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占位模块DM 370为模块保留一个插槽，如果用一个其他模块代替占位模块，整个配置和地址都保持不变。只有当为可编程信号模块进行模块化处理时，才能在STEP 7中组态DM 370占位模块。如果该模块为某个接口模块预留了插槽，则可在STEP 7中删除模块组态。
9.模拟器模块
模拟器模块DM 374的16个开关可以被设置为16路输入/16输出或8路输入/8路输出。
10.位置解码器模块
位置解码器模块SM 338额定输入电压24VDC，与CPU没有电气隔离，它主要用于连接多达三个**值编码器（SSI）的输入（帧长度为13位的**值编码器、帧长度为21位的**值编码器、帧长度为25位的**值编码器），以及两个用于冻结编码器数值的数字量输入，采集方式为周期采集或同步采集。它允许在运动系统中对编码器值直接做出反应，并且支持同步模式。
11.接口模块
IM 360、IM 361、IM 365为接口模块，通过接口模块实现系统的扩展。IM 360、IM 361用于配置一个中央控制器和三个扩展机架，IM 365用于配置一个中央控制器和一个扩展机架。
11.接口模块
IM 360、IM 361、IM 365为接口模块，通过接口模块实现系统的扩展。IM 360、IM 361用于配置一个中央控制器和三个扩展机架，IM 365用于配置一个中央控制器和一个扩展机架。
5.2　S7-400的硬件组成
S7-400系列PLC采用模块化结构，系统通常包括：一个机架（CR）、一个电源模块（PS）和一个CPU。它所具有的模块的扩展和配置功能使其能够按照每个不同的需求灵活组合。模块能带电插拔且具有很高的电磁兼容性和抗冲击性、耐振动性，因而能较大限度地满足各种工业标准
S7-400的硬件组成
S7-400系列PLC采用模块化结构，系统通常包括：一个机架（CR）、一个电源模块（PS）和一个CPU。它所具有的模块的扩展和配置功能使其能够按照每个不同的需求灵活组合。模块能带电插拔且具有很高的电磁兼容性和抗冲击性、耐振动性，因而能较大限度地满足各种工业标准。
5.2.1　机架
S7-400的机架具有固定模块、提供模块工作电压及通过信号总线将不同模块连接在一起的功能，机架通常由用螺栓固定模块并用横向切口安装机架的铝安装导轨、将模块滑入到其位置用的塑料件、一个背板总线及一个I/O总线组成，图5-15为机架的结构图。
1.通用机架UR1和UR2
UR1（18槽6ES7 400-1TA01-0AA0）和UR2（9槽6ES7 400-1JA01-0AA0）有UR1和UR2机架用于安装*机架和扩展机架。UR1和UR2机架都有I/O总线和通信总线。
当UR1和UR2用作*机架时，可安装除接收IM外的所有S7-400模块。当UR1和UR2用作扩展机架时，可安装除CPU和发送IM外的所有S7-400模块。特殊情况下电源模块不可与IM 461-1接收IM一起使用。
2.UR2-H机架
UR2-H（6ES7 400-2JA00-0AA0）机架用于在一个机架上安装两个*机架或两个扩展机架，它表示在相同机架结构上两个具有电气隔离的UR2机架，其主要应用在冗余S7-400系统的紧凑型结构中（在一个机架上有两个子机架和子系统）。
当UR2-H用作*机架时，可安装除接收IM外的所有S7-400模块。当UR2-H用作扩展机架时，可安装除CPU、发送IM、IM 463-2和适配器外的所有S7-400模块。特殊情况下电源模块不可与IM 461-1接收IM一起使用。3.*CR2机架
CR2（6ES7 401-2TA01-0AA0）机架用于安装分段的*机架。它带有一个I/O总线和一个通信总线。I/O总线分为两个本地总线段，分别带有10个和8个插槽。在CR2机架上可以使用除接收IM外的所有S7-400模板。
4.*CR3机架
CR3（6ES7 401-2DA01-0AA0）机架用于在标准系统中（非故障容错系统）的CR的安装。CR3有一个I/O总线和一个通信总线。在CR3机架上可以使用除接收IM外的所有S7-400模块，但在单独运行时只能使用CPU 414-4H和CPU 417-4H。
5.扩展机架ER1和ER2
