STEP7培训.ppt

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1、STEP7培训STEP7培训STEP7培训lSTEP7培训l温度依赖于安装位置，可编程控制器的控制柜的温度如下： 0-600C ：对于水平安装 0-400C ：对于垂直安装l特性特性 针对低性能要求的模块化中小控制系统 l不同档次的CPUl可选择不同类型的扩展模块l可以扩展多达32个模块l模块内集成背板总线l网络连接 - 多点接口 (MPI), l- PROFIBUS 或l- 工业以太网l通过编程器PG访问所有的模块l无插槽限制l借助于“HWConfig“ 工具可以进行组态和设置参数l,STEP7培训l技术数据S7-300 CPU 家族支持一个通用的指令集和寻址方法。l程序块的数目 程序块数目

2、的差别是：(FB, FC, DB). CPU 312CPU 313/314/31532 FB128 FB32 FC128 FC63 DB127 DB- FB 功能块 - FC 功能调用 - DB 数据块l机架组态 对CPU 312/313，只能有1层组态。 对CPU 314/315，可以支持4层组态。STEP7培训STEP7培训lSTEP7培训l共有共有11个槽位：前三个固定；个槽位：前三个固定；411随意。随意。l槽号 槽 1 到 3 （= 固定分配）：槽 1：PS （电源），如果存在槽 2：CPU （中央处理器），如果存在槽 3：IM （接口模板），如果存在槽4 到 11 （自由分配）：S

3、M、FM、CP可以插入这八个槽中的任何一个 l距离 两层机架之间的电缆长度：采用IM 365 的两层之间最大长度：1m采用IM360/361的多层组态之间最大长度：10mSTEP7培训lSTEP7培训l最大扩展能力 上面的幻灯片给出了S7-300/CPU314/315的最大扩展能力。最多可以扩展到32个模板，每个机架（层）安装8个模板。对于信号模板、功能模板和通讯处理器没有插槽限制，也就是说它们可以插到任何一个槽位。l接口模板（IM）接口模板（IM 360/361）用来在机架之间传递总线。 IMS 接口代表发送，IMR 接口代表接收。接口模板必须安装到特定的插槽。如果需要，在扩展机架可以安装辅

4、助电源。 对于双层组态，硬连线的IM 365 接口模板较为经济（不需要辅助电源， 在扩展机架上不能使用CP模板）。l局部地址区一些功能模板，例如：FM NC，可以有它们自己的 I/O。这使得该 FM模块可以快速访问自己专用的 I/O 区域。 这个 I/O 区域就叫做局部地址区。每个机架上都可配置局部地址区，在运行过程中，CPU将不能访问这些 I/O区域。STEP7培训l信号模块信号模块 (SM) 数字量输入模块：24V DC，120/230V AC 数字量输出模块：24V DC，继电器 模拟量输入模块：电压，电流， 电阻，热电偶 模拟量输出模块：电压，电流 注意事项：1、若模块中标有L（24V

5、）、M（地），则需供电。 2、若AI中干扰很大则用两个端子10、11分别和信号地相连，以次 克服干扰。 3、 AI的量程单元：A、Pt100；B、010V；C、四线制；D、两线制。 l10前4路，11 后4路STEP7培训l接口模块接口模块 (IM) IM360/IM361 和 IM365 可以用来进行多层组态，它们把总线从一层传到另一层。l占位模块占位模块 (DM) DM 370占位模块为没有设置参数的信号模块保留一个插槽。它也可以用来为以后安装的接口模块保留一个插槽。l功能模块功能模块 (FM) 执行“特殊功能”：计数、定位、闭环控制l通讯处理器通讯处理器 (CP) 提供以下的连网能力：

6、点到点连接 PROFIBUS 工业以太网l附件附件 总线连接器和前连接器STEP7培训STEP7培训l模式选择器l MRES =模块复位功能lSTOP = 停止模式：程序不执行lRUN = 程序执行，编程器只读操作lRUN-P= 程序执行，编程器读写操作l状态指示器(LED) l SF = 组错误：CPU内部错误或带诊断功能模块错误lBATF = 电池故障：电池不足或不存在lDC5V = 内部 5 V DC 电压指示lFRCE = FORCE：指示至少有一个输入或输出被强制lRUN = 当CPU启动时闪烁，在运行模式下常亮lSTOP = 在停止模式下常亮有存储器复位请求时慢速闪烁正在执行存储器

