Step7

Date: 2010-7-19SIMATIC S71

第 1 章 PLC 综述


1.1 PLC 产生与发展

PLC 广泛地应用于工业控制。它通过用户编写应用程序来控制生产过程，具有可靠性高、稳定性和实时处理能力强的优点。可编程序控制器是把计算机技术与继电器控制技术有机结合起来，为工业自动化提供的现代化自动控制装置。

1. 接线程序控制系统

在现代化生产过程中，许多自动控制设备、自动化生产线，均需要配备电气控制装置。

电气控制装置的输入信号有按钮、开关、时间继电器、压力继电器、温度继电器、过流过压继电器；电气控制装置的输出信号有接触器、继电器、电磁阀。这些信号只有闭合与断开两种工作状态。这类物理量被称为开关量或数字信号。

另一类设备，其输入信号是压力传感器、温度传感器、湿度传感器等信号，输出信号是伺服电机、电动阀、距离、速度等控制信号。这类物理量是一种连续变化量，叫做模拟量或模拟信号。

以往的电气控制装置主要采用继电器、接触器或电子元件来实现，由连接导线将这些器件按照一定的工作程序组合在一起，以完成一定的控制功能，这种控制叫做接线程序控制。

接线程序控制的电气装置体积大，生产周期长，接线复杂，故障率高，可靠性差。控制功能略加变动，就需重新组合、改变接线。


2 .PLC 的产生

1968 年，美国通用汽车公司（ GM ）为适应生产工艺不断更新的需要，提出一种设想：把计算机的功能完善、通用、灵活等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置。这种通用控制装置把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向对象的语言编程。使不熟悉计算机的人也能方便地使用，并提出十项招标指标。

美国数字设备公司（ DEC ）根据这一设想，于 1969 年研制成功了第一台可编程序控制器 PDP—14 ，并在汽车自动装配线上试用获得成功。该设备用计算机作为核心设备。其控制功能是通过存储在计算机中的程序来实现的，这就是人们常说的存储程序控制。由于当时主要用于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程序逻辑控制器（ Programmable Logic Controller ，简称PLC ）。

进入 80 年代，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，也使得可编程序控制器逐步形成了具有特色的多种系列产品。系统中不仅使用了大量的开关量，也使用了模拟量，其功能已经远远超出逻辑控制、顺序控制的应用范围。故称为可编程序控制器（ Programmable Controller ，简称 PC ）。但由于 PC容易和个人计算机（ Personal Computer ）混淆，所以人们还沿用 PLC 作为可编程控制器的英文缩写名字。


3. 存贮程序控制系统

例如，有两个开关 K1 、 K2 。控制要求，只有两个开关都接通时小灯D1

才亮。当 D1亮２秒钟后

小灯 D2 开始亮。当开关

K3切断时两个小灯就同

时熄灭。

1) 接线程序控制

2 ）存贮程序控制

（ PLC 控制）


4 .PLC 的发展

同计算机的发展类似，目前可编程序控制器正朝着两个方向发展。

一是朝着小型、简易、价格低廉的方向发展。

如 OMRON 公司的 CQM1 、 SIEMENS 公司的 S7-200 一类可编程序控制器。

这种可编程序控制器

可以广泛地取代继电器

控制系统，用于单机控

制和规模比较小的自动

化生产线控制。


二是朝着大型、高速、多功能和多层分布式全自动网络化方向发展。

这类可编程序控制器一般为多处理器系统，有较大的存储能力和功能很强的输入输出接口。系统不仅具有逻辑运算、计时、计数等功能，还具备数值运算、模拟调节、实时监控、记录显示、计算机接口、数据传送等功能，还能进行中断控制、智能控制、过程控制、远程控制等。

通过网络

可以与上

位机通讯，

配备数据

采集系统、

数据分析

系统、彩

色图像系

统的操纵

台，可以

实现自动

化工厂的

全面要求。


1. 2 PLC 的特点与分类

国际电工委员会（ IEC ）对 PLC 作了如下的规定：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备、都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”

1. PLC 的特点

PLC 之所以被广泛使用，是由它的突出的特点和优越的性能分不开的。归纳起来，它主要具有以下特点。

可靠性高

例如三菱Ｆ１和Ｆ２可编程序控制器平均无故障时间可以达到30 万小时（约 34 年）。

环境适应性强

在环境温度 -20℃~65℃ 、相对湿度为 35％ ~85％情况下可正常工作。

灵活通用

使用方便、维护简单

整个连接过程仅需要一把螺丝刀即可完成。


2. PLC 的分类

一般来说可以从三个角度对 PLC 进行分类。其一是从可编程序控制器的控规模大小去分类，其二是从可编程序控制器的性能高低去分类，其三是从可编程序控制器的结构特点去分类。

(1) 按控制规模分类

PLC 可以分为大型机、中型机和小型机。

可小型机 : 小型机的控制点一般在 256 点之内 , 适合于单机控制或小型

系统的控制。

日本 OMRON 公司 CQM1

处理速度 0.5~10ms/ 1k 字

存贮器 3.2~7.2k

数字量 192 点，模拟量 44 路

德国 SIEMENS S7-200

处理速度 0.8~1.2ms

存贮器 2k



9 中型机 : 中型机的控制点一般不大于 2048 点 , 可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控，它适合中型或大型控制系统的控制。

日本 OMRON 公司 C200HG

处理速度 0.15~ 0.6 ms/ 1k 字

存贮器 15.2~31.2k

数字量 1184 点


处理速度 0.8~1.2ms

存贮器 2k


网络 PROFIBUS 工业以太网

MPI


1 大型机

大型机的控制点一般大于 2048 点 , 不仅能完成较复杂的算术运算还能进行复杂的矩阵运算。它不仅可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控。

日本富士公司 F200 处理速度 2.5ms / 1k 字

存贮器 32k I/O 点 3200

日本 OMRON CV2000 处理速度 0.125ms / 1k 字

存贮器 62k I/O 点 2048


处理速度 0.3ms / 1k 字

存贮器 512k

I/O 点 12672

德国 AEG A500 处理速度

1.3ms / 1k 字

存贮器 62k 64k

I/O 点 5088


（ 2 ）按控制性能分类

PLC 可以分为高档机、中档机和低档机。

可低档机

这类 PLC 具有基本的控制功能和一般的运算能力。工作速度比较低，能带的输入和输出模块的数量比较少。

比如，日本 OMRON 公司生产的 C60P 就属于这一类。

中档机

这类 PLC 具有较强的控制功能和较强的运算能力。它不仅能完成一般的逻辑运算，也能完成比较复杂的三角函数、指数和 PID运算。工作速度比较快，能带的输入输出模块的数量也比较多，输入和输出模块的种类也比较多。

比如，德国 SIEMENS 公司生产的 S7-300 就属于这一类。

高档机

这类 PLC 有强大的控制功能和强大的运算能力。它不仅能完成逻辑运算、三角函数运算、指数运算和 PID 运算，还能进行复杂的矩阵运算。工作速度很快，能带的输入输出模块的数量很多，输入和输出模块的种类也很全面。这类可编程序控制器可以完成规模很大的控制任务。在联网中一般做主站使用。