ER1（6ES7 403-1TA01-0AA0）和ER2（6ES7 403-1JA01-0AA0）机架用于安装扩展机架。ER1和ER2机架只有一个I/O总线机架。
因为未提供中断线，所以从ER1或ER2中的模块来的中断不起作用，同时，ER1或ER2中的模块没有24V供电，需要24V供电的模块不可用于ER1或ER2。因为ER1或ER2中的模块既不能用电源模块中的电池后备，也不能用从外部为CPU或接收IM供电的电源后备，因此，使用ER1和ER2中电源模块的后备电池没有优势。当电源故障以及后备电源故障时不对CPU报告。插入ER1或ER2中的电源模块的电池监视功能总是断开的。
在ER1和ER2机架中可使用所有的电源模块、接收IM、所有符合上述限制条件的信号模块，但是，电源模块不可与IM 461-1接收IM一起使用。
5.2.2　处理器单元
1.CPU模块概述
S7-400系列PLC有7种CPU，此外S7-400H还有两种CPU。
CPU 412-1是廉价的，低档项目使用的CPU，适用于中等性能范围，用于I/O数量有限的较小系统的安装。然而，组合的MPI接口允许PROFIBUS-DP总线操作。
CPU 412-2适用于中等性能范围的应用。它带有两个PROFIBUS-DP总线可以随时使用。
CPU 414-2和CPU 414-3适用于中等性能应用范围中有较高要求的场合。它们满足对程序规模和指令处理速度的更高要求。集成的PROFIBUS-DP接口使它能够作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。CPU 414-3有一条额外的DP线，可用IF 964-DP接口子模块进行连接。
CPU 416-2和CPU 416-3是功能强大的SIMATIC S7-400系列PLC的CPU。集成的PRO-FIBUS-DP接口，使它能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。CPU 416-3，有一条额外的DP线，可用IF 964-DP接口子模块进行连接。
CPU 417-4是SIMATIC S7-400*处理单元中功能较强大的。集成的PROFIBUS-DP接口，使它能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。通过IF 964-DP接口子模块进一步连接两条DP线。
CPU 414-4H用于SIMATIC S7-400H和S7-400F/FH可配置为容错式S7-400H系统。连接上运行许可证后，可以作为安全型S7-400F/FH自动化系统使用。集成的PROFIBUS-DP接口能作为主站直接连接到CPU 414-4H用于SIMATIC S7-400H和S7-400F/FH可配置为容错式S7-400H系统。连接上运行许可证后，可以作为安全型S7-400F/FH自动化系统使用。集成的PROFIBUS-DP接口能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。
CPU 417-4H是SIMATIC S7-400H和S7-400F/FH中功能较强的CUP，可配置为容错式S7-400H系统。连接上运行许可证后，可以作为S7-400F/FH容错自动化系统使用。集成的PROFIBUS-DP接口能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。
2.S7-400 CPU模块的共同特性
下面是S7-400 CPU模块的一些共同的特性。
1）S7-400有一个*机架，可扩展21个扩展机架。使用URI或UR2机架的多CPU处理较多安装4个CPU。每个*机架较多使用6个IM，通过适配器在*机架上可以连接6块S5模块。
2）实时钟功能：CPU有后备时钟、8个小时计数器和8个时钟存储器位，有日期时间同步功能，同步时在PLC内和MPI上可以作为主站和从站
PROFIBUS-DP现场总线。

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常数值可以是字节、字或双字，CPU以二进制方式存储常数，常数也可以用十进制、十六进制ASCII码或浮点数形式来表示。
B#16#、W#16#、DW#16#分别用来表示十六进制字节、字和双字常数。2#用来表示二进制常数，例如2#11011010。
