴趣的手册，在出现的画面中点击“Download” ，可 以下载该手册。 PLC 的工作过程I0.0I0.1 Q4.0I0.2 I0.3Q4.1I0.4 Q4.2I0.0 I0.1&Q4.0I0.2 I0.3&=1 (b) 或Q4.1I0.4Q4.2 (c) 非(a) 与图1-2 基本逻辑运算表 1-1 逻辑运算关系表与 Q4.0=I0.0* I0.1 I0. I0. Q4. 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1或 Q4.1 = I0.2+I0.3 I0. I0. Q4. 2 3 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1非 Q4.2 =/I0.4 I0. Q4. 4 2 0 1 1 0PLC 采用循环执行用户程序的方式。OB1 是用于循环处理的组织块（主程序），它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中 断。 在起动完成后，不断地循环调用 OB1，在 OB1 中可以调用其它 逻辑块(FB, SFB, FC 或 SFC)。 循环程序处理过程可以被某些事件中断。 在循环程序处理过程中，CPU 并不直接访问 I/O 模块中的输入地 址区和输出地址区，而是访问 CPU 内部的输入/输出过程映像区。批 量输入、批量输出。执行 OB100起动循环时间监控 数据写入输出模块 读取输入模块状态 执行用户程序 执行其他任务图1-4 扫描过程梯形图中 Q4.0 的线圈“通电”时，对应的输出过程映像位为 1 状 态。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中对应的 硬件继电器的线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。 外部输入电路接通时， 对应的输入过程映像位(例如 I0.0)为 1 状态， 梯形图中对应的输入位的常开触点接通，常闭触点断开。 某一编程元件对应的过程映像位为 1 状态时，称该编程元件为ON，过程映像位为 0 状态时，称该编程元件为 OFF。循环时间（Cycle time）是指操作系统执行一次图 1-4 所示的循环 操作所需的时间，又称为扫描循环时间（Scan Cycle Time）或扫描周 期。~ 380V KM KM SB2 FR FR M KM ~380V KM SB1 SB1 SB2图1-3异步电动机控制电路起动 停止SB1 SB2I0.1 1L I0.2 M Q4.0 AC 220V KM FR输入映像寄存器I0.1 I0.2输出映像寄存器I0.1 Q4.0I0.2 Q4.0I0.1 I0.2 Q4.0 t1DC 24VQ4.0图1-5 PLC外部接线图与梯形图A(开触点=O O ) ANI0.1 Q4.0 I0.2 Q4.0// 接在左侧母线上的 I0.1 的常开触点 // 与 I0.1 的常开触点并联的 Q4.0 的常 // 与并联电路串联的 I0.2 的常闭触点 // Q4.0 的线圈 Q4.0 = (I0.1+Q4.0) ? I0.2梯形图对应的逻辑表达式：西门子 PLC 的分类1．S7 系列：传统意义的 PLC 产品， S7-200 是针对低性能要求 S7-300 是模块式中小型 PLC， 最多可以扩展 32 个模块。 的小型 PLC。 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。 M7-300/400： 采用与 S7-300/400 相同的结构， 它可以作为 CPU 2．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。 3．C7 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。 4．WinAC 基于 Windows 和标准的接口(ActiveX，OPC)，提供软件 PLC 或插槽 PLC。S7-300 系列 PLC 简介 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 5 63 24 7891.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 9.前盖8.前连接器图 2-2 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 1～999， 定时器的定时范围为 10ms～9990s。图 2-3 S7-300 的安装扩展机架 机架2IM电源模块34567891011槽号扩展机架 机架1IM电源模块34567891011槽号中央机架 机架0IM111234567891011槽号电源模块 CPU 模块图 2-4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 LED（系统出错/故障显示， 红色） CPU 硬件故障或软件错误时亮。 ： SFBATF（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）。SF BATF DC 5V SF DP BASF状态与故障LEDFRCE RAN STOP存储器 卡插槽RAN-P RAN模式选择器STOP MRES后备电池多点接口 (MPI) PROFIBUS-DP 接口电源与系统 接地端子图 2-5 CPU 318-2 的面板2．模式选择开关（1） 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。 （2）RUN (运行)位置：CPU 执行、读出用户程序，但是不能修 改用户程序。 （3）STOP（停止）位置：不执行用户程序，可以读出和修改用 户程序。 （4）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， 1s， 亮 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。S7-300 CPU 的分类紧凑型 CPU： CPU 312C， 313C， 313C-PtP， 313C-2DP， 314C-PtP 1． 和 314C-2DP。各 CPU 均有计数、频率测量和脉冲宽度调制功能。有 的有定位功能，有的带有 I/O。 标准型 CPU： CPU 312， CPU 313， ， ， 314 315 315-2DP 和 316-2DP。 2． 户外型 CPU： CPU 312 IFM， 314 IFM， 314 户外型和 315-2DP。 3． 在恶劣的环境下使用。4．高端 CPU：317-2DP 和 CPU 318-2DP。 5．故障安全型 CPU：CPU 315F。 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。背 板 总 线 接 口24V图2-7 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。~MM N背 板 总 线 接 口图2-8 数字量输入模块L+~背 板 总 线 接 口 背 板 总 线 接 口PLC1L~M负载负载MM图2-9 数字量输出模块图2-101L+数字量输出模块背 板 总 线 接 口DC 24V M负载1M图2-11 数字量输出模块SM323 是 S7-300 的数字量输入输出模块， 8DI/8DO， 16DI/16DO。24V CH0 CH1 ADC L+ M多路开关 内部电源光电隔离 逻辑 背板总 线接口CH6 CH7 MANA图2-12模拟量输入模块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 ±5V ±10 V ±20 mA 上溢出 118.515% 32767 7FFFH 5.926 V 11.851V 23.70 mA 超出范围 117.589% 32511 7EFFH 5.879 V 11.759V 23.52 mA 100.000% H 5V 10 V 20 mA 正常范围 0 % 0 0H 0V 0V 0mA -100.000% - H -5V - 10 V -20 mA 低于范围 -117.593% - H -5.879 V - 11.759 V -23.52 mA 下溢出 -118.519% - H -5.926 V - 11.851 V -23.70 mA表 2-13单极性 范围 百分比 十进制 十六进制 0~10 V 0~20 mA 4~20 mA 上溢出 118.515% 32767 7FFFH 11.852 V 23.70 mA 22.96mA 超出范围 117.589% 32511 7EFFH 11.759 V 23.52 mA 22.81mA 正常范围 100.000% H 10 V 20 mA 20 mA 0% 0 0H 0V 0 mA 4 mA 低于范围 - 17.593 % - 4864 ED00H - 3.52 mA 1.185mA模拟值的精度小于 15 位，则模拟值左移，左对齐。【例 2-2】 压力变送器的量程为 0～10MPa， 输出信号为 4～20mA， 模拟量输入模块的量程为 4～20mA，转换后的数字量为 0～27 648， 设转换后得到的数字为 N，试求以 kPa 为单位的压力值。 解：0～10MPa(0～10 000kPa)对应于转换后的数字 0～27 648，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 2-13量程卡， 【例 2-3】某发电机的电压互感器的变比为 10kV/100V（线电压） 电流互感器的变比为 1000A/5A，功率变送器的额定输入电压和额定 输入电流分别为 AC 100V 和 5A，额定输出电压为 DC ±10V，模拟 量输入模块将 DC ±10V 输入信号转换为数字+27648 和-27649。设转 换后得到的数字为 N，求以 kW 为单位的有功功率值。 解：根据互感器额定值计算的原边有功功率额定值为3 × 10000 × 1000 =