比如，德国 SIEMENS 公司生产的 S7-400 就属于这一类。


（ 2 ）按结构去划分

）整体式

整体式结构的 PLC 把电源、 CPU 、存储器、 I/O 系统都集成在一个单元内，该单元叫做作基本单元。一个基本单元就是一台完整的 PLC 。控制点数不符合需要时，可再接扩展单元。整体式结构的特点是非常紧凑、体积小、成本低、安装方便。

整组合式

组合式结构的 PLC 是把系统的各个组成部分按功能分成若干个模块，如

CPU 模块、输入模块、

输出模块、电源模块等

等。其中各模块功能比

较单一，模块的种类却

日趋丰富。比如，一些

可编程序控制器，


除了－些基本的 I/O 模块外，还有一些特殊功能模块，像温度检测模块、位置检测模块、 PID 控制模块、通讯模块等等。组合式结构的 PLC特点是 CPU 、输入、输出均为独立的模块。模块尺寸统一、安装整齐、 I/O 点选型自由、安装调试、扩展、维修方便。

。叠装式

叠装式结构集整体式结构的紧凑、体积小、安装方便和组合式结构的 I/O 点搭配灵话、安装整齐的优点于一身。它也是由各个单元的组合构成。其特点是 CPU 自成独立的基本单元（由CPU 和一定的 I/O 点组成），其它 I/O 模块为扩展单元。在安装时不用基板，仅用电缆进行单元间的联接，各个单元可以一个个地叠装。使系统达到配置灵活、体积小巧。


例： SIEMENS S7 系列 PLC分类

小型机 :

中型机 :

大型机

SIMATIC S7 - 200

模块化

模块化

SIMATIC S7 - 300

模块化

SIMATIC M7 - 300

一体化

SIMATIC C7 - 620

模块化

SIMATIC S7 - 400

模块化

SIMATIC M7 - 400


1.3 PLC 的组成与工作过程

1． PLC 的组成

的中央处理单元（ CPU ）

功能：完成运算和控

制任务，可以接收并

存贮从编程器输入的

用户程序和数据。

进入运行状态后，

用扫描的方式接收输入装置的状态或数据，从内存逐条读取用户程序，通过解释后按指令的规定产生控制信号。执行数据的存取、传送、比较和变换等处理过程。完成用户程序所设计的逻辑或算术运算任务，根据运算结果控制输出设备。 PLC 中的中央处理单元多数使用８位到 32位字长的单片机。


1 存贮器单元

按照物理性能存贮器可以分为两类。

随机存贮器（ RAM ）由一系列寄存器阵组成，每位寄存器可以代表一个二进制数，在刚开始工作时，它的状态是随机的，只有经过置“１”或清“０”的操作后，它的状态才确定。若关断电源，状态丢失。这种存贮器可以进行读、写操作，主要用来存贮输入输出状态，计数、计时以及系统组态参数。为防止断电后数据丢失，可采用后备电池进行数据保护。

只读存贮器有两种。一种是不可擦除 ROM ，这种存贮器只能写入一次，不能改写。另一种是可擦除 EPROM 和 E2PROM ，这种存贮器经过擦除以后还可以重写。其中 EPROM 只能用紫外线擦除内部信息， E2PROM 可以用电擦除内部信息。只读存贮器主要用来存贮程序。

存电源单元

PLC 配有开关电源，电源的交流输入端一般都有脉冲吸收电路，交流输入电压范围－般都比较宽，抗干扰能力比较强。有些 PLC还配有大容量电容作为数据后备，停电可以保持 50小时。

一般直流５Ｖ电源供 PLC 内部使用，直流 24Ｖ电源供输入输出端和各种传感器使用。


1 输入输出单元

输入单元用于处理输入信号，对输入信号进行滤波、隔离、电平转换等，把输入信号的逻辑值安全可靠地传递到可编程序控制器内部。输入单元有直流输入模块、交流输入模块和交直流输入模块。

输出单元用于把用户程序的逻辑运算结果输出到 PLC 外部，输出单元具有隔离 PLC内部电路和外部执行元件的作用，还具有功率放大的作用。输出单元有晶体管输出模块、可控硅输出模块和继电器输出模块。

功能模块是一些智能化了的输入和输出模块。比如，温度检测模块、位置检测模块、位置控制模块、 PID 控制模块等。

中央处理单元与输入输出设备的连接，是由输入单元和输出单元完成的。

元接口单元

接口单元包括扩展接口、编程器接口、存贮器接口和通讯接口。

外部设备

PLC 的外部设备主要有编程器、文本显示器、操作面板、打印机等等。


执行 OB1 中的程序 (循环执行 )

事件 (日期时间中断、硬件中断等 ) 调用其他 OB ， FB ， FC

输出模块

A I 0.1A I 0.2= Q8.0

块 OB 1

循环监视时间的开始

启动块 (OB 100)上电后执行一次

从模块读信号状态，并保存到过程映象区 (PII)

把过程映象输出表 (PIQ) 写到输出模块

CP

U 循环

输入模块

2． PLC 的工作过程


1.4 PLC 的接口模块

接口模块负责把外部设备的信息转换成 CPU 能够接收的信号，同时把 CPU 发送到外部设备的信号转换成能够驱动外部设备的电平。接口模块不仅能起到转换电平的作用，还可以起到外部设备的电信号与 CPU 的隔离作用，同时也可以起到抗干扰和滤波等作用。

(1) 数字量输入 / 输出模块

数字量输入模块用于连接外部的机械触点和电子数字式传感器。

数字量输出模块用于驱动电磁阀、接触器、小功率电动机的负载。

(2) 模拟量输入 / 输出模块

模拟量输入模块又叫 A/D 模块。 A/D 模块把模拟信号转换成数字信号 . 转换速度和分辨率是 A/D 模块的重要指标。

模拟量输出模块又叫 D/A 模块。 D/A 模块把数字信号转换成模拟信号 . 数字量的位数和转换速度是 D/A 模块的重要指标。


(3) 功能模块

高速计数器模块：

高速计数器可以对 CPU 扫描速度无法控制的高速事件进行计数，可设置多种不同操作模式。（单相计数器，双向计数器，正交计数器等多种工作模式。）

位置控制与位置检测模块、闭环控制模块等。

(4) 扩展接口模块

扩展接口模块的作用是扩大 PLC 的接口。一般来说可以分为两种，一种是近程扩展接口，一种是远程扩展接口。近程扩展接口是为了扩大 PLC 的控制规模，远程扩展接口是为了增大 PLC 的控制距离。

(5) 通讯接口模块

通讯接口模块是微机和 PLC 之间、 PLC 和 PLC 之间的通讯接口。

(6)电源模块电源模块将 AC 120V/230V 电压转换为 CPU、传感器等需要的

直流电。


1.5 PLC 的软件结构

PLC 的软件分为两大部分，系统监控程序和用户程序。

系统监控程序是由 PLC 的制造者编制的，用于控制 PLC 本身的运行。另一部分为用户程序。它是由 PLC 的使用者编制的，用于控制被控装置的运行。

1. 系统监控程序

系统监控程序分成系统管理程序、用户指令解释程序、标准程序模块和系统调用几部分。

系统管理程序

系统管理程序是系统监控程序中最重要的部分，整个 PLC的运行都由它主管。

其一是运行管理，控制 PLC何时输入、何时输出、何时运算、何时自检、何时通讯等等，进行时间上的分配管理。

其二是进行存贮空间的管理，即生成用户环境，由它规定各种参数、程序的存放地址。将用户使用的数据参数，存贮地址转化为实际的数据格式和物理存放地址。它将有限的资源变为用户可直接使用的诸多元件。通过这部分程序，用户看到的不是实际存贮地址，而是按照用户数据结构排列的元件空间和程序存贮空间。