7、复位时快速闪烁由于存储器卡插入需要存储器复位时慢速闪烁STEP7培训l存储器卡 为存储器卡提供一个插槽。当发生断电时利用存储器卡可以不需要电池就可以保存程序。l电池盒在前盖下有一个装锂电池的空间，当出现断电时锂电池用来保存RAM中的内容。lMPI连接用MPI接口连接到编程设备或其它设备 （一般为X1)lDP 接口分布式 I/O 直接连接到CPU的接口。 （一般为X2 和X3)STEP7培训STEP7培训l钥匙开关钥匙开关用于选择操作模式（STOP、RUN和存储器复位）。该开关提供对用户程序的保护。如果钥匙在RUN位置取下，只能读用户程序，而不能修改。l后备电池打开CPU的前盖。凹槽在左面，把电

8、池接头插入电池盒中。把后备电池推入电池盒，关上CPU前盖。l存储器模块插入存储器卡前，把CPU切换到STOP状态，或关断电源。lCPU 存储器复位如下情况执行CPU存储器复位： 当第一次启动前 当新的完整的用户程序下载前 如果CPU要求存储器复位时（STOP LED 闪烁）。 l用钥匙开关执行存储器复位（用钥匙开关执行存储器复位（1到到4步）步）1.合上电源开关2.把钥匙开关转到STOP位置3.把钥匙开关转到MRES 位置（存储器复位）并保持在这个位置直到STOP指示灯再次变亮（大约3秒）。STEP7培训l4.把钥匙开关转回STOP位置，然后再转到MRES，直到 STOP指示灯再次亮1 秒钟。

9、 l注：当CPU要求复位时，就进行一次存储器复位。也可以用编程器进行存储器的复位。STEP7培训l特性 用于中等到高级性能要求的强大的PLC，l不同档次的CPU，l可以选择不同的模块，l可以扩展多达300个模块，l背板总线集成在模块内，l可以联网 - 多点接口 (MPI)， l - PROFIBUS 或l - 工业以太网，l通过中央编程器连接到所有的模块，l没有插槽限制，l借助于“HWConfig”工具可以进行组态和设置参数，l多处理器计算(在中央机架上可以使用多达 4个 CPU)。STEP7培训STEP7培训STEP7培训l信号模块(SM) l 数字量输入模块：24V DC，120/230V

10、 ACl数字量输出模块： 24V DC，继电器l模拟量输入模块：电压、电流、电阻、热电偶l模拟量输出模块： 电压、电流l接口模块(IM) IM460、IM461、IM463和IM467 接口模块提供不同机架之间的连接：lUR1 (通用机架) 插18个模块lUR2 (通用机架) 插9个模块lER1 (扩展机架) 插18个模块lER2 (扩展机架) 插9模块.l功能模块(FM) 执行“特殊功能”l计数l定位l闭环控制STEP7培训l通讯处理器(CP) 提供如下的联网能力： l点到点连接lPROFIBUSl工业以太网 lS7-400的槽位：由的槽位：由18槽和槽和9槽。槽。l电源模块：电源模块：第1

11、、2槽位（也有占一个槽位的，要看负载的大小）lCPU ： 第3、4槽位（也有占一个槽位的） lCP： 第5槽位l扩展机架和扩展模块：扩展机架和扩展模块：扩展机架和扩展模块有对应关系，主机架（UR）中插入460模板，扩展机架（ ER）插入461-0对应，扩展机架经济，用的少，距离11.5米。STEP7培训STEP7培训STEP7培训lUR1/UR2这些机架可以用于中央或扩展机架。UR1 有18 个槽，UR2 有 9 个槽用来插S7-400 模板。lER1/ER2用于扩展的机架。ER1 有18 槽，ER2 有9个槽。I/O 总线有如下 的限制： 不带中断处理功能 不向模板提供24V 电源 不带模板

