作者：杨依领,谢龙汉
出版社：清华大学出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
西门子S7-300 PLC程序设计及应用（光盘内容另行下载，地址见书封底）试读：
前言
随着工业自动化控制技术的发展，PLC的使用深入石油化工、机械制造、汽车装配制造等各个领域。目前市场上的PLC产品多种多样，其中，西门子S7-300系列PLC凭借着自身的使用方便、设计灵活以及可靠性高等特点，在PLC领域占据重要地位。西门子公司生产的S7-300系列PLC具有开关量控制、模拟量控制、闭环控制、运动控制以及通信联网等功能，在工业自动化领域被广泛使用，是工程技术人员进行工业自动化控制较好的选择。本书以西门子CPU 314C-2 PN/DP和STEP7 Professional V11为模板，通过丰富的实例、全视频讲解等方式对S7-300系列PLC进行全方位教学。
本书特色
本书以“内容讲解→应用实例”为主要表述方式，通过适量的典型实例操作和重点知识相结合的方法，对S7-300系列PLC的使用进行讲解，在讲解中力求紧扣操作，语言简洁，避免冗长的解释说明，使读者能够快速了解S7-300系列PLC的原理和应用。
在实例的介绍过程中，本书采用西门子TIA Portal编程软件——STEP7 Professional V11，该软件不仅可以对PLC硬件进行仿真，还可以对HMI触摸屏仿真，力求使读者在充分了解S7-300系列PLC结构原理的基础上使用LAD编程语言，减少项目开发的复杂程度，缩短开发周期。
本书提供了全部实例的操作录像，读者可以按照书中列出的视频路径，从光盘中打开相应的视频直接进行学习。视频中还包含语音讲解，可以用Windows Media Player等常用播放器观看，如果无法播放，可安装光盘中的tscc.exe插件。
本书内容
本书共10讲，讲解中有大量操作截图，形象直观，便于读者理解和学习，另附有光盘，包含本书的教学视频及实例讲解的工程项目文件，方便读者自学。
第1讲为可编程逻辑控制器概述。通过本讲的学习，读者可以了解PLC的基础知识、基本结构、工作原理、性能指标和编程语言。
第2讲为S7-300系列PLC概述。主要讲解S7-300系列PLC、S7-300系列PLC模块和I/O模块编址。通过本讲的学习，读者对S7-300系列PLC会有一个大致了解。
第3讲为STEP7 V11操作基础。通过本讲的学习，读者可以理解和使用西门子PLC的编程环境——STEP7 V11中的LAD编程相关功能。
第4讲为SIMATIC HMI。通过本讲的学习，读者可以理解和使用西门子PLC的编程环境——STEP7 V11的HMI编程相关功能。
第5～9讲依次讲解了PLC基本指令、PLC扩展指令、PLC程序结构、工艺自动控制和S7-300系列PLC以太网通信，通过这几讲的学习，读者将会对S7-300系列PLC主要功能模块有较好的理解，掌握S7-300系列PLC的常用功能。
第10讲为综合应用实例，主要讲解了自动售货机和十字路口交通灯控制两个设计实例，以及如何使用HMI触摸屏对这两个实例进行显示和控制。
本书读者对象
本书具有操作性强、指导性强、语言简练等特点，可作为S7-300系列PLC初学者入门和提高的学习宝典，也可作为各大中专院校、培训机构的专业教材，还可作为PLC工业控制领域专业人员的实用参考书。
学习建议
建议读者按照图书编排的先后次序学习S7-300系列PLC，从第3讲开始，读者可以先浏览“应用实例”，打开该实例的光盘视频仔细观看，然后根据实例的操作步骤在STEP7 Professional V11中进行操作。如果遇到操作困难的地方，可以阅读书本的相关内容，然后再动手进行操作。
本书由杨依领、谢龙汉编写完成，同时参与本书编写的还有腾龙工作室的许璐、谢锋然、娄军强、武敏、林伟、林木议和魏艳光等人。此外，本书在编写过程中引用和参考了国内外许多专家和学者的研究成果，也参考了西门子公司的技术文档和手册，在此一并致谢。
感谢您选用本书进行学习，由于编者水平有限，书中难免有疏漏之处，恳请您将本书的意见和建议告诉我们，电子邮箱地址为tenlongbook@163.com。编者 第1讲可编程逻辑控制器概述