其三是系统自检程序。它包括各种系统出错检验、用户程序语法检验、警戒时钟运行等。在系统管理程序的控制下，整个可编程控制器就能有序地正确工作。

器用户指令解释程序、编辑程序

任何计算机最终都是根据机器语言来执行的，而机器语言的编制又是非常麻烦的。例如，在可编程序控制器中可以采用梯形图编程。将人们易懂的梯形图程序变为机器能识别的机器语言程序，这就是解释程序的任务。

标准程序模块和系统调用

这部分是由许多独立的程序块组成的，各自能完成不同的功能，有些完成输入、输出，有些完成特殊运算等。 PLC 的各种具体工作都是由这部分程序来完成的。

整个系统监控程序是一个整体，它质量的好坏很大程度上影响可编程序控制器的性能。因为通过改进系统监控程序就可在不增加任何硬设备的条件下改善可编程序控制的性能。

2. 用户程序

用户程序是 PLC 的使用者编制的针对具体工程的应用程序。编程语言可以是语句表、梯形图、系统流程图。

用户程序是线性地存贮在系统监控程序指定的存贮区间内的，它的最大容量由系统监控程序限制。



1.6 PLC 网络基础

PLC 有多种通讯模块，利用这些通讯模块，配以适当的通讯适配器可以构成 PLC-PLC网络和微机 -PLC网络。

1 网络主站与从站的概念

有的设备如上位 PC 机、 PG 编程器等可以读取其它节点的数据，向其它节点写入数据，对其它节点进行初始化。这类设备掌握了通讯的主动权，叫主站。还有些设备只能让主站读取数据，让主站写入数据。而不能读取其它节点的数据，也无权向其它节点写入数据，这类设备在这种通讯网络中是被动的，把这类设备叫从站。

2 网络协议的概念

PPI 方式（ PPI 是一个主／从协议）。


MPI 方式（ MPI 可以是主／主

协议，也可以是主／从

协议。）

PROFIBUS 方式（ PROFIBUS 协

议用于分布式 I/O 设备

的高速通讯。）

3 ．网络部件

通讯接口

网络连接器

网络电缆

网络中继器

4 ．网络参数

波特率，起始符，

结束符，校验位，

字符数…


第 2 章 SIMATIC S7 系统概述


SAP R/3 @@

Office LAN

Ethernet

Office LAN

Ethernet

工厂

维护

工厂

信息 @S 7 / OPC-

Server

Internet/Intranet工厂优

化先进控制软件包

OS-LAN

Ethernet

OS 客户机 /

多客户机

OS- 服务器(冗余 )

批处理

服务器 /客户机

服务器

ES

SIMATIC PDM

EngineeringToolset

OS 单站

( 多屏 )

Industrial Ethernet / Fast Ethernet

PROFIBUS-PA

ET 200MFail-Safe

DP/PA-Link

AS 414 F/FHAS 417 F/FH

ET 200M

PR

OF

IBU

S-

DP

PROFIBUS-DP

COx, NOx, ...

AS 417AS 416AS 414 ET

200MEx-I/OHART

PR

OF

IBU

S-

DP

DP/PA-Link

ET 200iS

PROFIBUS-PA

PROFIBUS-DP

OS

OP

AS 414 HAS 417 H

ET 200M

PR

OF

IBU

S-

DP

DP/PA-LinkPROFIBUS-PAY-Link

COx, NOx, ...

OSES

S 7启动包

AS 414

西门子 TIA 控制系统概念


SIMATIC 控制器

SIEMENS

SIMATIC

SF

RUN

STOP

Q0.0

Q0.1

Q0.2

Q0.3

Q0.4

Q0.5

I0.0

I0.1

I0.2

I0.3

I0.4I0.5

I0.6

I0.7

S7-200

CPU 212

SIMATIC PGSIMATIC PC

PG 740

SIEMENS

7 8 9

4 5 6

1 2 3

0

.D E F

A B CI N S

D E LS H IF T H E L P

E S C

E N T E R

A C K

S I M A T I C O P 1 7

S H IF T

H E L PK 1 K 5 K 6 K 7 K 8K 2 K 3 K 4

K 9 K1 0 K 11 K1 2 K1 3 K14 K1 5 K1 6

SIMATIC HMI

ASI

FM

SV

SIMATIC DP

SIMATIC NET

PROFIBUS-DP

工业以太网

PROFIBUS

MPI - 网络SIMATIC NET

SIMATIC 综述


SIMATIC S7/C7 和 WinAC 控制器

模块化

SIMATIC S7 - 400

模块化

SIMATIC S7 - 300

一体化

SIMATIC C7 - 620

SIMATIC S7 - 200

模块化

高中性能系列

较低性能系列

微型 PLC

SIMATIC WinAC Pro

SIMATIC WinAC Basic


S7-300: 概述


• 标准型 CPUs

● CPU 312

● CPU 314

● CPU 315-2 DP

● CPU 317-2 DP

● CPU 318-2

•紧凑型 CPUs

●CPU 312C

●CPU313C

●CPU313C-2PtP

●CPU313C-2DP

●CPU314C -2PtP

●CPU314C - 2DP

•故障安全型 CPUs

●CPU 315F-2 DP

●CPU 317F-2 DP

S7-300 家族

标准 CPU 紧凑型 CPU


全新系列 CPUs - 满足不同的性能特性

用户内存

最大 MMC

自由编址

/ DI DO

/ AI AO

处理时间 /1K指令

位存储器（ )Bit

计数器

定时器

集成通讯连接

/ /MPI DP PtP

集成的 /I O

/ DI DO

/ AI AO

集成的技术功能

312 CPU C

16 KB

4M

YES

256/25664/32 0,1 ms

1024 128 128

/ /Y N N

10/6-/-

312CPU

16 KB

4M

YES

25664 0,2 ms

1024 128128

/ /Y N N

-/--/-

313CPU C

32 KB

8M

YES

992/992246/1240,1 ms

2048256256

/ /Y N N

24/164+1/2

313CPU C

-2DP

32 KB

8M

YES

992/992248/124 0,1 ms

2048 256 256

/ /Y Y N

16/16-/-

313CPU C

-2PtP

32 KB

8M

YES

992/992248/124 0,1 ms

2024 256256

/ /Y N Y

16/16-/-

314CPU

48 KB

8M

YES

10242560,1 ms

2048256256

/ /Y N N

-/--/-

313CPU C

-2DP

48 KB

8M

YES

992/992248/124 0,1 ms

2048 256 256

/ /Y Y N

24/164+1/2

314CPU C

-PtP

48 KB

8M

YES

992/992248/1240,1 ms

2048 256256

/ /Y N Y

24/164+1/2

315CPU

-2DP

128 KB

8M

YES

10242560,1 ms

16384256256

/ /Y Y N

-/--/-


S7-300: 模块

PS( 可选 )

CPU IM( 可选 )