( W ) = 17321 ( kW )由以上关系不难推算出互感器原边的有功功率与转换后的数字之 间的关系为 1 = 0.62648 kW / 字。转换后的数字为 N 时， 对应的有功功率为 0.6265 N (kW)，如果以 kW 为单位显示功率 P，使 用定点数运算时的计算公式为 P = N × 6 265 / 10 000 （kW） 【例 2-4】用于测量锅炉炉膛压力（?60 Pa～60 Pa）的变送器的输 出信号为 4～20mA，模拟量输入模块将 0～20mA 转换为数字 0～27 648，设转换后得到的数字为 N，试求以 0.1Pa 为单位的压力值。 解： ～20mA 的模拟量对应于数字量 5 530～2 7648， ?600～600 4 即 （0.1Pa）对应于数字量 5 530～27 648，压力的计算公式应为P=
( N ? 5530 ) ? 600 = ( N ? 5530 ) ? 600 ( 27648 ? 5530 ) 2Pa )电流输出 电压输出QI 0光电隔离 背板总 线接口DACM ANA QI 1QV0 S 0+ CH0 S 0M ANA QV1 S 1+ CH1 S 1M ANA内部电源L+ MM ANA 24V图2-14模拟量输出模块1．EX 系列数字量模拟量输入/输出模块 EX 模块在化工等行业使用。将外部的本质-安全设备（用于有爆炸危险区域的传感器和执行器）与 PLC 非本质-安全内部回路隔离。2．F 系列数字量模拟量输入/输出模块这些模块具有故障安全运行的集成安全功能，在 ET 200M 分布式I/O 或 S7-300F 中使用。用于连接有爆炸危险区域的设备。 S7-300 的功能模块 1．计数器模块模块的计数器均为 0～32 位或 ± 31 位加减计数器，可以判断脉冲 的方向，模块给编码器供电。达到比较值时发出中断。可以 2 倍频和4 倍频计数。有集成的 DI/DO。可以检测最高达 500kHz 的脉冲， FM 350-1 是单通道计数器模块，FM 有连续计数、 单向计数、 循环计数 3 种工作模式。 350-2 和 CM 35都是 8 通道智能型计数器模块。2．位置控制与位置检测模块 FM 351 双通道定位模块用于控制变级调速电动机或变频器。FM 353 是步进电机定位模块。FM 354 伺服电机定位模块。FM 357 可以用于最多 4 个插补轴的协同定位。FM 352 高速电子凸轮控制器，它 有 32 个凸轮轨迹，13 个集成的 DO，采用增量式编码器或绝对式编 码器。SM 338 超声波传感器检测位置，无磨损、保护等级高、精度稳定不变。3．闭环控制模块有自优化温度控制算 FM 355 闭环控制模块有 4 个闭环控制通道， 法和 PID 算法。4．称重模块 SIWAREX U 称重模块是紧凑型电子称，测定料仓和贮斗的料位，对吊车载荷进行监控，对传送带载荷进行测量或对工业提升机、轧机 超载进行安全防护等。SIWAREX M 称重模块是有校验能力的电子称重和配料单元，可以组成多料称系统，安装在易爆区域。5．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。RUN-P RUN STOP MRESM L+ MM L+ M1M 参考电位&100nF接地母线图 2-17 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。2.5 S7-400 系列 PLC 的硬件组成模块的尺寸为 25(宽)×290(高)×210(深)mm。电源 CPUI/O模块机架图2-18 S7-400模块式PLC 图2-15 S7-400 PLCCCP C S P UI I I I I I M M M M M M 1 2 3 4 5 6…EUI/OI MI I/O CP, FM M…图2-16S7-400的多机架连接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， 与最后一个 EU 的最大 CC 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。…EUI/OI MI I/O CP, FM MI/OI MI/OI M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 0.08?s。 （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。2.5.2 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。UR1/UR2 P bus K bus P bus 1 K bus CR2 P bus 2 ER1/ER2 P bus图 2-17 （3）扩展机架 ER1/ER2机架与总线ER1 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。2.5.3 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。2.5.4 冗余设计的容错自动化系统 S7-400HRack 0 Rack 1ET 200MPROFIBUS-DP图2-21 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。CPU、 电源模块以及连接两个 CPU S7-400H 主要器件都是双重的：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。3．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。2.5.5 安全型自动化系统 S7-400F/FH（1）S7-400F：安全型自动化系统，出现故障时转为安全状态， 并执行中断。 （2）S7-400FH：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。2.5.6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。2.5.9 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。 表 2-50 号机架模块地址举例1 号机架槽 号1 2 3 4模块种类地址槽 号模 块 种 地址 类32 点 DI IB4～IB7PS 417 10A 电1 2 3 QB0，QB1 4源模块CPU 412-2DP 16 点 DO16 点 DO QB2，QB3 16 点 DO QB4，QB5 8 点 AO QW528 QW542～516 点 DIIB0，IB158 点 AIIW544 IW558～68 点 AOQW512 QW526～ 616 点 DO QB6，QB7716 点 AIIW512 IW542～ 78 点 AIIW560 IW574～8 916 点 DI IM460-1IB2，IB3 40938 932 点 DI IM461-0IB8～IB11 4092表 2-6 S7-300 与S7-400 性能比较接近的功能模块 功能模块 计数器模块 定位模块 定位模块 电子凸轮控制 器 闭环控制模块S7-300 系列 FM 350-1 FM 351，双通道 FM 353，双通道 S7-400 系列 FM 450-1 FM 451，3 通道 FM 453，3 通道FM 352，13 个数字量输 FM 452，16 个数字量输出FM 355，4 通道出FM 455，16 通道2.6ET 200 分布式 I/O基于 PROFIBUS-DP 现场总线的分布式 I/O。I/O 传送信号到 CPU 只需 ms 级。 只需要很小的空间，能在非常严酷的环境（例如酷热、严寒、强 压、潮湿或多粉尘）中使用。 （1）电机启动器：异步电机的单向或可逆启动，7.5kW，最大电 流 40A，一个站可以带 6 个电机启动器。 （2）气动系统：ET 200X 用于阀门控制。 （3）变频器 （4）智能传感器：光电式编码器或光电开关等与使用 ET 200S 进 行通信。 （5）安全技术：在冗余设计的容错控制系统或安全自动化系统中 使用。 包括紧急断开开关， 安全门的监控以及众多与安全有关的电路。有 ET 200S 故障防止模块、故障防止 CPU 和 PROFISafe 协议。2.6.2 ET 200 的分类 (1) ET 200S 是分布式 I/O 系统。 (2) ET 200M 是模块化的分布式 I/O，采用 S7-300 全系列模块， 最多 8 个模块。 ET 200M 户外型温度范围-25°C 到+60°C。 (3) ET 200is 是本质安全系统，适用于有爆炸危险的区域。 (4) ET 200X：IP65/67 的分布式 I/O，相当于 CPU 314，可用于有 粉末和水流喷溅的场合。 (5) ET 200eco 是经济实用的 I/O，IP67。 (6) ET 200R 适用于机器人，能抗焊接火花的飞溅。 (7) ET 200L 是小巧经济的分布式 I/O，像明信片大小的 I/O 模块。 (8) ET 200B：整体式的一体化分布式 I/O。3 S7-300/400 的编程语言与指令系统 3.1 S7-300/400 的编程语言 3.1.1 PLC 编程语言的国际标准 IEC 61131 是 PLC 的国际标准， 年发布了 IEC 61131标 准 中 的 1 ～ 4 部 分 ， 我 国 在 1995 年 11 月 发 布 了 GB/T/3/4(等同于 IEC /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。 对应于西门子的 S7 5) 顺序功能图 SFC(Sequential function chart)： Graph。顺序功能图梯形图功能块图指令表结构文本图3-1 PLC的编程语言3.1.2 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 Graph 2．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（stategraphs）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 S7 HiGraph 经验的用户使用。 Graph 对顺序控制过程的编程非常方便，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。3.2 S7-300/400 CPU 的存储区 3.2.1 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#01_0001。 2．十六进制数十六进制的 16 个数字是 0～9 和 A～F, 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#3C＝3×16＋12＝60。