                            上海庆惜自动化设备有限公司
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接口模块
IM 151-7 CPU接口模块用于SIMATIC ET 200S，它是带有集成CPU的接口模块，可以增强整套设备和机器的有效性和系统的可靠性。IM 151-7 CPU接口模块通过PRO-FIBUS-DP进行编程，并提供全新的SIMAT-IC微存储器卡，由于没有电池，因此可以免维护。另外，IM 151-7 CPU接口模块与S7-314的CPU功能一致。
ET 200S CPU脱网运行模式时IM 151-7 CPU作为PLC单独运行，功能与S7-314一致。ET 200S CPU联网运行模式时IM 151-7 CPU作为智能型从站运行，CPU快速响应处理现场I/O信号，并与PROFIBUS主站交换数据。图5-18为IM 151-7 CPU接口模块脱网或联网运行时的示意图。
如果使用用于接口模块IM 151-7 CPU的主站接口模块（订货号MLFB 6ES7151-7AA10-0AB0），则可将接口模块IM 151-7 CPU升级为PROFIBUS主站，即在一个IM 151-7 CPU上扩展一个新的PROFIBUS子网，功能相当于作为S7-314 CPU中DP主站组态的接口。通过主站模块，可以低成本地实现多层PROFIBUS系统，从而提高整个系统的可用性，并在PRO-FIBUS子网上实现高速响应（较高速率为12MBPS，较远传输距离为1000m）。图5-19为用于接口模块IM 151-7 CPU的主站接口模块连接示意图
其他模块
（1）传感器模块4IQ-Sense
4IQ-Sense传感器模块是一种智能化4通道电子模块，用于ET 200S。它可用于连接IQ-Sense传感器。ET 200S为PROFIBUS-DP主站模板提供有各种功能。对于SIMATIC S7简单处理，提供有标准功能块，常规传感器不能使用该模块运行。
传感器模块4IQ-Sense的特点如下。
·可连接较多4个IQ-Sense传感器。
·采用2线制，降低布线费用。
·通过IntelliTeach，调试快速。
·通道精确系统诊断（如断线、短路、模块/传感器故障等）。
·在运行过程中和通电情况下即可进行模块更换（热插拔）。
·采用自动编码，连接到TM-E端子模块。
SSI模块，用于将SSI传感器连接到ET 200S，可实现位置检测和简单的定位功能。可与*比较值进行两次比较操作（标准模式），数字量输入用于锁定实际值（标准模式）采用自动编码，插入到TM-E端子模块在运行过程中和通电情况下即可进行模块更换（热插拔）。
（3）2PULSE脉冲发生器
2PULSE脉冲发生器是双通道脉冲发生器和定时器模块，用于ET 200S，可实现控制较终控制元件、阀、加热元件等，并具有脉冲宽度调制（PWM）、脉冲顺序和脉冲跟踪等功能。
（4）1 STEP步进电机模块
1 STEP步进电机模块是单通道模块，用于ET 200S的步进电机定位控制，带有基准点或增量运行模式，用5V插分信号使功率电路与脉冲/方向接口相连接，具有经过数字量输入的斜坡外部停止和LED状态和故障显示功能。
（5）1 POS SSI/数字量定位模块
1 POS SSI/数字量定位模块是单通道定位模块，其根据快速/爬行进给原理，使用数字量输入进行定位控制。可进行SSI编码器实际位置感测，可在运行过程中更改参数。