SM: DI

SM: DO

SM: AI

SM: AO

FM:- 计数- 定位- 闭环控制

CP:- 点 -到 - 点- PROFIBUS- 工业以太网


CPU314SIEMENS

SFBATFDC5VFRCERUNSTOP

RUN-P

RUN

STOP

M RES

SIMATIC S7-300

Batterie MPI

CPU315-2 DPSIEMENS

RUN-P

RUN

STOP

M RES

SIMATIC S7-300

Batterie DP

SFBATFDC5VFRCERUNSTOP

MPI

SF DPBUSF

S7-300: CPU 设计


S7-400: 概述


S7-400: CPU 技术参数（ 1 ）

*) 1 Byte = 8 数字量输入 / 输出 2 Byte = 1 模拟量输入 / 输出

每条二进制指令的执行时间装入 / 传递 ( 字 ) 16位定点数 (+/-) IEEE 浮点数 (+/-)

用户存储器工作存储器装载存储器 (内部集成 ) 装载存储器 (外部 )

操作资源存储器标志 (位 ) 时钟存储器定时器计数器

块类型 / 数目 FB 块 FC 块 DB 块

过程映象区大小 ( 输入 / 输出 )

最大的 I/O 地址区

集成接口

CPU 414-1

100 nsec100 nsec100 nsec600 nsec

128 KB8 KB16 MB

81928256256

51210241024

p. 256 Byte

p. 8 KByte*)

MPI

CPU 416-1/-2DP/-2DP


512 KB/ 0.8MB/ 1.6MB16 KB16 MB

163848512512

204820484096

p. 512 Byte

p. 16 KByte*)

MPI

CPU 414-2 DP


128 KB/ 384KB8 KB16 MB

81928256256

51210241024

p. 256 Byte

p. 8 KByte*)

MPI, DP

CPU 412-1


48 KB8 KB16 MB

40968256256

256256512

p. 128 Byte

p. 2 KByte*)

MPI

CPU 413-2 DP


72 KB8 KB16 MB

40968256256

256256512

p. 128 Byte

p. 2 KByte*)

MPI, DP

CPU 413-1


72 KB8 KB16 MB

40968256256

256256512

p. 128 Byte

p. 2 KByte*)

MPI,


S7-400: CPU 技术参数（ 2 ）

组织块主循环扫描日期时间中断时间延时中断看门狗中断硬件中断多处理器中断启动故障 , 异步故障 , 同步

局部数据区

块的最大长度块的最大嵌套深度

MPI 和 K总线上在线激活的最大节点数

MPI 和 K总线上最大节点数

每个 GD 组的数据大小

CPU 414-1

OB 1OB 10-13OB 20-23OB 32-35OB 40-43OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,122

8 KB

64 KB16

32

32

64 Byte

CPU 416-1/ -2DP/ -2DP


16 KB

64 KB16

64

32

64 Byte

CPU 414-2


8 KB

64 KB16

32

32

64 Byte

CPU 412-1

OB 1OB 10,11OB 20,21OB 32,35OB 40,41OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,122

4 KB

64 KB16

8

32

32 Byte

CPU 413-1


4 KB

64 KB16

16

32

32 Byte

CPU 413-2


4 KB

64 KB16

16

32

32 Byte


S7-400: 模块

PSCPU SM:

DISM: DO

SM: AI

SM: AO

CP FM SM IM


EXT.-BATT.

5...15V DC

X3

X1

4 1 4 - 2 X G 0 0 - 0 A B 0

C P U 4 1 4 - 2

X 2 3 4

INTF

EXTF

STOP

RUN

CRST

FRCE

CRST

WRST

RUN-PRUN

STOPCMRES

INTF

EXTF

BUSF

DP

EXT.-BATT.

5...15V DC

X1

4 2 1 - 1 B L 0 0 - 0 A A 0

D I 3 2 x D C 2 4 V

X 2 3 4

INTF

EXTF

STOP

RUN

CRST

FRCE

CRST

WRST

RUN-PRUN

STOPCMRES

启动模式开关

模式选择器

例如： CPU412-1 例如： CPU416-2DP

* 其他的 CPU请参见样本目录

S7-400: CPU 设计（ 1 ）


S7-400: CPU 设计（ 2 ）

EXT.-BATT.

5...15V DC

X3

X1

4 1 4 - 2 X G 0 0 - 0 A B 0

C P U 4 1 4 - 2

X 2 3 4

INTF

EXTF

STOP

RUN

CRST

FRCE

CRST

WRST

RUN-PRUN

STOPCMRES

INTF

EXTF

BUSF

DP

EXT.-BATT.

5...15V DC

X1

4 2 1 - 1 B L 0 0 - 0 A A 0

D I 3 2 x D C 2 4 V

X 2 3 4

INTF

EXTF

STOP

RUN

CRST

FRCE

CRST

WRST

RUN-PRUN

STOPCMRES

CPU 故障指示 LED

存储器卡插槽

MPI 接口

外部电池

DP 接口故障指示 LED

DP 接口


最常用的连接就是编程电缆了，此外还包括-PROFIBUS DP 电缆和工业以太网的网线等

。要使用户能有效访问到 PLC ，不仅需要实“ ”际的物理连接，还需要设置好控制面板中的

“ / S e tting PG PC Inte rfa c e （设置 /PG PC”接口）。

编程设备和 CPU之间必须有一个连接


其中两种下载方式的编程电缆(1) PC adapter (MPI ) (2) CP5611 (MPI)


设置“ Set PG/PC interface” 对话框中的 PC/PG接口参数，方法如下：

(1 ) “Ac c e s s Po int o f Ap p lic a tio n （” “应用访问点）设置为 7S ONLINE” ，

(2 ) “在 Inte rfa c e Pa ra me te rAs s ig nme nt ”（所分配的接口参数集）的表中

“，选择所需接口参数为 PC Ad a p te r（ MPI）”或者为 5611 ( )CP MPI 。

(3 ) “可以单击 …Pro p e rtie s ” 打“开 - Pro p e rtie s PC Ad a p te r（ MPI ”）对话

框，根据用户使用的编程电缆设置正确的 PC 接口。




第三章 STEP 7 编程方法


程序结构

STEP 7 为设计程序提供三种方法。基于这些方法，可以选择最适合于你的应用的程序设计方法。

线性化模块化结构化

线性化编程：所有的指令都在一个块（ OB1 ）内。

模块化编程：每个设备的控制指令都在各自的块内。 OB1 按顺序调用每个块。

结构化编程：不同的块调用可重复利用的代码。OB1 ( 或其他块 ) 调用这些块并传递相应的参数。

OB1 OB1 OB1

配方 A

配方 B

混合器

排空

泵

排空


线性化编程OB1

Network 1

Network 2

Network 3

电机控制

信息

取得操作的小时数


模块化编程

电机控制

信息

取得操作小时数

OB 1 FC 1

FC 2

FC 3


结构化编程

OB 1

电机 1

FC 1

电机 2

FC 1

电机 3

FC 1


程序块类型

故障 FB

FB

FB

FC

SFC

SFB

FB 带背景数据块

阴影 :

OB

组织块

循环

定时

过程

OB = 组织块FB = 功能块FC = 功能SFB = 系统功能块SFC = 系统功能

操作系统


块类型特性

组织块 - 操作系统和用户程序的接口 (OB) - 各层次的优先级 (1 ~ 26)