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#01 0110。 2#10 1000 对应的十进制数也是 296，对应的十进制数为28＋2 5＋2 3＝256 + 32 + 8 = 296 。3.2.2 基本数据类型MSB LSB 7 6 5 4 3 2 1 0 IB0 IB1 IB2 IB3 IB4 IB5图3-5 位数据的存放：位数据的数据类型为 BOOL（布尔）型。I3.2 的意 1．位（bit） 义。2．字节（Byte）字 取值范围为 W#16#0000～W#16#FFFF。 3． (Word)表示无符号数。 双字 表示无符号数。 范围 DW#16#～ 4． （Double Word）DW#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?32 768～32 767。6．32 位整数（DINT，Double Integer）最高位为符号位，取值范围为?2 147 483 648～2 147 483 647。MSB 7 MB100LSB 0MSB 15 高有效字节 MB100低有效字节LSB 0MB101( a ) MB100 MSB 31 最高有效字节 MB100( b ) MW100最低有效字节LSB 0MB101MB102MB103( c ) MD100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 × 2 E ，例如 123.4 可表示为1.234 × 10 2 。根据 ANSI/IEEE 标准浮点数＝1.m × 2 e 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 0～ （22 位） 。浮点数的表示范围为±1.175495 ×符号位 指数e10 ?38 ～±3.402823 × 1038。尾数的小数部分m31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0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#0～S5T#2H_46M_30S_0MS（9990s），时间增量为 10ms。 ，例如 C#250。8 位 ASCII 字符用单 C#为计数器常数（BCD 码） 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#。取值范围为 D#～D#。 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。3.2.3 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 2～7。 例如 DT#-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： （定时器） COUNTER 和 （计数器） 对应的实参 actual ： （ (1) TIMERparameter，实际参数）应为定时器或计数器的编号，例如 T3，C21。：指定一个块用作输入和输出，实参应为同类型 (2) BLOCK（块） 的块。 ：指针用地址作为实参。例如 P#M50.0。 (3) POINTER（指针） 用于实参的数据类型未知或实参可以使用任意数据类型 (3) ANY： 的情况，占 10 个字节。3.2.5 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（0～999）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 、字（PIW 或 式的输入模块和输出模块。可以按字节（PIB 或 PQB）PQW）或双字（PID 或 PQD）存取，不能以位为单位存取 PI 和 PO。3.2.6CPU 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 ACCU1～ACCU4） （ 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。15未用98 BR7 6 CC1 CC05 OS4 OV3 OR2 1 STA RLO0 FC图 3-9I0.1 MOVE EN ENO状态字的结构能流MOVE Q4.1 EN ENO IB2 IN OUT MB8MW2 INOUT MW4图3-50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。3.3 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。 3.3.1 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。A( A AN O ) A ON = A = A = A AN =I0.0 I0.2 C5 I0.1 I0.3 Q4.3 Q4.4 I3.4 Q4.6I 0.0 I 0.1 I 0.2 I 0.3 C5 L 20.0 L 20.0 Q 4.3 L 20.0 Q 4.4 L 20.0 I 3.4 Q 4.6图3-10 触点与输出指令2．取反触点I0.6I0.3NOTQ4.5图3-11取反触点3．电路块的串联和并联I0.0 M0.3 Q4.3 I0.5 M9.1 I0.2 A AN O A A ON = I0.0 M0.3 I0.5 I0.2 M9.1 Q4.3 I0.0 M0.0 Q4.4 M3.3 I0.2 A( O O ) A( O O ) = I0.0 M3.3 M0.0 I0.2 Q4.4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。A I0.0 AN I0.1 = M0.1 A M0.1 A I0.3 = Q4.3I0.0 I0.1 M0.1 I0.3 # Q4.3 M0.1 I0.4 Q4.2 (b)I0.0I0.1I0.3 Q4.3 I0.4 Q4.2(a)图3-14 中线输出指令I0.0 I0.0I0.2 Q4.3 I0.2X I0.0 X I0.2 = Q4.3I0.0 I0.0I0.2 Q4.4 I0.2X I0.0 XN I0.2 = Q4.4图3-15 异或图3-16 同或I0.1 Q4.3 S I0.3 Q4.3 RA S A RI0.1 Q4.3 I0.3 Q4.3I0.1 I0.3 Q4.3图3-17 置位与复位I0.4 I0.6M0.0 RS Q R SQ4.1I0.2M0.1 SR Q SQ4.3I0.5 R图3-18RS触发器与SR触发器I0.3. I0.0 Q4.5 Q4.3I0.3 I0.0 M0.0 Q4.5 P I0.3 I0.0 M0.1 Q4.3 N图3-19上升沿与下降沿检测Network 1： A A FP = Network 2： A A FN =I0.2 POS Q M0.0 M_BIT I0.1 Q4.3I0.3 I0.0 M0.0 Q4.5 I0.3 I0.0 M0.1 Q4.3I0.3 I0.4 NEG Q Q4.5M0.1 M_BIT图3-20上升沿检测与下降沿检测A A( A BLD FN ) =I0.3 I0.4 100 M0.1 Q4.5【例 3-1】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。I0.0 POS Q M0.0 M_BIT M0.1 M0.1 M1.5 M0.1 I0.0I0.1 M0.1Q4.0I0.0 故障信号 I0.1 复位信号 M0.1 锁存信号 Q4.0 显示输出图3-21 故障信息显示设置 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 = M0.2 CLR = Q4.7 //将 RLO 置位 //M0.2 的线圈“通电” //将 RLO 复位 //Q4.7 的线圈“断电”3.4.1 定时器指令输入信号 脉冲定时器 的输出信号 扩展脉冲定时器 的输出信号 接通延时定时器 的输出信号I0.0 Q4.0 t Q4.1 t Q4.2 t t t保持型接通延时 Q4.3 定时器的输出信号 断开延时定时器 的输出信号Q4.5图3-23定时器功能15 x x 1 0未用 时基1秒8 7 0 0 0 1 0 0 1 0 1 20 0 1 1 1 7以BCD码表示的时间值（0～999）图3-24 定时器字在 CPU 内部，时间值以二进制格式存放，占定时器字的 0～9 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， ， 和 11 时， 01 10 对应的时基分别为 10ms，100ms，1s 和 10s。 6．脉冲定时器I0.0T0 SP S5T#2S Q4.0 T0 Rt I0.0 I0.1当前值tT0 I0.1Q4.0图3-25脉冲定时器图3-26脉冲定时器时序图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#。再起动输入I1.2 起动输入I0.0 复位输入I0.1 T0的响应(当前值) T0的输出触点I0.0T0 S_PULSE Q SQ4.0S5T#2S TV I0.1 R t tBI MW10 BCD MW12图3-27 图3-28 脉冲定时器的再起动时序图S5脉冲定时器A FR A L SP A R L T LCI 1.2 T0 //允许定时器 T1 再起动 I 0.0 S5T#2s //预置值 2s 送入累加器 1 T0 //启动 T0 I 0.1 T0 //复位 T0 T0 //将 T0 的十六进制时间当前值装入累加器 1 MW10 //将累加器 1 的 内容传送到 MW10 T0 //将 T0 的 BCD 时间当前值装入累加器 1.T A =MW12 //将累加器 1 的内容传送到 MW12 T0 //检查 T0 的信号状态 Q 4.0 //T0 的定时器位为 1 时，Q4.0 的线圈通电仅在语句表中使用的 FR 指令允许定时器再起动，即控制 FR 的RLO（I1.2）由 0 变为 1 状态时，重新装入定时时间，定时器又从预置值开始定时。再起动只是在定时器的起动条件满足(图 3-28 中的I0.1=1)时起作用。该指令可以用于所有的定时器，但是它不是起动定时器定时的必要条件。8．