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），是一种在工业自动化控制领域中使用较为广泛的、具有微处理器的数字逻辑控制器。在其使用过程中，使用者可以随时将控制指令加载到PLC存储器存储并执行，从而实现使用者所需的控制功能。PLC主要由中央处理单元CPU、存储器、输入/输出单元以及电源组成。本讲内容
↘ PLC的基础知识
↘ PLC的基本结构
↘ PLC的工作原理
↘ PLC的性能指标
↘ PLC的编程语言1.1 PLC的基础知识
在工业自动化控制领域，由于生产上对电气控制系统的要求越来越高，原有的继电器-接触器控制系统由于系统修改困难和维护不方便等缺点已经很难满足使用者的要求，为了更好地实现工业自动化控制的要求，自20世纪60年代以来，人们迅速发展了可编程控制器，至今已成为工业自动化控制领域中重要的一员。1.1.1 PLC的产生与发展
美国汽车工业生产技术要求的发展促进了PLC的产生，20世纪60年代，美国通用汽车公司在对工厂生产线调整时，发现继电器-接触器控制系统修改难、体积大、噪声大、维护不方便以及可靠性差，于是提出了著名的“通用十条”招标指标。（1）编程方便，现场可修改程序。（2）维修方便，采用模块化结构。（3）可靠性高于继电器控制装置。（4）体积小于继电器控制装置。（5）数据可直接送入计算机。（6）成本可与继电器控制装置竞争。（7）输入可以是交流115V。（8）输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等。（9）在扩展时，原系统只要很小变更。（10）用户程序存储器容量能扩展。
为了满足上述招标标准，1969年，美国数字化设备公司研制出第一台可编程控制器（PDP-14），在通用汽车公司的生产线上试用后，效果显著；1971年，日本研制出第一台可编程控制器（DCS-8）；1973年，德国研制出第一台可编程控制器；1974年，我国开始研制可编程控制器；1977年，我国在工业应用领域推广PLC。
PLC发展到现在，出现了上百家生产厂商，其中著名的厂商有德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司，日本的欧姆龙（OMRON）公司、三菱电机（Mitsubishi Electric）公司，美国的A-B（Allen-Bradley）公司和法国的施耐德（SCHNEIDER）公司等，这几家公司的产品多种多样并且功能相对齐全，占据全球PLC市场的大部分份额，我国也有不少厂家研制生产PLC，但产品竞争力和市场份额都有所欠缺。1.1.2 PLC的定义
1987年，国际电工委员会（IEC）在其标准中将PLC定义为：可编程逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计。它采用一类可编程的存储器，用于内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向使用者的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
根据IEC标准，PLC可以被看作一种工业计算机，使用者可以通过编写自己的控制程序来改变其控制功能，PLC不仅能完成使用者需要的各种自动化控制任务，还能与其他设备进行通信联网。由于PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、灵活性强、体积小和重量轻等优点，在我国，其应用推广得到了迅猛发展，被用于石油化工、机械制造、汽车装配制造等各个行业的自动控制系统中。设计、安装、调试和维护PLC控制系统已经成为电气技术人员和工科学生的基本技能之一。1.1.3 PLC的分类和应用领域
PLC发展到现在，形式和功能多种多样并各有区别，目前，一般按以下原则对其进行分类。
1. 按PLC的I/O点数
PLC按I/O点数的多少可分为小型、中型和大型3类。● 小型PLC的I/O点数一般小于256，处理器一般为8位或16位，如德国西门子公司的S7-200 PLC。● 中型PLC的I/O点数一般在256～2048之间，如德国西门子公司的S7-300 PLC。● 大型PLC的I/O点数一般大于2048，处理器一般为16位或者32位，如德国西门子公司的S7-400 PLC。
2. 按PLC的结构形式