- 局部数据堆栈中的特殊启动信息

功能块 (FB) - 带参数 / 数据保持- 不带参数 / 数据保持

- 不带参数 / 数据不保持

功能 (FC) - 只传递一个返回值 (调用时必须分配参数 ) - 数据不保持

- 可带参数

数据块 (DB) - 结构化，局部存储 (背景 DB)- 结构化，全局数据存储

( 在整个程序中均有效 )

用户定义的块


用户块包括组织块、功能块、功能和数据块。

组织块（ OB ）

组织块是操作系统和用户程序之间的接口。组织块只能由操作系统来启动。各种组织块由不同的事件启动，且具有不同的优先级，而循环执行的主程序则在组织块

1OB 中。


功能块（ FB ）

功能块是通过数据块参数而调用的。它们有一个放在数据块中的变量存储区，而数据块是与其功能块相关联的，称为背景数据块。特点：每一个功能块可以有不同的数据块。这些数据块虽然具有相同的数据结构，但具体数值可以不同。功能（ FC ）

功能没有指定的数据块，因而不能存储信息。功能常常用于编制重复发生且复杂的自动化过程。

数据块（ DB ）

数据块中包含程序所使用的数据。


块类型特点

系统功能 - 存储在 CPU 的操作系统中(SFC) - 用户可以调用此功能

（不需要存储器）

系统功能块 - 存储在 CPU 的操作系统中 (SFB) - 用户可以调用此功能

（需要存储器）

系统数据块 - 用于组态数据和参数的数据块 (SDB)

系统块


数据块类型和结构

数据字节 0

数据字节 8191

8 位

CPU314 中块的大小是 8K 字节数据块提供的最大存储空间依赖于 CPU 的型号

07


调用程序块

调用程序块被调用的块

(OB, FB, FC) (FB, FC, SFB, SFC)

程序执行

程序执行

调用另一个块的指令

块结束


执行 OB1 中的程序 (循环执行 )

事件 (日期时间中断、硬件中断等 ) 调用其他 OB ， FB ， FC

输出模块

A I 0.1A I 0.2= Q8.0

块 OB 1

循环监视时间的开始

启动块 (OB 100)上电后执行一次

从模块读信号状态，并保存到过程映象区 (PII)

把过程映象输出表 (PIQ) 写到输出模块

CP

U 循环

输入模块

循环程序执行


过程映象

字节 0字节 1字节 2:::

CPU 存储器区

字节 0字节 1字节 2:::

PII PIQ

用户程序

CPU 存储器区

: :

A I 2.0= Q 4.3

: : : :

1

1


S7-300 模块的编址

PS CPU SM SM SM SM SM SM SM模块

1 2 4 5 6 7 8 9 10槽号

地址 0.0地址 0.7

地址 1.0地址 1.7


多层组态中的 DI/DO 编址

机架 0

槽 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

机架 3

96.0 to99.7

100.0 to103.7

104.0 to107.7

108.0 to111.7

112.0 to115.7

116.0 to119.7

120.0 to123.7

124.0 to127.7

IM

( 接受 )

PS

机架 2

64.0 to67.7

68.0 to70.7

72.0 to75.7

76.0 to79.7

80.0 to83.7

84.0 to87.7

88.0 to91.7

92.0 to95.7

IM( 接受 )

PS

机架1

IM

( 接受 )

32.0 to35.7

36.0 to39.7

44.0 to47.7

48.0 to51.7

52.0 to55.7

56.0 to59.7

60.0 to63.7

40.0 to43.7

PS

0.0 to 3.7

20.0 to23.7

24.0 to27.7

28.0 to31.7

12.0 to15.7

16.0 to19.7

4.0 to 7.7

8.0 to11.7

IM( 发送 )

CPUPS


S7-300 模拟量模块的寻址

IM 256 to270

336 to350

352 to366

368 to382

304 to318

320 to334

272 to286

288 to302

(发送 )

槽口号 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

384 to398

400 to414

432 to446

448 to462

464 to478

480 to494

496 to510

416 to430

机架 1

R0

电源模块

IM

(接收 )

电源模块 CPU

512 to526

528 to542

544 to558

560 to574

576 to590

592 to606

608 to622

624 to638

机架 2 IM

(接收 ) 电源模块

机架 3 640to654

656to670

672to686

688 to702

704 to718

720 to734

736 to750

752 to766

IM

(接收 )

电源模块


STEP 7 的可能寻址范围

设计的地址区访问区域缩写加在一起的最大区域

过程映象 I/Q 输入 / 输出位 I / Q 0.0 --- 65,535.7

输入 / 输出字节 I / QB 0 --- 65,535

输入 / 输出字 IW / QW 0 --- 65,534

输入 / 输出双字 ID / QD 0 --- 65,532

存储器标志存储器位 M 0.0 --- 255.7

存储器字节 MB 0 --- 255

存储器字 MW 0 --- 254

存储器双字 MD 0 --- 252

I/Q 外部输入 / 输出 I/Q 字节 , 外设 PIB / PQB 0 --- 65,535

I/Q 字 , 外设 PIW/PQW 0 --- 65,534

I/Q 双字 , 外设 PID/PQD 0 --- 65,532

定时器定时器 (T) T 0 --- 255

计数器计数器 (C) C 0 --- 255

数据块数据块 (DB) DB 1 --- 65,532

数据块用 OPN DB打开

位 , 字节 , 字 , 双字 DBX,DBBDBW,DBD

0 --- 65,532

用 OPN DI打开

位 , 字节 , 字 , 双字 DIX,DIBDIW,DID

0 --- 65,532


数据在存储器中存取的方式

二进制数的 1位 (bit) 只有 0 和 1 两种不同的取值，可用来表示开关量 ( 或称数字量 ) 的两种不同的状态，如触点的断开和接通，线圈的通电和断电等。如果该位为 1 ，则表示梯形图中对应的编程元件的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，反之相反。位数据的数据类型为BOOL(布尔 )型。

(1)位、字节、字和双字

I5

I0I1I2I3I4

7 6 5 4 3 2 1 0

MSB LSB


MB200

LSB0

MSB7

MB200

LSB低有效字节 0

MSB15 高有效字节

MB201

MB200

LSB最低有效字节 0

MSB31 最高有效字节

MB201 MB202 MB203

两个字节组成 1个字 (Word) ，两个字组成 1个双字 (Double Word) 。一般用二进制补码表示有符号数，其最高位为符号位，最高位为 0 时为正数，为1 时为负数，最大的 16位正数为 7FFFH ， H表示十六进制数。

8位二进制数组成 1个字节 (Byte) ，其中的第 0位为最低位 (LSB) 、第 7位为最高位 (MSB) 。

MW200

MD200

MW200 MW202


字节、字和双字的取值范围见表

80000000~7FFFFFFF

2147483648~2147483647

0~FFFFFFFF0~4294967295D（双字）， 32位值

8000~7FFFF-32768~327670~FFFF0~65535W（字）， 16位值

80~7F-128~1270~FF0~255B（字节）， 8位值

十六进制十进制十六进制十进制

有符号整数无符号数

数据的位数


位存储单元的地址由字节地址和位地址组成，如 I3.2 ，其中的区域标识符“ I”表示输入(Input) ，字节地址为 3 ，位地址为 2 。这种存取方式称为“字节 .位”寻址方式。