扩展的脉冲定时器I0.2 T1 SE S5T#3S T1 Q4.1 T1 R t I0.2 I0.3当前值tI0.3Q4.1图3-29扩展的脉冲定时器T1 S_PEXT Q S图3-30时序图I0.2Q4.1S5T#3S TV I0.3 RBI MW14 BCD图3-31 S5扩展脉冲定时器10．接通延时定时器I0.4 T2 SD S5T#2S T2 Q4.2 T2 R t I0.4 I0.5当前值ttI0.5Q4.2图3-32接通延时定时器图3-33时序图I0.4T2 S_ODT Q SQ4.2S5T#2S TV I0.5 RBI MW10 BCD MW12图3-34I0.0 T6 T6 SD S5T#4S T7 SF S5T#3S Q4.6S5接通延时定时器I0.0 T9 T8 SD S5T#2S T9 SD S5T#3S Q4.7I0.0 Q4.6 T6 的常开触点 4s 3s T8T7图3-35延时接通/断开电路图3-36振荡电路12．保持型接通延时定时器I0.6 T3 SS S5T#6S T3 Q4.3 T3 R t I0.6 I0.7当前值ttI0.7Q4.3图3-37 保持型接通延时I0.6图3-38T3 S_ODTS Q S BI BCD Q4.3时序图S5T#6S TV I0.7 R图3-39 S5保持型接通延时14．断开延时定时器线圈I1.0 T5 SF S5T#7S T5 Q4.5 T5 R t I1.0 I1.1当前值ttI1.1Q4.5图3-40 断开延时定时器图3-41 时序图I1.0T5 S_OFFDT Q SQ4.5S5T#7S TV I1.1 RBI MW2 BCD图3-42 S5断开延时定时器3.4.2 计数器指令 1．计数器的存储器区每个计数器有一个 16 位的字和一个二进制位。15 8 7 0 0 0 1 0 0 1 0未用0 0 1 1 1 712BCD码格式的计数值（0～999）1510 9 0 0 0未用1 1 10 1 1 1 1二进制数计数值图3-43 计数器字计数器字的 0～11 位是计数值的 BCD 码， 计数值的范围为 0～999。 二进制格式的计数值只占用计数器字的 0～9 位。I0.0 CU C10 S_CU Q Q5.0 I0.2 I0.0 I0.3 C10 SC C#6 C10 CU C10 R I0.4 C11 S_CD Q CD Q5.1 I0.5 I0.4 I0.6 C11 SC C#5 C11 CD C11 RI0.2 S C#6 PV CV MW0 I0.3 R CV_BCD MW8I0.5 S C#5 PV CV I0.6 R CV_BCD图3-44 加计数器图3-45 减计数器下面是图 3-44 中左边的电路对应的语句表： A I0.0 //在 I0.0 的上升沿 CU C10 //加计数器 C10 的当前值加 1 BLD 101 A I0.2 //在 I0.2 的上升沿 L C#6 //计数器的预置值 6 被装入累加器的低字S A R L T LC T A =C10 I0.3 C10 C10 MW0 C10 MW8 C10 Q 5.0//将预置值装入计数器 C10 //如果 I0.3 为 1 //复位 C10 //将 C10 的二进制计数当前值装入累加器 1 //将累加器 1 的内容传送到 MW0 //将 C10 的 BCD 计数当前值装入累加器 1 //将累加器 1 的内容传送到 MW8 //如果 C10 的当前值非 0 //Q 5.0 为 1 状态设置计数值线圈 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。I0.0 T11 I0.0 T11 I0.0 C0 I0.0 Q5.4 3996h T11 SD S5T#7200S T12 SD S5T#7200S M0.0 C0 P SC C#999 M0.1 C0 N CD C0 R I0.0 Q5.4 T12I0.0C12 S_CUD Q CU I0.1 CDQ5.2I0.2 S MW20 PV CV I0.3 R CV_BCD图3-46定时范围的扩展图3-47 加减计数器3.5.1 装入指令与传送指令 1．装入指令与传送指令装入（L，Load）指令将源操作数装入累加器 1，而累加器 1 原有 的数据移入累加器 2。 装入指令可以对字节（8 位） 、字（16 位） 、双字（32 位）数据迸 行操作。 传送（T，Transfer）指令将累加器 1 中的内容写入目的存储区中， 累加器 1 的内容不变。2．立即寻址的装入与传送指令立即寻址的操作数直接在指令中，下面是使用立即寻址的例子。L ?35 //将 16 位十进制常数?35 装入累加器 1 的低字 ACCU1-LL L#5 L B#16#5A //将 32 位常数 5 装入累加器 1 //将 8 位十六进制常数装入累加器 1最低字节 ACCU1-LLL W#16#3E4F //将 16 位十六进制常数装入累加器 1的低字 ACCU1-LL DW#16#567A3DC8 //将 32 位十六进制常数装入累加器 1 L 2#10_0010 //将 16 位二进制常数装入累加器 1的低字 ACCU1-LL 25.38 L ‘ABCD’ //将 32 位浮点数常数(25.38)装入累加器 1 //将 4 个字符装入累加器 1L TOD#12:30:3.0 L D#//将 32 位实时时间常数装入累加器 1 //将 16 位日期常数装入累加器 1 的低字 ACCU1-LL C#50 ACCU1-L L T#1M20S ACCU1-L L S5T#2S //将 16 位定时器常数装入累加器 1 的 //将 16 位定时器常数装入累加器 1 的低字 //将 16 位计数器常数装入累加器 1 的低字低字 ACCU1-LL P#M5.6 AW //将指向 M5.6 的指针装入累加器 1，运算结 W#16#3A12 //常数与累加器 1 的低字相“与”果在累加器 1 的低字中L B#(100,12,50,8) //装入 4 字节无符号常数3．直接寻址的装入与传送指令直接寻址在指令中直接给出存储器或寄存器的区域、 长度和位置， 例如用 MW200 指定位存储区中的字，地址为 200；下面是直接寻址 的程序实例：A L I0.0 MB10 //输入位 I0.0 的“与”（AND）操作 //将 8 位存储器字节装入累加器 1 最低的字节 ACCU1-LLL DIW15 //将 16 位背景数据字装入累加器 1 的低字 ACCU1-LL TLD22 QB10//将 32 位局域数据双字装入累加器 1 //将 ACCU1-LL 中的数据传送到过程映像输出字节 QB10T MW14 //将 ACCU1-L 中的数据传送到存储器字 MW14T DBD2 3．存储器间接寻址 DBD2 //将 ACCU1 中的数据传送到数据双字在存储器间接寻址指令中，给出一个作地址指针的存储器，该存 储器的内容是操作数所在存储单元的地址。 在循环程序中经常使用存 储器间接寻址。 地址指针可以是字或双字， 定时器 T） 计数器 C） 数据块 DB） （ 、 （ 、 （ 、 功能块（FB）和功能（FC）的编号范围小于 65 535，使用字指针就 够了。 其它地址则要使用双字指针，如果要用双字格式的指针访问一个 字、宇节或双字存储器，必须保证指针的位编号为 0，例如 P#Q20.0。L QB[DBD 10] //将输出字节装入累加器 1，输出字节的地址指针在数据双字 DBD10 中//如果 DBD10 的值为 2＃00 00 ，装入的是 QB4 A M[LD 4] //对存储器位作“与”运算，地址指针在数据双字 LD4 中//如果 LD4 的值为 2＃00 00 ，则是对 M4.3 进行操作31 24 23 16 15 8 7 0 00 0bbb bbbb bbbb bbbb bxxx 31 24 23 16 15 8 7 0 x000 0rrr 0000 0bbb bbbb bbbb bbbb bxxx图3-10 存储器间接寻址的双字指针格式图3-11 寄存器间接寻址的指针格式4．寄存器间接寻址地址寄存器 AR1 和 AR2，的内容加上偏移量形成地址指针，指向 数值所在的存储单元。 其中第 0～2 位（xxx）为被寻址地址中位的编号（0～7） ，第 3～18 位为被寻址地址的字节的编号（0～65535） 。第 24～26 位（rrr）为被寻址地址的区域标识号，第 31 位 x = 0 为区域内的间接寻址，第31 位 x = 1 为区域间的间接寻址。第一种地址指针格式存储区的类型在指令中给出，例如 LDBB[AR1, P#6.0]。在某一存储区内寻址。第 24～26 位（rrr）应为 0。第二种地址指针格式的第 24～26 位还包含存储区域标识符 rrr， 区域间寄存器间接寻址。 如果要用寄存器指针访问一个字节、字或双字，必须保证指针中 的位地址编号为 0。 指针常数＃P5.0 对应的二进制数为 2＃00 00。下面是区内间接寻址的例子： L LAR1 A P#5.0 //将间接寻址的指针装入累加器 1 //将累加器 1 中的内容送到地址寄存器 1 M[AR1, P#2.3] //AR1 中的 P#5.0 加偏移量 P#2.3, 实际上是对 M7.3 进行操作= L Q[AR1, P#0.2] //逻辑运算的结果送 Q5.2DBW[AR1, P#18.0] //将 DBW23 装入累加器 1下面是区域间间接寻址的例子：L P#M6.0 //将存储器位 M6.0 的双字指针装入累加器 1LAR1 T MW56 P#M6.0 对应的二进制数为 2#00 00 。因为地址指针 P#M6.0 中已经包含有区域信息，使用间接寻址 //将累加器 1 中的内容送到地址寄存器 1 W[AR1, P#50.0] //将累加器 1 的内容传送到存储器字的指令 T W[AR1, P#50]中没有必要再用地址标识符 M。表 3-6寄存器间接寻址的区域标识位 存储区 位 26～24 外设输入输出 000 输入过程映像 001 输出过程映像 010 位存储区 011 共享数据块 100 背景数据块 101 块的局域数据 111区域标识符 P I Q M DBX DIX L5．装入时间值或计数值 L T5 //将定时器 T5 中的二进制时间值装入累加器 1 的低字中LC T5 //将定时器 T5 中的 BCD 码格式的时间值装入累加器 1 低字中L C3 //将计数器 C3 中的二进制计数值装入累加器 1 的低字中LC C16 //将计数器 C16 中的 BCD 码格式的值装入累加器 1 的低字中6．地址寄存器的装入与传送指令可以不经过累加器 1，与地址寄存器 AR1 和 AR2 交换数据。