根据PLC的结构形式，可分为模块式和整体式两类。● 模块式是指PLC将PLC系统分为若干个功能单一的模块，使用时将这些功能模块插在机架上，各模块之间功能不同，外形尺寸统一，使用者可根据需要灵活配置，大中型PLC一般为模块式结构，如德国西门子公司的S7-300 PLC和S7-400 PLC。● 整体式结构是将PLC电源、CPU、存储器和输入/输出接口等集合在一个基本单元内，基本单元可以通过扩展电缆与扩展单元相连。整体式PLC体积较小、成本低廉并且安装方便，小型PLC一般均为整体式结构，如德国西门子公司的S7-200 PLC。
3. 按PLC的功能
根据PLC的功能不同，可将PLC分为低档、中档和高档3类。● 低档PLC具有计数、定时和逻辑运算等基本功能，输入/输出模块数量比较少，主要用于单机控制系统，如德国西门子公司的S7-200 PLC。● 中档PLC除具有低档PLC的功能外，还具有较强的控制功能和运算功能，输入/输出模块的数量和种类也比较多，适用于复杂控制系统，如德国西门子公司的S7-300 PLC。● 高档PLC除具有中档PLC的功能外，还增加了矩阵运算以及其他特殊功能函数运算等更强大的控制功能和运算能力。此外，高档PLC输入/输出模块数量很多并且种类全面，还具有更强的通信联网功能，可用于大规模控制任务，如德国西门子公司的S7-400 PLC。
目前，PLC不仅广泛应用于石油化工、机械制造、汽车装配制造等各个行业，还应用于开关量控制、模拟量控制、运动控制、过程控制和通信联网等领域。1.2 PLC的基本结构
PLC的基本结构主要由CPU、存储器、输入/输出模块、电源和编程器等组成，如图1-1所示。图1-1 PLC基本结构
1. CPU
PLC工作的核心是中央处理单元（CPU），工作时，CPU通过循环扫描方式接收现场输入元件传送的数据，并存入输入/输出映像区，同时，CPU逐条读取存储器中的用户程序指令，经分析后产生相应指令的控制信号，去控制相关外部负载。此外，CPU还可以诊断电源、内部运行状态和程序错误等。
2. 存储器
存储器是PLC系统中重要的组成部分，主要用于存储程序及数据，也可以使用RAM（Random Access Memory）或EEPROM（Electrical Erasable Programmable Read Only Memory）等专用内存卡扩充，不同品牌、不同型号的PLC的存储器扩充能力各不相同，存储器容量的大小关系到程序容量的大小和内部器件的多少，是反映PLC性能的重要指标之一。
3. 输入/输出模块
PLC通过输入模块读取现场输入元件的数据，并通过内部总线将数据送进存储器，经由CPU处理驱动程序指令，然后通过输出模块控制相应输出元件。输入模块的信号范围涵盖±10mV～±10V，与选用的输入元件的种类有关，输出模块则用来驱动指示灯、电磁线圈和报警器等输出元件。
4. 电源
PLC中的电源有两种形式，一种是电源与CPU模块分开；另一种是电源与CPU模块集成在一起。电源主要为PLC提供工作电源，为交流时，电源通常为220VAC或110VAC；为直流时，电源通常为24V。
5. 编程器
编程器用于编程、监控以及控制PLC系统的运行，是PLC进行编程、监测和控制时必不可少的重要部分。它有手持编程器和图形编程器两种，手持编程器一般使用专用编程电缆与PLC相连或者直接插在PLC编程接口上，一般用来给小型PLC编程，只能直接输入和编辑语句表（IL）指令；图形编辑器可直接输入和编辑梯形图（LAD）指令，既可以在线编程也可以离线编程。此外，PLC生产厂家还向使用者提供编程软件和编程硬件，使用者可以在PC机上对PLC进行编程，STEP7 V11编程软件是西门子公司提供的用于S7-300/400和S7-1200系列PLC的编程软件。
6. 外部设备接口
PLC集成多种外部设备接口，可以与计算机、触摸屏、PLC设备或者其他通信设备通信联网。1.3 PLC的工作原理
PLC以循环扫描的工作方式来执行梯形图程序，整个扫描过程包括三大阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。
1. 输入采样阶段
PLC逐个扫描每个输入元件的状态，并将所有输入元件的状态保存到输入映像区。
2. 程序执行阶段
没有跳转指令时，CPU按从上到下、从左到右的顺次扫描执行程序；执行指令时，刷新相应的输出映像区；程序出现死循环或者错误时，发出报警。若出现不可恢复的确定性故障，CPU自动停止执行程序，切断负载，发出故障信号。