（ 2 ）数据的存取方式

输入字节 IB3(B 是 Byte 的缩写 ) 由 I3.0-I3.7 这 8位组成。相邻的两个字节组成一个字， MW200表示由 MB200 和 MB201 组成的 1个字， MW200 中的 M 为区域标识符， W表示字(Word) ， 200 为起始字节的地址。 MD200表示由MB200~MB203 组成的双字， M 为区域标示符，D表示存取双字 (Double Word) ， 200 为起始字节的地址。


0~65535.70~65 5350~65 5340~65 532

区域区域功能访问区域单位

标识符

最大地址范围

输入过程映像存储区（ I ）

在循环扫描开始时，从过程中读取输入信号至过程映像存储区

输入位输入字节输入字

输入双字

IIBIWID

输出过程映像存储区（ Q ）

在循环扫描期间，将过程映像存储区中的输出值传至输出模块

输出位输出字节输出字

输出双字

QQBQWQD

0~65535.70~65 5350~65 5340~65 532

位存储区（ M ）

此存储区用于存储控制逻辑的中间状态

存储器位存储器字节存储器字

存储器双字

MMBMWMD

0~255.70~2550~2540~252

存储区及功能见下表：


外部输入（ PI ）外部输出（ PQ ）

用户可通过此区域直接访问输入和输出模块

外部输入字节

外部输入字外部输入双

字外部输出字

节外部输出字外部输出双

字

PIBPIWPIDPQBPQWPQD

0~65 5350~65 5340~65 5320~65 5350~65 5340~65 532

定时器（ T ）

访问此区域可以得到定时剩余时间

定时器（ T ）

T0~255

计数器（ C ）

访问此区域可以得到当前计数值

计数器（ C ）

C 0~255


数据块 (DB) 用“ OPEN DB”打开数据块，用“ OPEN DI”打开背景数据块

数据位数据字节数据字

数据双字

DB(I)XDB(I)BDB(I)WDB(I)D

0~65535.70~65 5350~65 5340~65 532

本地数据（ L ）

此区域存放逻辑块中的临时数据，当逻辑块结束时，数据丢失

临时本地数据位

临时本地数据字节

临时本地数据字

临时本地数据双字

LLBLWLD

0~65535.70~65 5350~65 5340~65 532


输入采样阶段依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 /I O 映象区中的相应单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化， /I O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

一个扫描周期中与用户有关的三阶段


用户程序执行阶段 PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序。在扫描每一条梯形图时，并按先左后右、先上后下的顺序进行逻辑运算，逻辑运算的结果存于映象区。

上面的逻辑运算其运算结果会对下面的逻辑运算起作用；相反，下面的逻辑运算其运算结果只能到下一个扫描周期才能对上面的逻辑运算起作用。


输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后， PLC 就进入输出刷新阶段。在此期间， CPU 按照存在 /I O 映象区的运算结果，刷新所有对应的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是 PLC 的真正输出。


PLC 的工作特点

所有输入信号在程序处理前统一读入，并在程序处理过程中不再变化。而程序处理的结果也是在扫描周期的最后时段统一输出。其工作特点是将一个连续的过程分解成若干静止的状态，极类似放映电影的原理。便于面向对象的思维。

PLC 仅在扫描周期的起始时段读取外部输入状态，该时段相对较短，抗输入信号串入的干扰极为有利。

这种方式对于高速变化的过程可能漏掉变化的信号，也会带来系统响应的滞后。为克服上述问题，可利用立即输入输出、脉冲捕获、高速计数器或中断技术。


扫描工作方式对程序执行的影响 0 .0I 代表外部的按纽，当按纽动作后，左面的程序只需要一个扫描周期就可完成对 0 .4M 的刷新，而右面的程序要经过四个扫描周期才能完成对 0 .4M 的刷新。

在扫描周期极为短的情况下（ 100 ms ），无时序配合要求，感觉不到这两段程序执行的的差异。

在有时序配合的情况下，这种差异要引起注意。


第 4 章 SIMATIC Manager


启动 SIMATIC 管理器

或


SIMATIC 管理器菜单和工具栏

标题栏

菜单栏

工具栏

状态栏

任务栏


SIMATIC 管理器中的工具条

Windows 符号 STEP 7 符号

显示可访问的接点

S7 存储器卡

下载 (到 PLC)

定义过滤器

选择的过滤器

仿真模块 (S7-PLCSIM)


STEP 7 项目结构


SIMATIC 管理器中离线 / 在线


建立项目

这里选择项目名，用“ OK”确认。


插入 S7 程序


插入 S7 块


标准库


可以通过 S IMATIC 管理器中工具栏上按钮打开 / 关闭仿真功能。按下仿真按钮，打开 7 -S PLCS IM软件如图所示，此时系统自动装载仿真的 CPU 。当 7 -S PLCS IM在运行时，所有的操作（如下载程序）都会自动与仿真CPU 相关联。

注意：在仿真软件打开时，注意：在仿真软件打开时， CPUCPU要关掉！要关掉！下载时，仿真下载时，仿真 CPUCPU打到打到 RUN-PRUN-P状态！状态！

7 -S PLCS IM仿真软件的使用



练习 2 ：建立项目

在这里输入项目名，用“ OK”确认


练习 3 ：插入 S7 程序


练习 4 ：插入 S7 块


练习 5 ： CPU 存储器复位手动

要求存储器复位

执行存储器复位

1. 把模式选择器放在“ STOP”位置

2. 把模式选择器保持在“MRES”位置，直到“ STOP”指示灯闪烁两次 (慢速 )

3.松开模式选择器( 自动回到“ STOP” 位置 )

1. 把模式选择器保持在“MRES”位置（ STOP 指示灯快速闪烁）

2.松开模式选择器( 自动回到“ STOP”位置 )

通过 PG

1. 把模式选择器放在“ RUN-P”位置

2.菜单选择：PLC -> OperatingMode -> Stop

3.菜单选择：PLC -> Clear/Reset

1. 点击“ OK” 按钮确认存储器复位

插入存储器卡后

1. 把模式选择器放在“ STOP”位置

2.插入存储器卡

3. “STOP”灯慢速闪烁

1. 把模式选择器保持在“MRES”位置（ STOP 指示灯快速闪烁）

2.松开模式选择器( 自动回到“ STOP”位置 )


练习 6 ：熟悉 SIMATIC仿真环境 PLC_SIM


第 5 章硬件组态和存储器概念


S7-300 的存储器概念

注释

符号

块 :• 逻辑块 (OB,FC,FB)• 数据块 (DB)

PG 中的 Flash EPROM 存储器卡( 随后插入 CPU)

块 :• 逻辑块 (OB,FC,FB)• 数据块 (DB)附加信息

系统存储器 :• PII, PIQ• M, T, C

• 保持的 M, T, C• 保持的数据块

保持存储器 :

当系统断电时，不用电池做后备

n. reten. reten.

当系统有电时，不用电池做后备

RAM

块： • 逻辑块 (OB,FC,FB) • 数据块 (DB)附加信息

装载存储器：

Flash-EPROM

工作存储器 : • OB,FC,FB

• DBn. reten. reten.