下面 是应用实例：LAR1 DBD20 LAR2 LD180 //将数据双字 DBD20 中的指针装入 AR1 //将局域数据双字 LD180 中的指针装入 AR2LAR1 P#M10.2 //将带存储区标识符的 32 位指针常数装入 AR1LAR2 P#24.0 //将不带存储区标识符 32 位指针常数装入 AR2TAR1 DBD20 TAR2 MD24 //AR2 中的内容传送到存储器双字 DBD20 //AR1 中的内容传送到数据双字MD24梯形图中的传送指令：I0.1 MOVE EN ENO OUT MW4能流MOVE EN ENO IB2 INQ4.1MW2 INOUT MB8图3-50 传送指令A JNB L T SET SAVE CLR _001: A ……I1.0 _001 MW2 MW4//如果 I1.0 = 0，则跳转到标号_001 处 //MW2 的值装入累加器 1 的低字 //累加器 1 低字的内容传送到 MW4 //将 RLO 置为 1 //将 RLO 保存到 BR 位 //将 RLO 置为 0BR如果功能被正确执行，BR 位为 1，ENO 也为 1。3.5.2 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 CC0 移位和循环移位指令 移出位为 0 － － 移出位为 1 字逻辑指令 结果为 0 － 结果不为 0 －CC1 CC0 比较指令 0 0 累加器 2＝累加器 1 0 1 累加器 2&累加器 1 1 0 累加器 2&累加器 1 1 1 非法的浮点数表 3-8比较指令语句 梯形图 说明 表 中的符 号 指令 ?I CMP ? I 比较累加器 2 和累加器 1 低字中的整数，如果条 ?D CMP ? 件满足，RLO=1 ?R D 比较累加器 2 和累加器 1 中的双整数，如果条件 CMP ? 满足，RLO=1 R 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==, &&, &, &, &=, &=。 下面是比较两个浮点数的例子：L L MD4 2.345E+02 //MD4 中的浮点数装入累加器 1 MD4 装入 //浮点数常数装入累加器 1，累加器 2&R = Q4.2 //比较累加器 1 和累加器 2 的值 //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。I0.6 CMP&=I I0.3 Q4.1 SMW2 IN1 MW4 IN2图3-51 比较指令表 3-9数据转换指令语句表 梯形图BTI BCD_I说明 将累加器 1 中的 3 位 BCD 码转换成整数ITB BTD DTB DTR ITD RNDI_BCD将累加器 1 中的整数转换成 3 位 BCD 码BCD_DI 将累加器 1 中的 7 位 BCD 码转换成双整数 DI_BCD 将累加器 1 中的双整数转换成 7 位 BCD 码 DI_R I_DI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ROUND 将浮点数转换为四舍五入的双整数RND＋ CEIL将浮点数转换为大于等于它的最小双整数RND－ FLOOR 将浮点数转换为小于等于它的最大双整数 TRUNC TRUNC 将浮点数转换为截位取整的双整数 CAW CAD－ －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15 1111符号位1000百位0110十位0 0010个位31 sxxx符号位 百万位 十万位16 15万位 千位 百位 十位 个位0图3-523位BCD码的格式图3-537位BCD码的格式下面是双整数转换为 BCD 码的例子：A I0.2 L MD10 DTB 仍在累加器 1 中 JO OVER 转到标号 OVER 处 T MD20 A M4.0 R M4.0 JU NEXT OVER: AN M4.0 S M4.0 NEXT: …… //如果 I0.2 为 1 //将 MD10 中的双整数装入累加器 1 //将累加器 1 中的数据转换为 BCD 码，结果 //运算结果超出允许范围（OV＝1）则跳 //将转换结果传送到 MD20 //复位溢出标志 //无条件跳转到标号 NEXT 处 //置位溢出标志【例 3-5】 将 101 英寸转换为以厘米为单位的整数，送到 MW0中。L ITD DTR L 2.54 101 //将 16 位常数 101(65H)装入累加器 1 //转换为 32 位双整数 //转换为浮点数 101.0累加器 1 的 //浮点数常数 2.54 装入累加器 1，内容装入累加器 2*R RND T MW30 //101.0 乘以 2.54，转换为 256.54 厘米 //四舍五入转换为整数 257(101H)7．取反与求补指令表 3-12 语句表指令 梯形图指令INVI INVD NEGI NEGD NEGR INV_I INV_DI NEG_I NEG_DI NEG_REN IN取反与求补指令 说明求累加器 1 低字中的 16 位整数的反码 求累加器 1 中双整数的反码 求累加器 1 低字中的 16 位整数的补码 求累加器 1 中双整数的补码 将累加器1中的浮点数的符号位取反INV_DI ENO OUT NEG_I EN IN ENO OUT图3-55 取反与求补指令L MD20 NEGD T MD30//将 32 位双整数装入累加器 1 //求补 //运算结果传送到 MD30表 3-13 取反与求补 内容 累加器 1 的低字 变换前的数 11 1000 取反的结果 00 0111 求补的结果 00 10003.6.1 整数数学运算指令ACCU2操作数1ACCU1操作数2数学运算 运算结果图3-56数学运算中的累加器L IW10 L MW14//IW10 的内容装入累加器 1 的低字 MW14 的值 //累加器 1 的内容装入累加器 2，装入累加器 1 的低字/I结果 //累加器 2 低字的值除以累加器 1 低字的值，在累加器 1 的低字T DB1.DBW2 DB1 的 DBW2 中 //累加器 1 低字中的运算结果传送到数据块表 3-16 语句 表+I ?I *I /I整数数学运算指令 描 述梯形图将累加器 1，2 低字中的整数相加，运算结果在累加 器 1 的低字中 累加器 2 中的整数减去累加器 1 中的整数，运算结 果在累加器 1 的低字 将累加器 1，2 低字中的整数相乘，32 位双整数运 算结果在累加器 1 中 ―― + ADD_DI 累加器 2 的整数除以累加器 1 的整数，商在累加器 +D SUB_DI 1 的低字，余数在累加器 1 的高字 ?D MUL_DI 累加器的内容与 16 位或 32 位常数相加，运算结果 *D DIV_DI 在累加器 1 中 /D MOD MOD_DI 将累加器 1，2 中的双整数相加，双整数运算结果在 累加器 1 中 累加器 2 中的双整数减去累加器 1 中的双整数运算 结果在累加器 1 中 将累加器 1，2 中的双整数相乘，32 位双整数运算 结果在累加器 1 中 累加器 2 中的双整数除以累加器 1 中的双整数，32 位商在累加器 1 中， 累加器 2 中的双整数除以累加器 1 中的双整数，32 位余数在累加器 1 中ADD_I SUB_I MUL_I DIV_I 3.6.2 浮点数数学运算指令 表 3-17 浮点数数学指令语句 表 +R ?R *R /R ABS SQR SQRT EXP LN SIN COS TAN梯形图ADD_R SUB_R MUL_R DIV_R ABS SQR SQRT EXP LN SIN COS TAN描述 将累加器 1，2 中的浮点数相加，浮点数运算结果在 累加器 1 中 累加器 2 中的浮点数减去累加器 1 中的浮点数，运 算结果在累加器 1 中 将累加器 1，2 中的浮点数相乘，浮点数乘积在累加 器1中 累加器 2 中的浮点数除以累加器 1 中的浮点数，商 在累加器 1，余数丢掉 取累加器 1 中的浮点数的绝对值 求浮点数的平方 求浮点数的平方根 求浮点数的自然指数ASIN ASIN ACOS ACOS ATAN ATAN求浮点数的自然对数 求浮点数的正弦函数 求浮点数的余弦函数 求浮点数的正切函数 求浮点数的反正弦函数 求浮点数的反余弦函数 求浮点数的反正切函数//打开数据块 DB17OPN LDB17DBD0 //数据块 DB17 的 DBD0 中的浮点数装入累加器 1SQR//求累加器 1 中的浮点数的平方，运算结果在累加器 1 中 AN JC BEU OK: T DBD4 OV OK //如果运算时没有出错 //跳转到标号 OK 处 //如果运算时出错，功能块无条件结束 //累加器 1 中的运算结果传送到数据块 DB17的 DBD4 中求以 10 为底的对数时，应将自然对数值除以 2. 的自然 对数值)。例如lg100＝ln100/2...【例 3-6】 用浮点数对数指令和指数指令求 5 的立方。 计算公式为：53 = EXP(3 * LN(5)) = 125L L#5 DTR LN L 3.0 *R EXP RND T MW40浮点数三角函数指令的输入值为弧度，角度值乘以π/180，可转换为弧度值。I0.6 DIV_DI EN ENO NOT Q4.1 SMD2 IN1 MD6 IN2OUT MD10图3-57 整数除法指令【例 3-7】 压力变送器的量程为 0～10MPa， 输出信号为 4～20mA， S7-300 的模拟量输入模块的量程为 4～20mA， 转换后的数字量为 0～ 27 648，设转换后的数字为 N，试求以 kPa 为单位的压力值。解：0～10MPa(0～10 000kPa)对应于转换后的数字 0～27 648，转 换公式为 P =（10 000 × N）/ 27 648 （kPa） (3-1) 值得注意的是在运算时一定要先乘后除，否则会损失原始数据的 精度。假设 A/D 转换后的数据 N 在 MD6 中，以 kPa 为单位的运算结 果在 MW10 中。图 3-58 是实现式（3-1）中的运算的梯形图程序。I0.6 MUL_DI EN ENO OUT MD20 DIV_DI EN ENO MD20 IN1 L#27648 IN2 OUT MD20 MOVE EN ENO MW22 IN OUT MW10MD6 IN1 L#10000 IN2图 3-58算术运算指令语句表中“*I”指令的运算结果为 32 位整数，梯形图中 MUL_I 指令的运算结果为 16 位整数。A/D 转换后的最大数字为 27 648，所 以要使用 MUL_DI。双字除法指令 DIV_DI 的运算结果为双字，运算 。 