12、后备电源lCR2 用于中央机架。I/O 总线（外设总线）分为两个部分，其中一部分有10 个 槽，另一个有8 个槽。这两部分的通讯总线是相连的。l连接 CR/ER利用接口模板（IM）可以把扩展机架（ER）连接到中央机架（CR）。在中央机架上可以插一个或多个接口模板。发送接口模板有两个接口，每个接口可以连接4个扩展机架。 局部和远程接口模板有如下区别： 局部：用460-0/461-0 接口连接距离不大于 3m， 这些接口不提供 5V电源，但传递通讯总线。 用460-1/461-1 接口连接距离不大于1.5m，这些接口提供 5V电源，但不传递通讯总线。 远程：用460-3/461-3 接口连接距离不

13、大于 100m。lSTEP7培训l模式选择器lMRES = 模块复位lSTOP= 停止模式，不执行程序且输出禁止 ( “OD”模式= 输出禁止) lRUN = 程序执行，编程器只读访问lRUN-P= 程序执行，编程器读写访问 l启动类型开关lCRST = 当利用模式选择器STOP / RUN 启动 CPU时，执行一个全启动（冷启动）lWRST = 当利用模式选择器STOP / RUN 启动 CPU时，执行一个启动（热启动）通过状态指示灯LED，CPU要求一个启动类型 (用 CRST/WRST开关选择)lSTEP7培训lSTEP7培训lEXT-BATT外部的电池电源 (当更换电源时，该DC 5

14、15V电池电源给RAM提供备用电源)lMPI 连接通过MPI接口连接到编程器或其它设备lDP 接口413-2DP、414-2DP、416-2DP和 417-2DP CPU带有直接连接分布式I/O的集成 DP 接口。l存储器卡插槽 在S7-400 CPU上，根据需要可以插入一个RAM 或快闪EPROM 卡作为外部装载存储器：l RAM 卡的容量有： 64K字节，256K字节，1M字节，2M字节l RAM卡的内容利用CPU模块上的电池保持ll 快闪 EPROM 卡的容量有：64K字节，256K字节，1M字节， 2M字节，l 4M字节， 8M字节， 16M字节l 这些内容备份到集成的EEPROMlS

15、TEP7培训STEP7培训l钥匙开关钥匙开关用于选择操作模式（STOP、RUN和存储器复位）。该开关提供对用户程序的保护。如果钥匙在RUN位置取下，只能读用户程序，而不能修改。l后备电池根据所使用的电源，可以安装一个或两个后备电池来保持用户程序、带保持的存储器标志位、定时器、计数器和数据块。也可以把一个外部电池连到CPU上的EXT.-BATT.盒。l存储器模块插入存储器卡前，把CPU切换到STOP状态。有两种类型的存储器卡： RAM 卡用来扩充内部的装载存储器 Flash 卡用来永久地存储用户程序lCPU 存储器复位如下情况执行CPU存储器复位： 当初始化启动时 当新的完整的用户程序下载时 如

16、果CPU要求存储器复位时（STOP LED 闪烁）。STEP7培训l用钥匙开关执行存储器复位（1到4步） 1.合上电源开关2.把钥匙开关转到STOP位置3.把钥匙开关转到MRES 位置（存储器复位）并保持在这个位置直到STOPLED 再次变亮（大约3秒）。 4.把钥匙开关转回STOP位置，然后再转到MRES，直到 STOPLED再次亮1秒钟。 也可以使用编程器执行存储器的复位。STEP7培训STEP7培训l线性化编程 所有的程序都在一个连续的指令块中。这种结构和PLC所代替的固定接线的继电器线路类似。系统按照顺序处理各个指令。l模块化编程程序分成不同的块，每个块包含了一些设备和任务的逻辑指令。