3. 输出刷新阶段
阶段2中的输出状态经输出接口驱动外部负载，并返回阶段1。
输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段又被称为PLC扫描周期，完成扫描周期所需的时间称为PLC反应时间。PLC工作时，每次程序执行后与下一次程序执行前，输入与输出状态都会被刷新一次。1.4 PLC的性能指标
1. 存储容量
可以使用存储器容量来衡量PLC可存储用户程序的多少，PLC的存储容量通常以字为单位。
2. I/O点数
可以使用I/O点数来衡量PLC输入/输出性能，PLC输入/输出信号分为数字量和模拟量两种，数字量一般用最大I/O点数表示，模拟量一般用最大I/O通道数表示。在总I/O点数中，输入点数一般大于输出点数，且输入与输出不能互相替代。
3. 扫描速度
扫描速度是指PLC执行1000条指令所花费的时间，单位为毫秒/千步，一般在10毫秒/千步左右。
4. 编程语言
编程语言是PLC生产厂家为使用者设计的编程工具，使用者使用编程语言可以实现所需的自动化控制要求。编程语言有多种形式，常见的是梯形图语言（LAD）、指令语句表编程语言（IL）、功能块图编程语言（FBD）、顺序功能图编程语言（SFC）和结构化文本编程语言（ST）。
5. 内部寄存器
使用者在编写PLC控制程序时，会用到大量内部寄存器来存放中间变量、定时计数、模块参数设置等信息，通常使用内部寄存器的种类和数量来衡量PLC的存储和处理各种信息的能力，内部寄存器的种类和数量越多，PLC存储和处理信息的能力越强。
6. 通信能力
通常采用PLC的通信能力来衡量PLC与PLC之间、PLC与其他通信设备之间的数据交换能力，为了实现工业控制自动化，各大生产厂家的PLC产品基本都会配有一至两个或者多个通信端口。
7. 特殊功能模块
可以采用特殊功能模块种类与功能来衡量PLC产品功能的强弱，近年来，各PLC生产厂商开发的特殊功能模块种类日益增多，功能越来越强，使得PLC的控制功能日益强大。
8. 可扩展能力
可以采用I/O点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展和各种功能模块的扩展来衡量PLC的可扩展能力，使用者在选择PLC设备时，通常要考虑PLC的可扩展能力。1.5 PLC的编程语言
IEC 61131-3是由国际电工委员会（IEC）于1993年12月所制定IEC 61131标准的第3部分，用于规范可编程逻辑控制器（PLC）、DCS、IPC、CNC和SCADA的编程系统。应用IEC 61131-3标准已经成为工业控制领域的趋势，在PLC方面，编辑软件只需符合IEC 61131-3国际标准规范，便可借由符合各项标准的语言架构建立人人皆可了解的程序。
IEC 61131-3标准规定PLC使用梯形图（LAD）、功能块图（FBD）、指令表（IL）、顺序功能图（SFC）和结构化文本（ST）5种编程语言。其中，梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和顺序功能图（SFC）是可视化编程语言，对于工程师和分析人员，梯形图（LAD）和功能块图（FBD）是图形语言，而顺序功能图（SFC）可以看作一种控制程序流程图；结构化文本（ST）和指令表（IL）编程语言则面向过程，适合程序员使用。
1. 梯形图（LAD）
梯形图（LAD）是PLC中使用最为广泛的图形编程语言，它由传统的继电器-接触器电路图简化符号演变而来，是一种以图形符号表示控制关系的编程语言，直观易懂，非常适合熟悉继电器-接触器电路的电气工程师学习掌握。
电机M1的继电器-接触器自锁控制电路如图1-2所示，对应的PLC梯形图如图1-3所示。图1-2 电机M1自锁控制电路图1-3 PLC梯形图
图1-2所示的自锁控制电路与图1-3所示的PLC梯形图具有相同的逻辑含义，但表达方式上却有本质的区别。梯形图中的继电器是软器件，而非物理元件，图中的竖线类似于继电器-接触器控制线路中的电源线，被称为母线。一般梯形图由触点、线圈和指令框组成，触点代表外界输入条件，线圈代表逻辑运算结果，指令框用来表示跳转、定时器和计数器等指令。
2. 功能块图（FBD）