结果不会超过 16 位正整数的最大值（32 767）3.6.3 移位与循环移位指令 表 3-20 移位指令（对累加器 1 中的数操作，结果在累加器 1 中）名称语句 表梯形图描述有符号整数右移 有符号双整数右移 16 位字左移 16 位字右移 16 位双字左移 16 位双字右移 双字循环左移 双字循环右移 双字＋ CC1 循环左 移 双字＋ CC1 循环右 移SSI SSD SLW SRW SLD SRD RLD RRD RLDA RRDASHR_I SHR_DI SHL_W SHR_W SHL_DW SHR_DW ROL_DW ROR_DW － －整数逐位右移，空出的位添上符号位 双整数逐位右移， 空出的位添上符号位 字逐位左移，空出的位添 0 字逐位右移，空出的位添 0 双字逐位左移，空出的位添 0 双字逐位右移，空出的位添 0 双字循环左移 双字循环右移 双字通过 CC1（一共 33 位）循环左移 双字通过 CC1（一共 33 位）循环右移（1）用指令中的参数&number&来指定移位位数，16 位移位指令 为 0～15，32 位移位指令为 0～32。如果&number&等于 0，移位指令 被当作 NOP（空操作）指令来处理。 （2） 指令没有参数&number&， 移位位数放在累加器 2 的最低字节 中（0～255）。如果移位位数等于 0，移位指令被当作 NOP（空操作） 指令来处理。 有符号字的移位位数&16 时，移位后被移位的数的各位全部变成 了符号位。L SSI MW4 6 //将 MW4 的内容装入累加器 1 的低字 //累加器 1 低字中的有符号数右移 6 位，结果仍在累加器 1 的低字中T MW8 //累加器 1 低字中的运算结果传送到 MW8 中表 3-21 整数右移 6 位前后的数据 内容 累加器 1 的高字 累加器 1 的低字 移位前 10 11 11
右移 6 位 10 后 L +3 //将＋3 装入累加器 1LMW20//将累加器 1 的内容装入累加器 2，MW20 的内容装入累加器 1SSI JP NEXT 处 NEXT //累加器 1 低字中的有符号数右移 3 位 //如果最后移入 CC1 的位为 1，跳转到标号表 3-23 字右移 6 位移位前后的数据 内容 累加器 1 的高字 累加器 1 的低字 移位前 10 11
右移 6 位 10 11 后
表 3-24 内容 移位前 双字循环左移 4 位前后累加器中的数据 累加器 1 的低字 11 11
累加器 1 的低字 11 10 X 累加器 1 的高字 10 0100 右移 4 位 00 后 0101 表 3-25 内容 移位 前 左移 后I0.6双字通过 CC1 循环左移 1 位前后累加器中的数据CC1 累加器 1 的高字 X 10 1 00Q4.0 S INSHR_I EN ENO0 15 00 0010符号位 右移4位MW4 IN W#16#4 NOUT MW8OUT11 丢失填符号位图 3-60有符号数右移指令3.6.4 字逻辑运算指令 表 3-26 字逻辑运算指令语句表 AW OW XOW AD OD XOD梯形图 WAND_W WOR_W WXOR_W WAND_DW WOR_DW WXOR_DW描 述 字与 字或 字异或 双字与 双字或 双字异或表3-27 字逻辑运算的结果 位 15 0 逻辑运算前累加器1的低字 11 1011 逻辑运算前累加器2的低字或常数 11 0101 “与”运算后累加器1的低字 11 0001 “或”运算后累加器1的低字 11 1111 “异或”运算后累加器1低字 00 1110 L QW10 //QW10 的内容装入累加器 1 的低字 L W#16#000F //累加器 1 的内容装入累加器 2， W#16#000F 装 入累加器 1 的低字 OW //累加器 1 低字与 W#16#000F 逐位相或， 结果在 累加器 1 的低字中 T QW10 //累加器 1 低字中的运算结果传送到 QW10 中I2.3 Q5.0 WAND_W EN ENO PIW0 IN B#16#6 N &&0 Q5.0 MOVE EN QB5 IN ENO OUT PQB5OUT MW8图3-62立即读入图3-63立即写出MB9 是 MW8 中的低字节，M9.1 和 M9.2 对应于输入信号 I0.1 和 I0.2。 3.6.5 累加器指令表 3-28 语句表累加器指令 描 述TAK PUSH POP ENT LEAVE INC DEC +AR1 +AR2 BLD NOP 0 NOP 1累加器1 累加器2 累加器3 累加器4 入栈前交换累加器 1，2 的内容 入栈 出栈 进入 ACCU 堆栈 离开 ACCU 堆栈 累加器 1 最低字节加上 8 位常数 累加器 1 最低字节减去 8 位常数 AR1 的内容加上地址偏移量 AR2 的内容加上地址偏移量 程序显示指令（空指令） 空操作指令 空操作指令A A B C累加器1 累加器2 累加器3 累加器4 出栈前A B C D累加器1 累加器2 累加器3 累加器4 入栈后A B C D累加器1 累加器2 累加器3 累加器4 出栈后B C D D图3-64 入栈指令执行前后图3-65 出栈指令执行前后【例 3-9】 用语句表程序实现浮点数运算 DBD0＋DBD4） DBD8 （ （ / CDBD12）。L DBD0 L DBD4 //DBD0 中的浮点数装入累加器 1 DBD4 中的浮点 //累加器 1 的内容装入累加器 2，数装入累加器 1+R 1中 L DBD8 //累加器 1 的内容装入累加器 2，DBD8 中的浮点数 //累加器 1，2 中的浮点数相加，结果保存在累加器装入累加器 1ENT //累加器 3 的内容装入累加器 4，累加器 2 的中间结果装入累加器 3L DBD12 //累加器 1 的内容装入累加器 2，DBD12 中的浮点数装入累加器 1CR结果保存在 //累加器 2 的内容减去累加器 1 的内容，累加器 1 中LEAVE //累加器 3 的内容装入累加器 2，累加器 4 的中间结果装入累加器 3/R //累加器 2 的（DBD0＋DBD4）除以累加器 1 的（DBD8CDBD12）T DBD16 //累加器 1 中的运算结果传送到 DBD163．加、减 8 位整数指令 L MB4 INC 1 //MB4 的内容装入累加器 1 的最低字节 //累加器 1 最低字节的内容加 1，结果存放在累加器 1 的最低字节T MB4 //运算结果传回 MB44．地址寄存器指令 +AR1 (Add to AR1) 指令将 AR1 的内容加上累加器 1 中低字的内容，或加上指令中的 16 位常数，结果在 AR1 中。地址寄存器中的存 储区域标识符（第 24～26 位）保持不变。31 24 23 16 15 8 7 0 00 0bbb bbbb bbbb bbbb bxxx 31 24 23 16 15 8 7 0 x000 0rrr 0000 0bbb bbbb bbbb bbbb bxxx图3-10 存储器间接寻址的双字指针格式图3-11 寄存器间接寻址的指针格式3.7 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 JU JL JC JCN JCB JNB JBI JNBI JO JOS JZ JN JP JM JPZ JMZ JUO LOOP梯形图中的 状态位触点指令 － － － － － － BR － OV OS ＝＝0 && 0 &0 &0 &= 0 &= 0 UO －说明 无条件跳转 多分支跳转 RLO=1 时跳转 RLO=0 时跳转 RLO=1 且 BR＝1 时跳转 RLO=0 且 BR＝1 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。 【例 3-10】IW8 与 MW12 的异或结果如果为 0，将 M4.0 复位， 非 0 则将 M4.0 置位。L L IW8 MW12 //IW8 的内容装入累加器 1 的低字 //累加器 1 的内容装入累加器 2，MW12的内容装入累加器 1XOW JN NOZE //累加器 1，2 低字的内容逐位异或 //如果累加器 1 的内容非 0，则跳转到标号NOZE 处R JU NOZE: AN S NEXT: NOPM4.0 NEXT M4.0 M4.0 0Network 1 I0.4异或运算CAS0 JMP Q4.1 SNetwork 1 I0.6 Network 2 I0.2 Network 3 CAS1CAS1 JMPN Q4.1 SNetwork 2 I0.5 YES Network 3 CAS0 I2.0结果=0?NOZE 置位 M4.0 复位 M4.0 NEXTNOQ4.0 SI3.0Q4.2 S图3-67 循环指令图3-68 条件跳转指令图3-69JMPN跳转指令Network 1 I0.6SUB_I EN ENO OUT MW6IW0 IN IW2 N Network 2 OV I0.2Q4.0 S图3-70 状态位触点指令3.7.3 循环指令循环指令 LOOP &jump label&用 ACCU 1-L 作循环计数器， 每次执 行 LOOP 指令时 ACCU 1-L 的值减 1，若减 1 后 ACCU 1-L 非 0，将 跳转到&jump label&指定的标号处。 【例 3-11】用循环指令求 5！(5 的阶乘)。