17、组织块中的指令决定是否调用有关的控制程序模块。例如，一个模块程序包含有一个被控加工过程的各个操作模式。l结构化编程结构化程序包含有带有参数的用户自定义的指令块。这些块可以设计成一般调用。实际的参数（输入和输出的地址）在调用时进行赋值。一个带参数的程序块的例子如下：l- 一个“泵控”块含有对泵的操作指令，例如控制过程中的泵的输入和输出信号。l- 对泵进行控制的程序块负责调用(打开) “泵控”块，并指出哪个泵要进行控制。l- 当“泵控”块完成其操作指令后，程序返回到调用块（例如，OB1），然后，继续执行其他的指令。STEP7培训l什么是线性化编程 ? 线性化编程具有不带分支的简单结构：一个简单的程

18、序块包含系统的 所有指令。线性编程类似于硬接线的继电器逻辑。l它如何执行?顾名思义，线性化程序描述了一条一条重复执行的一组指令。所有的指令都在一个块内（通常是组织块）。块是连续执行的， 在每个 CPU 扫描周期内都处理线性化程序。 l优点和缺点是什么? 所有的指令都在一个块内，此方法适于单人编写程序的工程。由于仅有一个程序文件，软件管理的功能相对简单。但是，由于所有的指令都在一个块内，每个扫描周期所有的程序都要执行一次，即使程序的某些部分并没有使用。此方法没有有效地利用CPU。 另外，如果在程序中有多个设备，其指令相同，但参数不同， 将只得用不同的参数重复编写这部分程序。STEP7培训STEP

19、7培训l什么是模块化编程 ? 模块化编程是把程序分成若干个程序块，每个程序块含有一些设备和任务的逻辑指令。 l它如何执行?在组织块(OB1)中的指令决定控制程序的模块的执行。模块化编程功能（FC）或功能块（FB）。它们控制着不同的过程任务，例如：操作模式，诊断或实际控制程序。这些块相当于主循环程序的子程序。l优点和缺点是什么? 在模块化编程中，在主循环程序和被调用的块之间仍没有数据的交换。但 是，每个功能区被分成不同的块。这样就易于几个人同时编程，而相互之间没有冲突。另外，把程序分成若干小块，将易于对程序调试和查找故障。OB1中的程序包含有调用不同块的指令。由于每次循环中不是所有的块都执行，只

20、有需要时才调用有关的程序块，这样，CPU 将更有效地得到利用。一些用户对模块化编程不熟悉，开始时此方法看起来没有什么优点，但是，一旦理解了这个技术，编程人员将可以编写更有效和更易于开发的程序。STEP7培训STEP7培训l模块化编程允许任务按块分配。块只有在需要时调用。这将使用户程序更有效，给你更多的灵活性写出更小的程序块，这些块称为功能（FC）。功能是一个可以执行任何指令的简单的代码块。它执行结束时，不向调用块返回数据。l模块化程序执行模块化编程的程序块包含一些设备或任务的逻辑操作。组织块（OB1）中的指令决定模块化编程的块的执行。当组织块调用其他块时，被调用的程序块执行到块的结束，然后系统

21、返回到程序块的调用点。模块化编程的例子是加工过程中控制不同操作模式的指令块。OB1FC10FC20FC15FC30STEP7培训STEP7培训l什是结构化编程 ? 结构化程序把过程要求的类似或相关的功能进行分类，并试图提供可以用于几个任务的通用解决方案。向指令块提供有关信息(以参数形式)，结构化程序能够重复l利用这些通用模块。ll这些模块的例子包括：l- 传送带系统中所有交流电机的通用逻辑控制的块l- 装配线机械中所有电磁线圈的通用逻辑控制的块l- 造纸机器中所有驱动装置的通用逻辑控制的块l它如何执行?OB1 (或其他块)中的程序调用这些通用执行块。和模块化编程不同，通用的数据和代码可以共享。

22、ll优点和缺点是什么? 不需要重复这些指令，然后对不同的设备代入不同的地址，可以在一个块中写程序，用程序把参数（例如：要操作的设备或数据的地址）传给程序块。这样，可以写一个通用模块，更多的设备或过程可以使用此模块。当使用结构化编程方法时，需要管理程序存储和使用数据。STEP7培训STEP7培训l用户块用户块包括程序代码和用户数据。在结构化程序中，一些块循环调用处理，一些块需要时才调用。l系统块系统块是在CPU操作系统中预先定义好的功能和功能块。这些块不占用用户程序空间。用户程序调用系统块，在整个系统中这些块具有相同的接口、相同的标示和相同的号。用户程序可以容易地转换到不同的CPU或PLC。ST