功能块图（FBD）编程语言使用图形逻辑符号来描述程序，功能块图使用方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为输入变量，右侧为输出变量。采用功能块图，控制系统被细分，系统操作含义明确，便于设计人员设计思想沟通，有数字电路基础的人员很容易掌握。电机M1自锁控制电路的功能块图如图1-4所示。图1-4 PLC功能块图
3. 指令表（IL）
指令表（IL）编程语言由指令语句系列构成，类似于助记符汇编语言采用助记符表示操作功能，容易记忆，便于掌握，适合经验丰富的程序员使用。电机M1自锁控制电路的指令表如图1-5所示。图1-5 PLC指令表
4. 顺序功能图（SFC）
顺序功能图（SFC）编程语言类似于流程设计，常用来编制顺序控制程序，顺序功能图包含步、动作和转换3个要素。该编程方法将复杂控制过程分解，然后按一定顺序控制要求组合，详见7.5节。
5. 结构化文本（ST）
结构化文本（ST）编程语言是用结构化的描述语句来描述程序的一种编程语言，类似于高级编程语言，与梯形图相比，它简洁紧凑，能实现复杂的数学运算。 第2讲S7-300系列PLC概述
西门子S7-300系列PLC包括CPU模块、信号模块和通信模块等，这些模块构成了S7-300设备的硬件系统。本讲内容
↘ S7-300系列PLC
↘ S7-300系列PLC模块
↘ I/O模块编址2.1 S7-300系列PLC
为了更好地应用于制造行业的设备和工厂，西门子公司优化并丰富了S7-300系列PLC功能和选件，使其性能升级更为容易，可以轻松满足使用者的自动化任务需求。
S7-300系列PLC集成了开关量控制、模拟量控制、高速计数器、闭环控制、运动控制和通信联网等功能，CPU和模块种类丰富，几乎涵盖了所有的应用领域。同时，它设计紧凑，安装尺寸较小，集成系统诊断功能，具有高可用性和可靠性。此外，使用者还可以使用微型存储卡进行程序备份和数据存储，即使停电也无需使用备份电池。
1. S7-300系列PLC的特点（1）模块化，适合中、小规模的控制要求。（2）各性能模块可靠性高。（3）通信联网功能灵活、简单实用。（4）维护简便。（5）可自由扩展。（6）集成功能、功能强劲。
2. S7-300的分类
S7-300系列PLC按CPU模块大致分为以下几类。（1）最新款紧凑型CPU：CPU 314C-2 PN/DP，新CPU 314C-2 PN/DP的性能和模块化CPU 314 V3的性能相同。与现有的紧凑式CPU 314C-2 DP V2.x和CPU 314C-2 PtP V2.x相比，新CPU上的使用者程序处理速度提高了5倍，在某些情况下甚至更快。（2）紧凑型S7-300 CPU：CPU 312C、CPU 313C、CPU 313C-2 PtP、CPU 313C-2 DP、CPU 314C-2 PtP和CPU 314C-2 DP。（3）标准型S7-300 CPU：CPU 312、CPU 314、CPU 315-2 DP和CPU 317-2 DP。（4）标准型S7-300 CPU（集成Profinet）：CPU 315-2 PN/DP、CPU 317-2 PN/DP和CPU 319-3 PN/DP。（5）运动控制型S7-300 CPU：S7-300 T-CPU。（6）故障安全型S7-300 CPU：S7-300 F-CPU。
3. S7-300的通用技术规范
对于S7-300系列PLC，其安装、工作环境有一定的技术规范，如表2-1所示。表2-1 S7-300通用技术规范2.2 S7-300系列PLC模块
S7-300系列PLC是模块式PLC，一般由电源模块、中央处理单元（CPU）模块、接口模块、模拟量模块、数字量模块、功能模块、特殊模块和通信模块组成，如图2-1所示。各种模块相互独立，并安装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLC应用系统。图2-1 S7-300模块
S7-300模块可在不同的额定电压下工作，表2-2列出了额定电压及相应的允许误差。表2-2 S7-300模块额定电压及允许误差2.2.1 电源模块
S7-300 PLC有多种24 VDC电源模块，包括PS 307 2A/5A/10A、PS 305 2A/5A。以电源模块PS 307 5A为例：其输出电流为5A；输出电压为24 VDC，具有短路和断路保护；与单相交流电源连接（额定输入电压120/230 VAC，50/60Hz）；安全隔离符合EN 60 950；可用作负载电源，其他技术规格如表2-3所示。表2-3 电源模块PS 307 5A技术规格2.2.2 中央处理单元（CPU）模块