L TL#1//32 位整数常数装入累加器 1， 置阶乘的初值MD20 //累加器 1 的内容传送到 MD20，保存阶乘的初值L BACK: MW10 L *D T L MD20 MW10 MD20 //取阶乘值 //MD20 与 MW10 的内容相乘 //乘积送 MD20 //循环计数器内容装入累加器 1 //累加器 1 低字的内容减 1，减 1 后非 0，跳 T 5 MW10 //循环次数装入累加器的低字 //累加器 1 低字的内容保存到循环计数器LOOP BACK到标号 BACK ……3.8 程序控制指令 表 3-30 程序控制指令 //循环结束后，恢复线性扫描语句表指令 BE BEU BEC CALL FCn CALL SFCn CALL FBn1，DBn2 CALL SFBn1，DBn2 CC FCn 或 SFCn UC FCn 或 SFCn RET MCRA MCRD MCR(梯形图指令 － － － － － － － CALL CALL RET MCRA MCRD MCR&描述 块结束 块无条件结束 块条件结束 调用功能 调用系统功能 调用功能块 调用系统功能块 RLO＝1 时条件调用 无条件调用 条件返回 起动主控继电器功能 取消主控继电器功能 打开主控继电器区)MCRNetwork 1MCR&关闭主控继电器区FC10 CALL FC12 CALL DB3 FB10 EN ENO Q4.0 SNetwork 2 I0.6 Network 3 I2.1MW100 INOUT MW 30图3-71I0.2临 时 电 源 线逻辑块调用MCRAI3.1 I0.5 MW20MCR& Q4.0 MOVE EN ENO IN OUT QW10 MCR& MCR控制区I1.1MCRD Q4.1图3-72 主控继电器指令OPN L DB10 //打开数据块 DB10 作为共享数据块 DBW35 //将打开的 DB10 中的数据字 DBW35 装入累加器 1 的低字T OPN MW12 //累加器 1 低字的内容装入 MW12 DI20 //打开作为背景数据块的数据块 DB20L TDIB35 // DB20.DIB35 装入累加器 1 的最低字节 DBB27 //累加器 1 最低字节传送到 DB10.DBB27数据块指令 指令 描述 OPN 打开数据块 交换共享数据块和背景数据 CDB L DBLG 共享数据块的长度装入累加器 1 L DBNO 共享数据块的编号装入累加器 1 L DILG 背景数据块的长度装入累加器 1 L DINO 背景数据块的编号装入累加器 1表 3-31第4章 4.1.1 STEP 7 概述STEP 7 编程软件的使用方法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。4.1.2 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。4.1.4 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。4．STEP 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“Help→contents”进入帮助窗口。 4.1.5 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。4.2 硬件组态与参数设置 4.2.1 项目的创建与项目的结构插入新的对象的方法。4.2.2 硬件组态图 4-2 S7-300 的硬件组态窗口4.2.3 CPU 模块的参数设置图 4-3 表 4-1 位 周期（s）CPU 属性设置对话框时钟存储器各位对应的时钟脉冲周期与频率7 2 6 1.6 5 4 3 2 1 01 0.80.5 0.4 0.2 0.1 2.5 5 10频率（Hz） 0.5 0.625 1 1.25 24.2.4 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。 CPU 当 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4.2.5 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4.2.6 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） 附加测量电阻转换时间（ms） 附加开路监控转换时间（ms） 附加测量电阻和开路监控转换时间（ms） 精度（位，包括符号位） 干扰抑制频率（Hz） 模块的基本响应时间（ms，所有通道使能）3 1 10 16 9 400 2417 1 10 16 12 60 13622 1 10 16 12 50 176102 1 10 16 14 10 8164．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。4.2.7 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）。4.3.1 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 “ View → Display with → SymbolicRepresentation”选择显示方式。 2．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“View→Columns 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“View→Sort”选择符号表中变量的排序方法。3．共享符号与局域符号，后者不能用汉字。 4．过滤器（Filter）在符号表中执行菜单命令“View→Filter”，“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。4.3.2 逻辑块逻辑块包括组织块 OB、功能块 FB 和功能 FC。 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、 1． 自由编辑方式）。2．生成逻辑块图 4-86．网络梯形图编辑器执行菜单命令“Insert→Network”，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 “View→Display→Comments”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。7．打开和编辑块的属性菜单命令“File→Properties”来查看和编辑块属性。8．程序编辑器的设置进入程序编辑器后用菜单命令“Option→Customize”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。9．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“View→Display→Symbolic Representation”，切换绝对 地址和符号地址方式。 菜单命令“View→Display→Symbol information”用来打开或关闭 符号信息。图 4-9符号信息4.4 S7-PLCSIM 仿真软件在程序调试中的应用 4.4.1 S7-PLCSIM 的主要功能在计算机上对 S7-300/400 PLC 的用户程序进行离线仿真与调试。 模拟 PLC 的输入/输出存储器区， 来控制程序的运行， 观察有关输 出变量的状态。 在运行仿真 PLC 时可以使用变量表和程序状态等方法来监视和修 改变量。 可以对大部分组织块 OB） 系统功能块 SFB） （ 、 （ 和系统功能 SFC） （ 仿真。4.4.2 使用 S7-PLCSIM 仿真软件调试程序的步骤（1）在 STEP 7 编程软件中生成项目，编写用户程序。 （2）打开 S7-PLCSIM 窗口，自动建立了 STEP 7 与仿真 CPU 的 连接。 仿真 PLC 的电源处于接通状态，CPU 处于 STOP 模式，扫描方式 为连续扫描。 （3）在管理器中打开要仿真的项目，选中“Blocks”对象，将所 有的块下载到仿真 PLC。 （4）生成视图对象。 （5）用视图对象来模拟实际 PLC 的输入/输出信号，检查下载的 用户程序是否正确。4.4.3 应用举例电动机串电阻降压起动。速度监视。I1.0 Q4.0 T5 Q4.0I1.1Q4.0 T1 SD S5T#9S Q4.2Q4.1CMP &IMW2 IN1 1400 IN2图4-10梯形图图 4-11S7-PLCSIM 仿真窗口4.4.4 视图对象与仿真软件的设置与存档 1．CPU 视图对象 2．其他视图对象通用变量（Generic Variable）视图对象用于访问仿真 PLC 所有的 存储区（包括数据块） 。垂直位（Vertical Bits）视图对象可以用绝对 地址或符号地址来监视和修改 I，Q，M 等存储区。 累加器与状态字视图对象用来监视 CPU 中的累加器、 状态字和地 址寄存器 AR1 和 AR2。 块寄存器视图对象用来监视数据块地址寄存器的内容，当前和上 一次打开的逻辑块的编号，以及块中的步地址计数器 SAC 的值。 嵌套堆栈 Nesting Stacks） （ 视图对象用来监视嵌套堆栈和 MCR （主 控继电器）堆栈。 定时器视图对象标有“T=0”的按钮用来复位指定的定时器。3．设置扫描方式用“Execute”菜单中的命令选择单次扫描或连续扫描。4．设置 MPI 地址菜单命令“PLC→MPI Address…”设置仿真 PLC 在指定的网络中 的节点地址。5．LAY 文件和 PLC 文件 LAY 文件用于保存仿真时各视图对象的信息；PLC 文件用于保存上次仿真运行时设置的数据和动作等。 退出仿真软件时将会询问是否 保存 LAY 文件或 PLC 文件。一般选择不保存。4.5 STEP 7 与 PLC 的在线连接与在线操作 4.5.1 装载存储器与工作存储器计算机 逻辑块 数据块 符号表 注释 装载存储器 逻辑块 数据块 工作存储器RAM与程序执行 有关的部分图4-12装载存储器与工作存储器系统数据（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。4.5.2 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“View→Online”“View→Offline”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 “PLC→Access Rights→ Setup”输入口令。4.5.3 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“PLC→Clear/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“PLC→Download”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 “PLC→Download”下载当前正在编辑的对象。(4) 上载程序可以用“PLC→Upload”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。4.6 用变量表调试程序 4.6.1 系统调试的基本步骤首先进行硬件调试，可以用变量表来测试硬件，通过观察 CPU 模 块上的故障指示灯，或使用 4.8 节介绍的故障诊断工具来诊断故障。 下载程序之前应将 CPU 的存储器复位，将 CPU 切换到 STOP 模 式，下载用户程序时应同时下载硬件组态数据。