23、EP7培训STEP7培训l组织块 OB块构成了S7 CPU 和用户程序的接口。可以把全部程序存在OB1中，让它连续不断地循环处理。也可以把程序放在不同的块中，用OB1在需要的时候调用这些程序块。除OB1外。操作系统根据不同的事件可以调用其他的OB块，l例如：l- 时间-日期中断- 周期时间中断l- 诊断中断- 硬件中断l- 故障处理中断- 硬件启动 l功能块(FB)功能块是在逻辑操作块内的功能或功能组，在操作块内分配有存储器，并存储有变量。FB 需要这个背景数据块形式的辅助存储器。通过背景数据块传递参数，而且，一些局部参数也保存在此区。其他的临时变量存在局部堆栈中。保存在背景数据块内的数据，当

24、功能块关闭时数据仍保持。 而保存在局部堆栈中的数据不能保存。l功能(FC) 功能是类似于功能块的逻辑操作块，但是，其中不分配存储区。FC 不需要背景数据块。临时变量保存在局部堆栈中，直到功能结束。当FC执行结束时，使用的变量要丢失。l数据块 (DB)数据块是一个永久分配的区域，其中保存其他功能的数据或信息。数据块是可读/写区，并做为用户程序的一部分转入CPU。STEP7培训STEP7培训l系统功能块（SFC）系统功能是集成在S7 CPU中的已经编程并调试过的功能。这些块支持的一些任务是设置模块参数、数据通讯和拷贝功能等。用户程序可以不用装载直接调用SFC。SFC不需要分配数据块。l系统功能块（

25、SFB） 系统功能块是S7 CPU的集成功能。 由于SFB是操作系统的一部分，用户程序可以不用装载直接调用SFB。 SFB需要分配背景数据块DB，数据块必须作为用户程序的一部分下装到CPU。l系统数据块（SDB）系统数据块是由不同STEP 7工具产生的程序存储区，其中存有操作控制器的必要数据。SDB中存有一些信息，例如：组态数据、通讯连接和参数。STEP7培训STEP7培训l数据块 (DB)是CPU中用户程序存储数据的区域。如果逻辑块 (FC, FB 或 OB) 进行调用，它要在 局部数据区使用存储空间。除这个局部数据区外，逻辑块可以用背景数据块(DB）的形式打开一个 存储区。与存在局部区的数

26、据不同，当DB关闭或逻辑块处理结束时，背景数据块 (DB)中的数据 并不清除。有两个不同的数据块类型，每个数据块根据其与逻辑块的关系不同，所起 的作用也 不 同。l全局数据块全局数据块可以被程序的所有逻辑块使用。每个 FB、FC、或OB都可 以读/写一个共享数据块DB。数据块中的数据当其关闭时仍保持不变。当建立一个共享数据块时，需要输入在DB中要保存的变量（名称和 数据类型）。所输入的数据的顺序决定了DB中的数据结构。l背景数据块背景数据块DB 和特定的功能块有关。这里，存储在背景数据块中的数据只能由特定的功能块进行读/写。背景数据块为功能块提供了数据传 递的存储器空间。当数据块关闭时，所存储

27、的数据并不清除，（和功能或功能块中的局部数据不同，当数据块关闭时，功能或功能块中的局部 数据要清除） 。一个功能块可以分配几个背景数据块。STEP7培训STEP7培训STEP7培训l启动 当PLC得电或从STOP 切换到RUN模式时，CPU执行一次全启动 (使用OB100)。 在全启动期间，操作系统清除非保持位存储器、定时器和计数器，删除中断堆栈和块堆栈，复位所有保存的硬件中断，并启动扫描循环监视时间。l扫描循环CPU的循环操作包括三个主要部分，见上图：l CPU 检查输入信号的状态并刷新过程影响输入表。l 执行用户程序l 把过程输出映象输出表写到输出模块STEP7培训STEP7培训l简介 在