CPU模块包括最新款紧凑型CPU、紧凑型S7-300 CPU、标准型S7-300 CPU、运动控制型S7-300 T-CPU和故障安全型S7-300 F-CPU。不同的S7-300 CPU具有不同的性能，如有的CPU集成数字量和模拟量输入/输出点（CPU 314C-2 PN/DP），有的集成有通信接口。
S7-300 CPU模块一般具有RUN、STOP、MRES 3种运行模式。其中，RUN为运行模式，在此模式下，CPU执行使用者程序，还可以通过编程设备读出、监控使用者程序，但不能修改使用者程序；STOP为停机模式，在此模式下，CPU不执行使用者程序，但可以通过编程设备（如装有STEP7 Professional V11的计算机）从CPU中读出或修改使用者程序；MRES为存储器复位模式，该模式不能保持，当开关在此位置释放时将自动返回到STOP位置。将CPU从STOP模式切换到MRES模式时，可复位存储器，使CPU回到初始状态。
以CPU 314为例，它运行时需要微存储卡，适用于中等处理量的应用，对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力，其他技术规格如表2-4所示。表2-4 CPU 314技术规格2.2.3 接口模块
接口模块用于连接多层SIMATIC S7-300配置中的机架，它可分为IM360、IM361和IM365接口模块。其中，IM360/IM361用于配置一个中央控制器和三个扩展机架；IM365用于配置一个中央控制器和一个扩展机架。以IM361接口模块为例，其技术规格如表2-5所示。表2-5 IM361接口模块技术规格2.2.4 模拟量模块
模拟量模块包括SM331模拟量输入模块、SM332模拟量输出模块、SM334模拟量输入/输出模块、SM335快速模拟量输入/输出模块、SM336F模拟量输入-安全集成和EX模拟量输入/输出模块。
以SM334模拟量输入/输出模块为例，该模块的功能为模拟量输入和输出，可用于连接模拟量传感器和执行器。其技术规格如表2-6所示。表2-6 SM334模拟量输入/输出模块技术规格2.2.5 数字量模块
数字量模块包括SM321数字量输入模块、SM322数字量输出模块、SM323/SM327数字量输入/输出模块、SM326F数字量输入-安全集成、SM326F数字量输出-安全集成和Ex数字量输入/输出模块。
以SM323/SM327数字量输入/输出模块为例，该模块可以进行数字量输入和输出，可用于连接标准开关、两线制接近开关、电磁阀、接触器、小功率电机以及灯等。其技术规格如表2-7所示。表2-7 SM333/SM327数字量输入/输出模块技术规格2.2.6 功能模块
功能模块包括FM350-1计数器模块、FM350-2计数器模块、FM351定位模块、FM352电子凸轮控制器、FM352-5高速布尔处理器、FM353定位模块、FM354定位模块、FM357-2定位模块、FM STEPDRIVE功率器件、FM355闭环控制模块、FM355-2闭环温度控制模块、SM338 POS输入模块和IM174接口模块。
以FM350-1计数器模块为例，该模块可用于计数任务的单通道智能计数，也可直接连接增量式编码器，它可对两个可选择的比较值进行比较，当达到比较值时，通过集成的数字量输出进行输出响应。该模块具有连续计数、单次计数和周期计数3种工作模式，可以通过门功能控制计数器的启动/停止。其技术规格如表2-8所示。表2-8 FM350-1计数器模块技术规格2.2.7 特殊模块
特殊模块包括SM374仿真模块和DM370占位模块。
其中，仿真模块可以通过开关仿真传感器信号，通过LED显示输出时信号状态，用于在启动和运行时调试程序。其技术规格如表2-9所示。表2-9 SM374仿真模块技术规格
占位模块用来给参数化的信号模块保留插槽，当用一个信号模块替换时，将保持结构和地址分配。2.2.8 通信模块
通信模块包括CP340、CP341、CP343-1 Lean、CP343-1、CP343-1 Advanced、CP343-1 IT、CP343-1 PN、CP343-2、CP343-2 P、CP342-5、CP342-5 FO和CP343-5。