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。其中a、b、c、d、e分别是日、小时、分、秒和毫秒的数值。输入时可以省掉下划线，例如S5T#4S30MS=4s30ms,S5T#2H15M30S=2小时15分30秒。S5时间常数的取值范围为S5T#0H_0M_0S_0MS～S5T#2H_46M_30S_0MS，时间增量为l0ms。2.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。
·数组（ARRAY）将一组同一类型的数据组合在一起，形成一个单元。
·结构（STRUCT）将一组不同类型的数据组合在一起，形成一个单元。
·字符串（STRING）是较多有254个字符（CHAR）的一维数组。
·日期和时间（DATE_ANl_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#2004-07-15-12：30：15.200为2004年7月15日12时30分15.2秒。
·用户定义的数据类型UDT（User-defined Data Types）：由用户将基本数据类型和复合数据类型组合在一起，形成的新的数据类型。可以在数据块DB和变量声明表中定义复合数据类型。
3.参数类型
参数类型是为在逻辑块之间传递参数的形参（Formal Parameter）定义的数据类型。
参数类型是为在逻辑块之间传递参数的形参（Formal Parameter）定义的数据类型。
·TIMER（定时器）和COUNTER（计数器）：*执行逻辑块时要使用的定时器和计数器，对应的实参（Actual Parameter，实际参数）应为定时器或计数器的编号，例如T3、C21等。
·BLOCK（块）：*一个块用作输入和输出，参数声明决定了使用的块的类型，例如FB、FC、DB等。块参数类型的实参应为同类型的块的**地址编号（如FB2）或符号名（如“Motor”）。
·POINTER（指针）：指针指向一个变量的地址，即用地址作为实参，例如P#M50.0是指向M50.0的双字地址指针。
·ANY：用于实参的数据类型未知或实参可以使用任意数据类型的情况，占用10B。
6.2.3　存储区类型
1.装载存储器
装载存储器可能是RAM和FEPROM，用于保存不包含符号地址和注释1.装载存储器
装载存储器可能是RAM和FEPROM，用于保存不包含符号地址和注释的用户程序和系统数据（组态、连接和模块参数等）。有的CPU有集成的装载存储器，有的可以用微存储卡（MMC）扩展，CPU 3lxC的用户程序只能装入插入式的MMC。
断电时数据保存在MMC存储器中，因此数据块的内容基本上被*保留。
下载程序时，用户程序（逻辑块和数据块）被下载到CPU的装载存储器，CPU把可执行部分复制到工作存储器，符号表和注释保存在编程设备中。
2.工作存储器
它是集成的高速存取的RAM存储器，用于存储CPU运行时的用户程序和数据，例如组织块、功能块、功能和数据块。为了**程序执行的快速性和不过多地占用工作存储器，只有与程序执行有关的块被装入工作存储器。
STL程序中的数据块可以被标识为“与执行无关”（UNLINKED），它们只是存储在装载存储器中。有必要时可以用SFC 20“BLKMOV”将它们复制到工作存储器。复位CPU的存储器时，RAM中的程序被清除，FEPROM中的程序不会被清除。
的用户3.系统存储器
系统存储器是CPU为用户程序提供的存储器组件，划分为若干个地址区域。使用指令可以在相应的地址区内对数据直接进行寻址。系统存储器为不能扩展的RAM，用于存放用户程序的操作数据，例如过程映像输入、过程映像输出、位存储器、定时器和计数器、块堆栈（B堆栈）、中断堆栈（I堆栈）和诊断缓冲区等。
系统存储器还提供临时存储器（局域数据堆栈，即L堆栈），用来调用存储程序块时的临时数据。访问局域数据比访问数据块中的数据更快。用户生成块时，可以声明临时变量（TEMP），它们只在执行该块时有效，执行完后就被覆盖了。
4.外设I/O存储区
通过外设I/O存储区（PI和PQ），用户可以不经过过程映像输入和过程映像输出，直接访问输入模块和输出模块。不能以位为单位访问外设I/O存储区，只能以字节、字和双字为单位访问。
6.2.4　系统存储器