(1)起动(6) OB1(5) FC1(4) FC2 (3) FC3DB1 (2) FB1(7)硬件中断图4-13 程序调试的顺序可以在 OB1 中逐一调用各程序块，一步一步地调试程序。 最先调试起动组织块 OB100，然后调试 FB 和 FC。应先调试嵌套 调用最深的块，例如首先调试图 4-13 中的 FB1。调试时可以在完整 的 OB1 的中间临时插入 BEU（块无条件结束）指令，只执行 BUE 指令之前的部分，调试好后将它删除掉。 最后调试不影响 OB1 的循环执行的中断处理程序，或者在调试OB1 时调试它们。 4.6.2 变量表的基本功能变量表可以在一个画面中同时监视、修改和强制用户感兴趣的全 部变量。一个项目可以生成多个变量表。变量表的功能：监视（Monitor）变量、修改（Modify）变量、对外设输出赋值、 强制变量、定义变量被监视或赋予新值的触发点和触发条件。4.6.3 变量表的生成 1．生成变量表的几种方法（1）在管理器中用生成新的变量表。 （3）在变量表编辑器中，可以用主菜单“Table”生成一个新的 变量表。2．在变量表中输入变量可以从符号表中拷贝地址，将它粘贴到变量表。IW2 用二进制数（BIN）可以同时显示和分别修改 I 2.0～I 3.7 这十六点数字量输入变量。修改变量 激活修改值 设置触发参数 监视变量 刷新监视值 使修改值无效图 4-14变量表4.6.4 变量表的使用 1．建立与 CPU 的连接 2．定义变量表的触发方式图 4-15定义变量表的触发方式用菜单命令“Variable→Trigger”打开图 4-15 中的对话框选择触 发方式。3．监视变量用菜单命令“Variable→Update Monitor Values”对所选变量的数 值作一次立即刷新。4．修改变量在 STOP 模式修改变量时，各变量的状态不会互相影响，并且有 保持功能。 在 RUN 模式修改变量时，各变量同时又受到用户程序的控制。5．强制变量强制变量操作给用户程序中的变量赋一个固定的值，不会因为用 户程序的执行而改变。图 4-16强制数值窗口强制作业只能用菜单命令 Variable→Stop Forcing” “ 来删除或终止。4.7 用程序状态功能调试程序 4.7.1 程序状态功能的起动与显示 1．起动程序状态进入程序状态的条件： 经过编译的程序下载到 CPU； 打开逻辑块， 用菜单命令“Debug→Monitor”进入在线监控状态；将 CPU 切换到RUN 或 RUN-P 模式。 2．语句表程序状态的显示图 4-17用程序状态监视语句表程序从光标选择的网络开始监视程序状态。右边窗口显示每条指令执 行后的逻辑运算结果（RLO）和状态位 STA(Status)、累加器 1 （STANDARD）、累加器 2(ACCU 2)和状态字（STATUS…）。用菜 单命令“Options→Customize”打开的对话框分 STL 标签页选择需要 监视的内容，用 LAD/FBD 标签页可以设置梯形图(LAD)和功能块图(SFB)程序状态的显示方式。 3．梯形图程序状态的显示 LAD 和 FBD 中用绿色连续线来表示状态满足，即有“能流”流过，见图 4-18 左边较粗较浅的线；用兰色点状线细表示状态不满足， 没有能流流过；用黑色连续线表示状态未知。图 4-18梯形图程序状态的显示梯形图中加粗的字体显示的参数值是当前值，细体字显示的参数 值来自以前的循环。4．使用程序状态功能监视数据块 4.7.2 单步与断点功能的使用进入 RUN 或 RUN-P 模式后将停留在第一个断点处。单步模式一 次只执行一条指令。 程序编辑器的“Debug（调试）”菜单中的命令用来设置、激活或 删除断点。执行菜单命令“View＞Breakpoint Bar”后，在工具条中 将出现一组与断点有关的图标。1．设置断点与进入单步模式的条件（1）只能在语句表中使用单步和断点功能。 （2） 执行菜单命令“Options → Customize”，在对话框中选择STL 标签页，激活“Activate new breakpoints immediately（立即激活新断点）”选项。（3）必须用菜单命令“Debug＞Operation”使 CPU 工作在测试 （Test）模式。 （4） SIMATIC 管理器中进入在线模式， 在 在线打开被调试的块。 （5）设置断点时不能起动程序状态（Monitor）功能。 （6）STL 程序中有断点的行、调用块的参数所在的行、空的行或 注释行不能设置断点。2．设置断点与单步操作在菜单命令“Debug →Breakpoints Active”前有一个“√”（默认 的状态） ，表示断点的小圆是实心的。执行该菜单命令后“√”消失， 表示断点的小圆变为空心的。要使断点起作用，应执行该命令来激活 断点。图 4-19断点与断点处 CPU 寄存器和状态字的内容将 CPU 切换到 RUN 或 RUN-P 模式， 将在第一个表示断点的紫色 圆球内出现一个向右的黄色的箭头（见图 4-19），表示程序的执行在 该点中断，同时小窗口中出现断点处的状态字等。执行菜单命令 “Debug→Execute Next Statement”，黄色箭头移动到下一条语句， 表示用单步功能执行下一条语句。执行菜单命令“Debug→ ExecuteCall（执行调用）”将进入调用的块。块结束时将返回块调用语句的下一条语句。为使程序继续运行至下一个断点，执行菜单命令“Debug →Resume（继续）”。菜单命令“Debug→Delete Breakpoint”删除一个断点，菜单命令 “Debug→Delete All Breakpoint”删除所有的断点。执行菜单命令 “Show Next Breakpoint”，光标跳到下一个断点。4.8 故障诊断 4.8.1 故障诊断的基本方法模块故障当前组态与实 际组态不匹配无法诊断起动停止多机运行模式中被 运行 另一CPU触发停止强制与运行保持图 4-20诊断符号在管理器中用 “View→Online”打开在线窗口。查看是否有 CPU 显示诊断符号。4.8.2 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 ， “PLC→Diagnostics/ Settings→Module 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。4.8.3 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“PLC→Diagnostics/Settings→Hardware 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“Option→Customize”，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 4-222．打开诊断视窗快速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 “ PLC ＞ Module Information”查看其模块状态。第5章数字量控制系统梯形图设计方法5.1.2 用经验法设计梯形图 1．起动、保持与停止电路I0.0 Q4.1I0.1 Q4.1I0.0 I0.1 Q4.1I0.0 Q4.1 S I0.1 Q4.1 R图5-1 起保停电路图5-2 置位复位电路经验设计法。2．三相异步电动机的正反转控制A B C AC 380V FU2FU1FR SB1停车KM1KM2SB2 KM1 SB3 KM2 SB3 SB2 KM1 KM2反转FR MKM2 KM1正转图5-3正转起动 反转起动 停车 热继电器异步电动机正反转控制电路图KM1正转SB2 SB3 SB1 FRI0.0 I0.1 I0.2 I0.5 M Q4.1 Q4.0KM2 KM1I0.0 Q4.0反转起动 停车 过载 反转 正转I0.1I0.2I0.5Q4.1 Q4.0KM2反转正转起动 停车 过载 正转 反转I0.1 Q4.1I0.0I0.2I0.5 Q4.0 Q4.1DC 24V1LAC 220VNetwork 1: A I 1.0= A A = A A =L20.0 L20.0 I 1.1 Q4.3 L20.0 I 1.2 Q4.4//图 5-5 (b)中的程序 Network 1 A I 1.0 A I 1.1 = Q4.3 Network 2 A I 1.0 A I 1.2 = Q4.4Network 1: I1.0 I1.1 Q4.3 A I1.2 Q4.4 (a) Network 1: I1.0 I1.1 Q4.3 Network 2: I1.0 I1.2 Q4.4 (b)图5-5 梯形图3．常闭触点输入信号的处理 4．小车控制程序的设计右行起动 左行起动 停车 左限位 右限位 热继电器SB2 SB3 SB1 SQ1 SQ2 FRI0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 M右行KM1 KM2Q4.0 Q4.1左行KM2 KM1DC 24V Q4.1 KM2 I0.31LAC 220VQ4.0 KM1 I0.4 SQ2SQ1图5-6PLC的外部接线图按下右行起动按钮 SB2，小车右行。暂停，左行，停止。I0.0I0.1I0.4I0.2I0.5Q4.1 Q4.0Q4.0 左起动 右限位 停车 I0.4 T0 SD S5T#8S I0.0 I0.3 I0.2过载 左行 右行I0.1 T0 Q4.1I0.5 Q4.0 Q4.1右起动 左限位 停车 过载 右行 左行5.1.2 根据继电器电路图设计梯形图方式选择 快进工进控制 暂停控制 快退控制 快进 快退+ DC 24V SA手动 自动工进 暂停SQ3SQ1 SQ1 SB2 KA3 KA2 KT SQ3 I0.5 I0.3 KA2 SQ2I0.3I0.1 SQ2 M0.1 I0.5I0.2 SQ3SQ1 KA3 KA3 KA1 KA1 SB1I0.0 I0.0KA1M0.3 M0.1 M0.2 I0.1 M0.3 I0.2 Q4.0 M0.2 Q4.2 KA2 YV11 YV2-KA1 M0.1YV11 YV2 Q4.0 Q4.2KA2 KT M0.2 T0KA3 YV12 M0.3 Q4.1M0.1图5-8起动 中限位 右限位 左限位 快退 自动继电器电路图M0.1 I0.1 M0.3 I0.2 M0.2 M0.2SB1 SQ2 SQ3 SQ1 SB2 SADC 24VI0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 MQ4.0 Q4.1 Q4.2 1LYV11 YV12