以CP343-1为例，通过RJ45可以将SIMATIC-300连接到工业以太网，并具有10/100Mbit/s和全/半双工传输速度，可对传输协议TCP与UDP实现多协议运行，具有可调节的Keep Alive，可以使用TCP/IP和UDP传送报文，具有PG/OP、S7、S5兼容通信，可用于UDP的多点传送等。其技术规格如表2-10所示。表2-10 CP343-1通信模块技术规格2.3 I/O模块编址
为了程序执行时可以唯一地识别PLC I/O模块中的每个I/O点，需要对I/O模块上的I/O点进行编址。
S7-300的数字量地址由地址标识符（I和Q）、地址的字节和位组成。其中，地址标识符I表示输入，Q表示输出。字节由0～7共8位组成。例如Q2.3，Q表示数字量输出，2为字节地址，为字节号和位号的分隔点，3表示位号。
S7-300的模拟量地址由地址标志域（I和Q）、数字长度标志（W）和字节地址（0～30之间的十进制偶数）组成。其中I表示模拟量输入，Q表示模拟量输出。例如IW12，I表示模拟量输入，W说明数据长度为字，字节地址为12。
在STEP7 V11中对I/O模块进行组态时，软件会自动分配模块的默认地址。在打开的项目视图中选择组态的PLC设备，单击设备组态，在弹出的设备概览中可以看到系统默认I/O模块地址，如图2-2所示。图2-2 设备概览
由图2-2可知，组态的PLC设备的I/O数字量模块DI24/DO16，其输入地址为I136.0-I138.7，输出地址为Q136.0-Q137.7。模拟量模块AI5/AO2输入地址为IW800、IW802……IW808，输出地址为QW800和QW802。
使用者也可以自己定义PLC的地址，在设备概况中双击要改的地址修改即可，如图2-3所示，已将I/O模拟量输出地址改为QW0和QW2。图2-3 修改AI5/AO2的地址 第3讲STEP7 V11操作基础
STEP7 V11是西门子TIA博途中最新的工程组态系统，其中STEP7 Professional V11支持对S7-1200、S7-300、S7-400以及基于PC的WinAC控制器进行组态和编程。本讲将对STEP7 V11软件进行详解。本讲内容
↘ STEP7 V11简介
↘ STEP7 V11软件界面及功能
↘ S7-PLCSIM仿真
↘ STEP7 V11入门实例3.1 STEP7 V11简介
STEP7 V11作为西门子TIA博途中最新的工程组态系统，同时适合初学者和行业专家编程使用。STEP7 Basic V10.5只能用于对SIMATIC控制器S7-1200进行组态和编程，而STEP7 Professional V11则支持对SIMATIC控制器S7-1200、S7-300、S7-400以及基于WinAC控制器进行组态和编程，本书对STEP7 V11操作的描述都是基于STEP7 Professional V11 SP2的。
STEP 7 Professional V11 SP2支持的计算机操作系统包括Windows XP Professional SP3、Windows 7 Professional/Enterprise/Ultimate（32位）、Windows 7 Professional/Enterprise/Ultimate SP 1（32位）、Windows 7 Professional/Enterprise（64位）、Windows 7 Professional/ Enterprise/Ultimate SP 1（64位）、Windows Server 2003 Release 2 Standard Edition SP2、Windows Server 2008 Standard Edition SP2（32位）、Windows Server 2008 Standard Edition R2（64位）和Windows Server 2008 Standard Edition R2 SP1（64位）。
安装STEP7 Professional V11 SP2的计算机硬件最低配置如下。
处理器：Pentium 4 1.7GHz。
RAM：1GB。
屏幕分辨率：1024×768px。
安装STEP7 Professional V11 SP2的计算机硬件建议配置如下。
处理器：Core 2 Duo 2.2GHz。
RAM：2GB。
屏幕分辨率：1400×1050px。3.2 STEP7 V11软件界面及功能