S7 CPU的系统存储区域分为表6-1中列出的地址区域。在程序中可以根据相应的地址直接读取数据。
1.过程映像输入/输出表
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）表中。
用户程序访问PLC的输入（I）和输出（Q）地址区时，不是去读写数字信号模块中的信号状态，而是访问CPU中的过程映像区。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（Process Image Output,PIO）表。在循环扫描开始时将过程映像输出表的内容写入数字量输出模块。
I和Q均可以按位、字节、字和双字来存取，例如I0.0、IB0、IW0和ID0（见表6-1）。
与直接访问I/O模块相比，访问过程映像表可以**在整个程序周期内，过程映像的状态始终一致。即使在程序执行过程中接在输入模块的外部信号状态发生了变化，过程映像表中的信号状态仍然保持不变，直到下一个循环被刷新。由于过程映像保存在CPU的系统存储器中，访问速度比直接访问信号模块快得多。
输入过程映像在用户程序中的标识符为I，是PLC接收外部输入的数字量信号的窗口。输入端可以外接常开触点或常闭触点，也可以接多个触点组成的串并联电路。PLC将外部电路的通/断状态读入并存储在输入过程映像中，外部输入电路接通时，对应的输入过程映像为ON（1状态）；反之为OFF（0状态）。在梯形图中，可以多次使用I的常开触点和常闭触点。
输出过程映像在用户程序中的标识符为Q，在循环周期开始时，CPU将输出过程映像的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。如果梯形图中Q0.0的线圈“通电”，继电器输出模块中对应的硬件继电器的常开触点闭合，使接在Q0.0对应的输出端子的外部负载工作。输出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常开触点，但是在梯形图中，可以多次使用输出位的常开触点和常闭触点。
除了操作系统对过程映像的自动刷新外，S7-400 CPU可以将过程映像划分为较多15个区段，这意味着如果需要，可以独立循环，刷新过程映像表的某些区段，用STEP 7*的过程映像区段中的每一个I/O地址不再属于OBl过程映像输入/输出表。需要定义哪些I/O模块地址属于哪些过程映像区段。
                   西门子CPU模块详细信息与参数及规格
某些CPU也可以调用OB（组织块）由系统自动地对*的过程映像分区刷新。
2.内部存储器标志位存储器区
内部存储器标志位（M）用来保存控制逻辑的中间操作状态或其他控制信息。虽然名为“位存储器区”，表示按位存取，但是也可以按字节、字或双字来存取。
3.定时器存储器区
定时器（T）相当于继电器系统中的时间继电器。给定时器分配的字用于存储时间基值和时间值（0～999）。时间值可以用二进制或BCD码方式读取。
4.计数器存储器区
计数器（C）用来累计其计数脉冲上升沿的次数，有加计数器、减计数器和加减计数器。给计数器分配的字用于存储计数当前值（0～999）。计数值可以用二进制或BCD码方式读取。
5.共享数据块与背景数据块
DB为共享数据块，DBX是数据块中的数据位，DBB、DBW和DBD分别是数据块中的数据字节、数据字和数据双字。
I为背景数据块，DIX是背景数据块中的数据位，DIB、DIW和DID分别是背景数据块中的数据字节、数据字和数据双字。
6.外设I/O区
外设输入（PI）和外设输出（PQ）区允许直接访问本地的和分布式的输入模块及输出模块。可以按字节（PIB或PQB）、字（PIW或PQW）或双字（PID或PQD）存取，不能以位为单位存取PI和PO。
6.3　S7-300/400的指令系统
与其他控制器一样，西门子S7-300/400系列PLC有着丰富的指令，其功能兼顾的控制及运算，可满足绝大多数基本控制需求。
6.3.1　位逻辑指令
位逻辑指令用于二进制数的逻辑运算，二进制数只有0和1这两个数，位逻辑指令只使用1和0两个数字。在触点和线圈领域中，1表示激活或激励状态，0表示未激活或未激励状态。位逻辑指令对1和0信号状态加以解释，并按照布尔逻辑组合它们。这些组合产生由1或0组成的结果，位逻辑指令如表6-2所示。