S7-400 的存储器概念

注释

符号

块 :• 逻辑块 (OB,FC,FB)• 数据块 (DB)

PG 中的 Flash EPROM 存储器卡( 随后插入 CPU)

块 :• 逻辑块 (OB,FC,FB)• 数据块 (DB)附加信息 .

RAM

块 : • 逻辑块 (OB,FC,FB) • 数据块 (DB)附加信息

装载存储器 :

Flash-EPROM

系统存储器 :• PII, PIQ• M, T, C

工作存储器 : • OB,FC,FB

• DB通过电池后备


Flash EPROM 存储器卡中块的读出和写入

内部装载存储器 RAM

“ 装入”

装载 Flash EPROM

“ 装入 EPROM”

工作存储器RAM

插入存储器卡后：申请存储器复位并拷贝到工作存储器

可执行的部分

“ 装到 PG”


硬件组态和参数分配

实际组态已存在硬件的实际组态和参数分配。

参数分配建立可分配参数模块的特性，例如：启动特性、保持区等。

设定组态设定好的硬件组态和参数分配。

组态在硬件组态的站窗口中分配机架、块可分布式

I/O ，可以从硬件目录中选择部件。


插入一个站


启动硬件组态


产生硬件设定组态


模块地址概况

“地址概况”


CPU 属性

2x


CPU 属性：概述


CPU 属性：启动


CPU 属性：保持

仅当如果 CPU 没有后备电池时有效


CPU 属性：循环 / 时钟存储器

时钟存储器位 7 6 5 4 3 2 1 0

频率 (Hz) 0.5 0.62 1 1.25 2 2.5 5 10

周期 (s) 2 1.6 1 0.8 0.5 0.4 0.2 0.1


CPU 属性：保护


CPU 属性：诊断 / 时钟


保存硬件设定组态与下载到模块

下载( 只有 CPU 在 STOP 模式 )


上载硬件实际组态到编程器


SIMATIC 管理器中显示硬件诊断

2x


组态的可能问题

组态不能编译在 S7-300 中，组态中有空位置

情况结果 / 补救

因为参数分配错误， CPU 进入 Stop 模式模拟量模块分配到不正确的槽位置

由于不正确的参数分配，模拟量模块组态错误

模拟量模块不正确的测量范围

重新装载组态存储器复位后，分配不相同的参数

建立硬件站或“上载站”不能打开硬件组态

离线打开站模块参数不能修改

组态不能下载不正确的 CPU (例如：是 CPU 315-2DP 不是 CPU 314)


可变寻址

2x


访问符号表

一次右击


练习 1 ：

（ 1 ）新建一个项目，（ 2 ）插入一个 S7-300/400站，（ 3 ）硬件组态，（ 4 ）查看 SM 地址，修改其地址（ 5 ）下载


练习 2 ：上载并修改实际组态

启动 SIMATIC 管理器

步做什麽结果

1 工具启动

2 打开项目“My Project” 显示项目结构

3 用 PLC -> Upload 上载实际的组态建立一个新站

4检查是否插入正确的模块（定货号） ???

5 给模块输入正确的定货号 CPU 的参数块显示出来

6

用“My Station”保存组态，再下载组态


练习 3 ：时钟存储器参数分配和测试

在 CPU 中，为时钟存储器分配 MB 10

步做什麽结果

1

3编写 OB1 程序 L MB 10, T QB 5 测试它的功能

模拟器上的 QB5 应闪烁

保存并下载组态到 CPU2

MB 10 闪烁


第 6 章块的编辑


STEP7 编程语言

A I0.0A I0.1= Q8.0

STL

&Q8.0

=

I0.0

I0.1

FBD

I0.0 I0.1 Q8.0

LAD


启动 LAD/STL/FBD 编辑器

2x


LAD/STL/FBD 编辑器的组成

Browser

声明表

代码区


选择编程语言


用 LAD/FBD 编程


用 STL 编程


块的保存

带有块名称的当前项目路径


在 OB1 中调用块


下载块到 PLC


简单程序的调试


下载和保存修改的块

打开离线

打开在线

保存

下载

(Q8.0)


助记符德语英语 ( 国际 )

…选择编辑语言 LAD/STL/FBD

在打开程序块或程序前 ...

练习 1 ：选择助记符


练习 2: 打开并编辑 FC 1


在打开一个块后 ...

选择需要使用的编程语言

练习 3 ：变换编程语言

• 梯形图 (LAD)• 语句表 (STL)• 功能块图 (FBD)


选择菜单选项 File -> Save不修改名称保存块或文件 ..

…或点击

练习 4 ：保存 FC 1

利用 File -> Save As 以不同的名字保存块或存放在不同的地方


练习 5 ：下载块到 PLC

或点击下载图标

把一个块传到 CPU...


练习 6 ：在 OB 1 中调用 FC 1


练习 7 ：测试 FC 1 ( 用 LAD)

信号状态

检查结果

输入

I 0.0

I 0.1

I 0.0

I 0.1

I 0.0

I 0.1

I 0.0

I 0.1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

0

1

1

0

0

I 0.0 I 0.1 Q 4.0

I 0.0 I 0.1 Q 4.0

I 0.0 I 0.1 Q 4.0

I 0.0 I 0.1 Q 4.0


练习 8 ：在 FC 1块中扩展程序


编辑器用户设置：“ Editor” 标签


编辑器用户设置：“ STL” 标签


编辑器用户设置：“ LAD/FBD” 标签


编辑器用户设置：“ Create Block” 标签


编辑器用户设置：“ Source Files” 标签


编辑器用户设置：“ Symbol Selection” 标签


第 7 章组织块

操作系统OB1

FC

FB

SFC

SFB

其它

OBs

FC

FB


OB 10...17(日期时间中断 )

OB 80...87( 异步错误 )

OB 20...23( 延时中断 )

组织块概述

定期的程序执行

OB 30...38(循环中断 )

事件驱动的程序执行

OB 40...47( 硬件中断 )

启动

OB 102

OB 100

OB 101

循环的程序执行

OB 1

OB 121, 122(同步错误 )

中断 OB 错误 OB


读入 PII

执行 OB1

输出 PIQ

完全再启动

自动手动

S7-300 / 400

Power ON

S7-300

STOP->RUN

S7-400

STOP->RUN+ CRST

清除过程映像，非保持的 M, T, C

执行 OB 100

允许输出

读入 PII

允许输出

STOP是

否

超过重启动的监视时间？

清除 PIQ ( 可设置 )

完成剩余的循环

执行 OB 101

执行 OB1

再启动 ( 手动 )

• 仅指 S7-400（根据硬件组态的设置）： STOP -> RUN + WRST

启动组织块

输出 PIQ

循

环

循

环


4 / 5

6 / 7

8 / 9

10 / 11

局部变量字节 8, 9, 10, 11 的数据格式

附加信息 1 (例如，中断模块的起始地址）

附加信息 2 (例如，中断状态）

附加信息 3 (例如，通道号码 )