与以往的STEP7软件相比，STEP7 Professional V11有较大改进，利用该软件，使用者可以方便快捷地创建各自领域内的自动化任务解决方案。3.2.1 启动与退出
1. 软件的启动
双击桌面图标或者选择“开始”→“所有程序”→Siemens Automation→TIA Portal V11命令，就可以启动STEP7 Professional V11软件。
2. 软件的退出
单击软件右上角的图标或者选择“项目”→“退出”命令，就可以退出软件。如果使用者对项目做了改变又没有进行保存，系统会弹出如图3-1所示的对话框。图3-1 退出对话框
提示：单击“是”按钮，则保存当前项目后关闭系统；单击“否”按钮，则直接关闭系统；单击“取消”按钮，则取消退出软件的操作。3.2.2 项目视图和Portal视图
STEP7 Professional V11具有两种不同的视图，即Portal视图（如图3-2所示）和项目视图（如图3-3所示），其中Portal视图又称为任务入口视图。在Portal视图里，使用者可以看到自动化项目中重要任务的入口，并根据需要选择相应的任务入口，适合初学者快速上手。图3-2 Portal视图图3-3 项目视图
在图3-2中，“设备和网络”可以显示所有设备、添加设备以及组态网络；“PLC编程”可以创建PLC程序；“可视化”可以组态HMI画面；“在线与诊断”可以显示组态的设备以及状态。
与Portal视图相比，使用者可以在项目视图中看到与项目相关的所有组件、访问所有的编辑器和数据，也可以进行高效的组态和编程。
提示：单击图3-2左下角的“项目视图”超链接，可以实现“Portal视图”到“项目视图”的切换；单击图3-3左下角的“Portal视图”超链接，可以实现“项目视图”到“Portal视图”的切换。3.2.3 新建项目
STEP7 Professional V11软件有两种方法新建项目，分别介绍如下。
1. 在Portal视图中新建项目
在Portal视图中新建项目的界面如图3-4所示。图3-4 在Portal视图中新建项目
打开STEP7 Professional V11进入Portal视图界面，选择“创建新项目”选项，输入项目名称，选择项目存储路径，单击“创建”按钮即可完成新建项目的操作。
2. 在项目视图中新建项目
在项目视图中新建项目的界面如图3-5所示。图3-5 在项目视图中新建项目
打开STEP7 Professional V11进入项目视图界面，选择“项目”→“新建”命令，如图3-5所示，弹出“创建新项目”对话框，如图3-6所示，在其中输入项目名称，选择项目存储路径，单击“创建”按钮即可完成新建项目的操作。图3-6 “创建新项目”对话框
提示：对于初学者，可以选择Portal视图新建项目，然后选择“新手上路”选项来进行后续的操作（如图3-7所示）；熟悉了之后，可以选择默认的Portal视图新建项目，然后单击左下角的“项目视图”超链接切换到如图3-3所示的项目视图中进行后续的操作。图3-7 新手上路3.2.4 组态设备
项目建好后，使用者可以进行组态设备的操作。STEP7 Professional V11软件有两种方法组态设备，分别介绍如下。
1. 在Portal视图中组态设备
在Portal视图中组态设备的操作界面如图3-8所示。图3-8 在Portal视图中添加新设备
在Portal视图中，选择“设备与网络”→“添加新设备”选项，再选择PLC，接着选择使用者的CPU型号，单击“添加”按钮，PLC设备即可组态到编程软件中。
2. 在项目视图中组态设备
在项目视图中组态设备的操作界面如图3-9所示。图3-9 在项目视图中添加新设备
在项目视图中，双击项目树下的“添加新设备”选项，在弹出的“添加新设备”对话框中选择PLC选项，然后选择使用者的CPU型号，单击“确定”按钮，设备即可组态到编程软件中。
添加新设备后，会出现如图3-10所示的设备视图，使用者在设备视图中可以看到设备的概况信息。选中添加的设备，单击鼠标右键，选择“属性”命令，会出现设备属性编辑框，如图3-11所示。在右侧的“硬件目录”中选择所需的模块，直接拖曳到设备视图中的导轨上，即可完成新模块的添加，如图3-12所示为添加DI/DO模块到导轨上。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]