28、每个扫描周期，CPU检查输入和输出的状态。 有特定的存储器区保存模块的数据：PII 和 PIQ。在处理程序时访问这些寄存器。lPII过程映象输入表建立在CPU存储器区，所有输入模块的信号状态存放在这里。lPIQ 过程映象输出表包含程序执行的结果值，在扫描的结束传送到实际输出模块上。l用户程序在用户程序中检查输入时，例如：A I 2.0，使用PII的状态。这样就保证在一个扫描周期内使用相同的信号状态。STEP7培训STEP7培训l插槽号在S7-300中，机架上的插槽号简化了模块编址。模块的第一个地址由机架上的模块地址决定。l槽 1 电源，这是缺省的第一个外槽位。 电源模块不是必须的，S7-300

29、也可以直接用24V 供电。l槽 2 CPU的插槽l槽 3 当采用扩展机架进行多层组态时，为接口模板（IM）保留。即使不安装IM，也必须保留这个位置用于寻址。插入一个DM370占位模块可以物理地保留该槽位。 (例如：以后安装IM) l槽 4-11槽位4 是用于 I/O 模块、通讯处理器（CP）或功能模块（FM）的第一个槽位。I/Q模块的地址规划见下图。从第一个I/Q模块开始，根据模块的类型地址递增。STEP7培训STEP7培训l数字量寻址在第一个信号模块槽处，数字量输入/输出的地址为0。插槽位置与模块的地址的关系如上图所示。 每个数字量模块的地址寄存器自动按4个字节分配，不管实际的 I/O点数是

30、否与之相同。S7-300 系统的实际I/O与CPU内的外设存储区（PI和PQ）相对应。也可以通过过程映象输入/输出区或存储器来访问I/O。可以用位、字节、字或双字的形式访问过程映象输入/输出区， 例如：-Q4.0 是存储在过程映象输出表的4个字节的第一位。- (使用上图的缺省的I/O编号，此点在第二个模块上。）- IB100 指过程映象输入表的第100个字节的数据。- IW100 指过程映象输入表的第100和101个字节的数据。- QD24 是存储在过程映象输出表的第24，25，26，27字节中的数据。STEP7培训lS7-400S7-400 S7-400 也支持所有的信号模块缺省的地址。对于

31、数字量模块，象S7-300 数字量寻址一样，按4个字节（32位）分配。信号模块的首地址按照下面的算式分配：l数字量起始地址 = (实际的插槽编号 - 1) x 4l例如：在插槽4处的数字量模块地址为：12.0STEP7培训STEP7培训l模拟量寻址在第一个信号模块插槽位置的模拟量输入/输出板的地址为256。上图给出了模块插槽和模块地址的对应关系。每个模拟量模块自动按16个字节的地址寄存器分配地址。 每个模拟量值占用2个字节，所以，在用户程序中的模拟量地址应该使用偶数。 以免使用数据错误。 模拟量模块的输入/输出通道从实际插槽的相同基地址开始编号。S7-300 系统的实际I/O与CPU内的外设存

32、储区（PI和PQ）相对应。 S7300/400对模拟量没有指定的寄存器，如PII，PIQ，它们在每个扫描周期自动更新。相反地，在用户程序中， 通过访问模拟量地址可以更新数据。模拟量输入的标识是PIW，模拟量输出的标识是PQW。因为模拟量的起始地址是256，所以在第一个机架的第一个 模块上，第一个通道的地址是PIW256。最后一个模拟量的地址是766。 l例如：要访问机架2的第一个模块的第二个通道，模拟量输入地址是 PIW514。lS7-400 模拟量寻址 S7-400也支持所有信号模块的缺省地址。l对模拟量模块的每个起始地址按照如下的算式得到：l模拟量起始地址 = (实际插槽号 - 1) x 64 +512l例如：第4号槽的模拟量模块的其实地址是704.STEP7培训STEP7培训lI输入lQ输出lB字节 (8位)lW字(16位)lD双字(32位)lM存储器 lP外设 (直接访问)lT定时器lC计数器lDB数据块lDI数据块 (用作背景数据块)l注意 CPU的型号不同，最大的地址可能小于上表的数据。