局部变量字节

0 / 1

2 / 3

启动事件

优先级

序列号

OB 号

12 / 13

14 / 15

16 / 17

18 / 19

年

日

分钟

1/10 秒 , 1/100 秒

月

小时

秒

1 /1000 秒 , 星期

管理信息

启动信息

启动时间

组织块的启动信息


例如： OB82 (优先级 26) = 错误处理程序。当模拟输入 PIW352断线时执行。

例如 OB10 (优先级 2) =日期时间中断。从 9:30 开始每分钟执行一次。

OB1连续执行

OB 1

3日期时间中断

循环中断

1

16错误处理

循环程序

延时中断

硬件中断

2

12

26 / 28

OB 20

OB 40

OB 10

OB 35

OB 82

OB 号 OB 类型优先级

例如 OB20 (优先级3) = 延时中断。检测到一个信号后延迟 3.25s 执行。

中断循环程序

...... 直到被其它 OB 中断


被中断的 OB 块的数据保存

系统调用新的 OB

在执行新的 OB 前 , 保存被中断块的寄存器

中断堆栈 (I 堆栈 )

块堆栈 (B 堆栈 )

ACCU1, ACCU2 累加器的内容

AR1, AR2 地址寄存器的内容

DB, DI 数据块寄存器的内容

局部数据堆栈的地址指针

状态字 , MCR 寄存器 , B 堆栈指针

DB 和 DI 寄存器

临时数据 (L 堆栈 ) 的指针

块的号码

返回地址


日期时间中断 OB10 （ 1 ）

日时钟 OB (OB10 在 S7-314) 允许你在某一特定日期或特定间隔，中断正在循环的 OB 而去执行中断程序。你可以对此 OB 编程使其按下列间隔运行 :

Once （一次） : 只在特定日期和时间执行一次。

Every minute （每分钟） : 从某一特定日期和时间开始，每分钟执行一次。

Hourly （每小时） : 从某一特定日期和时间开始，每小时执行一次。

Daily （每天） : 从某一特定日期和时间开始，每天执行一次。

Weekly （每周） : 从某一特定日期和时间开始，每周执行一次。

Monthly （每月） : 从某一特定日期和时间开始，每月执行一次。

Annually （每年） : 从某一特定日期和时间开始，每年执行一次。


日期时间中断 OB10 （ 2 ）


练习 1: 设置系统时间


练习 2: 编写日期时间中断程序

设置 CPU 的参数，使得在课程结束时执行日期时间中断。

序号步骤结果

1

根据要求生成、保存、下装 OB10 。2

3测试程序的功能在课程结束时，蜂鸣器发出声音。

禁止日期时间中断，并将修改的配置下装。4


练习 3: 利用时间中断实现定时检测

模拟输入模块

+14000 = 温度上限

+13000 = 温度下限

Q4.7 加热器

PIW304

令 CPU 调用一个 OB 以检测和控制罐的温度，从一个特定日期和时间开始每分钟执行一次。


循环中断 (OB35)

RUN OB35 OB35 OB35Interval

OOB1 B1OB1 OB1 OB1 OB1 OB1 O B1

Interval Interval


练习 4: 利用循环中断产生闪烁信号

根据要求设置 OB35 的调用间隔

序号步骤结果

1

生成、保存并下装 OB352

3测试程序的功能 M35.0 以 3 Hz 频率闪烁


( P ) ( )I 0.0 M0.1 SFC 32

(SRT_DINT)EN ENO

OB_NR

DTIME

SIGN

RET_VAL20

T#500ms

W#16#01

MW10

M2.0

延时中断 (OB20)


模拟输入模块

上限值

下限值

+27648

0

硬件中断 (OB40) 硬件组态 :

模拟输入模块的属性 CPU 的属性


模拟输入模块

断线

+27648

0

诊断中断，异步错误中断 (OB81...87) 硬件组态 :

模拟模块的属性 CPU 的属性


异步错误组织块

错误类型例子 OB

时间错误超出最大循环扫描时间 OB80

26 / 28

优先级

26

电源故障后备电池失效 OB81

诊断中断有诊断能力模块的输入断线 OB82

插入 / 移除中断

在运行时移除 S7-400 的信号模块 OB83

CPU 硬件故障 MPI 接口上出现错误的信号电平 OB84

程序执行错误更新映像区错误 (模块有缺陷 ) OB85

机架错误扩展设备或 DP从站故障 OB86

通讯错误读取信息格式错误 OB87


同步错误

错误类型例子 OB 优先级

与被中断的错误OB 优先级相同

编程错误在程序中调用一个CPU中并不存在的块

OB121

访问错误访问一个模块有故障或不存在的模块（例如，直接访问一个不存在的I/O 模块）

OB122


错误类型

错误类型举例 CPU的反应

外部错误模拟模块输入断线停机, 如果相应的错误OB块不存在且模

块诊断功能被激活

内部错误 AD转换器的转换错误停机, 如果相应的错误OB块不存在且模

块诊断功能被激活

系统错误 MPI接口的硬件错误停机

用户程序错误调用一个不存在的块停机, 如果相应的错误OB块不存在

在S7-400中移动

和连接模块

在运行状态下移动模块停机, 如果相应的错误OB块不存在


使用错误组织块为避免发生某错误时 CPU 进入停机状态，可以在 CPU 中建立一个相应的空错误组织块。

可以在错误 OB 块中编程实现所希望的响应，如果需要，在执行完规定指令后，调用系统功能 SFC 46 申请停机。

在错误组织块的启动信息中包含有错误的特征，可以在程序中使用。

关于错误组织块的详细描述参见在线帮助或系统和标准功能手册。

当 CPU 不支持某些错误 OB 时，相关的错误信息就不会记录在 OB 块中。


错误组织块应用举例


错误处理 OB块中的附加信息OB 122 ( 访问错误 )中的附加信息

变量类型描述

OB122_EV_CLASS BYTE 事件类别， IDs = B#16#29

OB122_SW_FLT BYTE 错误代码 : (可能的值为 : B#16#42,

B#16#43, B#16#44, B#16#45)

OB122_PRIORITY BYTE 发生错误的 OB块的优先级

OB122_OB_NUMBR BYTE OB块的号码 (122)

OB122_BLK_TYPE BYTE 发生错误的块的类型 :

B#16#88: OB?

B#16#8A: DB?

B#16#8C: FC?

B#16#8E: FB?

OB122_MEM_AREA BYTE 内存区域和访问类型

OB122_MEM_ADDR WORD 发生错误处的内存地址

OB122_BLK_NUM WORD 导致错误的 MC7指令所在块的地址

OB122_PRG_ADDR WORD 导致错误的 MC7 指令的相对地址 OB122_DATE_TIME

DATE_AND_TIME OB块被调用的日期和时刻


控制中断组织块的系统功能块

组织块

功能代号

在 S7-300中的优先级

用于控制 OB的 SFC 备注

日期时间中断 OB 10 ... 17 2 SFC 28 ... 31 或通过硬件组态来设置

延时中断 OB 20 ... 23 3 SFC32 ... 34 必须使用

硬件中断 OB 40 ... 47 16 无

诊断中断 OB 81 ... 87 26 无

循环中断 OB 30 ... 38 无12


练习 5: 模拟量模块的诊断中断模拟量输入模块

当模块通道上的测量值超限时， OB82 被调用，当测量值回到允许范围内时，又将调用一次。

额定范围

超上界

超上限

任务 :只要有一个转换后的数值超限，输出 Q 5.1 就一直闪烁。 .

Step7

Documents

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