（9）1 COUNT 5 V/500/kHz计数器模块
1 COUNT 5V/500/kHz计数器模块是单通道智能32位计数模块，用于通用计数任务和时限测量任务并可用于直接连接5V增量编程器（RS 422）。具有比较功能，可与预定义比较值进行比较。集成2点数字量输出，到达比较值时，输出反应，同时采用自动编码，可连接到TM-E1端子模块。在运行过程中和通电情况下即可进行模块更换（热插拔）。
（10）1 SI接口模块
1 SI接口模块是单通道模块，用于通过点到点连接进行串行数据交换，报文帧长度较大200字节，支持ASCII、3964（R）、Modbus和USS协议。
（11）电机起动器
使用ET 200S电机起动器，可保护和开关任何三相负载。通信接口使之理想用于分布式控制柜或控制箱中。
由于电机起动器出厂时全部接线，控制柜的装配较为快速，结构更为紧凑。高度模块化的设计使得组态简化。对于每个负载馈电器，使用ET 200S，可显着节省部件，即无源端子模块和电机起动器。因此，ET 200S较佳适用于模块化机器解决方案。
通过端子模块排，可实现扩展。由于采用端子模块的端子排（10mm），将不再需要以前必需的导线编组。固定接线与“热插拔”功能意味着电机起动器可在几秒种之内更换完毕。因此，这些电机起动器尤其适用于对可靠性有严格要求的应用。
通过扩展使用制动控制模板xB1～xB4扩展电机起动器，可以控制带有24VDC制动器（xB1，xB3）以及500VDC制动器（xB2，xB4）的电机。24VDC制动器由外部供电，并可通风，与电机起动器的开关状态无关。相比较而言，500VDC制动器主要通过一个整流器直接从电机端子板供电，因此在电机起动器关闭时不能通风。这些制动器不能与DSS1e-x电机起动器（软起动器）组合使用。
制动器控制模板的输出还可用于其他目的，如激活直流阀。通过制动控制模板（xB3，xB4）上的两个任选本地作用输入和高性能型起动器上的其他两个，可以实现独立的特殊功能，与总线和上游PLC无关，如滑动控制中的快速制动。同时这些输入的状态将被传送到PLC。
实践拓展
1.电源模块如何选择
1）确定电源的输入电压。
2）将框架中每块I/O模块所需的总背板电流相加，计算出I/O模块所需的总背板电流值。
3）I/O模块所需的总背板电流值再加上：框架中带有处理器时，则加上处理器的较大电流值；当框架中带有远程适配器模块或扩展本地I/O适配器模块时，加上其较大电流值。4）如果框架中留有空槽用作将来扩展时：列出将来要扩展的I/O模块所需的背板电流；将所有扩展的I/O模块的总背板电流值与步骤3）中计算得出的总背板电流值相加。
5）确定在框架中是否有用于电源的空槽，或者将电源装到框架的外面。
6）根据确定好的输入电压要求和所需的总背板电流值，从用户手册中选择合适的电源。
2.程序需要复位时应该如何操作
复位存储器按下述顺序操作：PLC通电后将钥匙开关从S**位置扳到MRES位置，“S**”LED熄灭1s，亮ls，再熄灭1s后保持亮。放开开关，使它回到S**位置，然后又回到MRES位置，“S**”LED以2Hz的频率至少闪动3s，表示正在执行复位，最后“S**”LED一直亮，可以松开模式开关。
2.程序需要复位时应该如何操作
复位存储器按下述顺序操作：PLC通电后将钥匙开关从S**位置扳到MRES位置，“S**”LED熄灭1s，亮ls，再熄灭1s后保持亮。放开开关，使它回到S**位置，然后又回到MRES位置，“S**”LED以2Hz的频率至少闪动3s，表示正在执行复位，最后“S**”LED一直亮，可以松开模式开关。
5.5　思考与练习
1.S7-300/400 PLC在S**（停机模式）中，可以通过MPI接口与其他设备通信吗？
2.ET 200S可以作为主站通过PROFIBUS总线和其他PLC通信吗？
3.ET 200S可以同时使用多种电源模块吗？
*6章　S7-300/400系列PLC的指令系统
本章介绍S7-300/400系列PLC的编程语言和存储区，并详细描述S7-300/400系列PLC的梯形图指令系统。PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同于一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。

S7-300/400系列PLC的指令系统
本章介绍S7-300/400系列PLC的编程语言和存储区，并详细描述S7-300/400系列PLC的梯形图指令系统。PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同于一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。
S7-300/400系列PLC支持梯形图、语句表（即指令表）和功能块图三种编程语言，本章以比较*理解的梯形图为主，配合实例详细介绍15类梯形图的使用方法。
6.1　S7-300/400的编程语言
STEP 7是S7-300/400系列PLC的编程软件。梯形图、语句表（即指令表）和功能块图是标准的STEP 7软件包配备的3种基本编程语言，这3种语言可以在STEP 7中相互转换。下面主要介绍适合于初学者的梯形图。
编程语言的**标准
IEC（**电工**）是为电子技术的所有领域制定**标准的世界性组织。IEC 61131是PLC的**标准，IEC于1979年成立了IEC 61131工作组，1992～1995年发布了IEC 61131标准，我国参照IEC 61131标准，在1995年11月发布了PLC的国家标准GB/T 15969。该标准基本上采用了IEC 6113l标准的前4部分。
IEC 61131由以下5部分组成。
1）通用信息。
2）设备要求与测试。
3）编程语言。
4）用户指南。
5）通信服务规范。
其中的*三部分（IEC 61131-3）是PLC的编程语言标准，它鼓励不同的PLC制造商提供在外观和操作上相似的指令。IEC 61131-3标准使用户在使用新的PLC时可以减少再培训时间；而对于生产厂家，将减少产品开发的时间，可以投入更多的精力去满足用户的特殊要求。
IEC 61131-3包括以下内容。
1）编译为标准代码的规则：定义了PLC必须满足IEC 61131标准的要求。在文献中必须包含一个符合标准的声明。
2）软件模型、通信模型和编程模型。
3）通用元件，例如数据类型和变量、功能和功能块、程序和任务。
4）规定了PLC编程语言的语法和语义，标准中有下述5种编程语言。
·指令表IL：语言语义的定义，这里只定义了20种基本操作。
·结构文本ST：西门子称为结构化控制语言（SCL）。
·梯形图LD：西门子简称为LAD。
·功能块图FBD：标准中称为功能方框图语言。
·顺序功能图SFC：对应于西门子的S7 Graph。
5）附加的语法规则和编程实例。

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于数字量逻辑控制。有时梯形图称为电路或程序。
梯形图由触点、线圈和用方框表示的指令框组成。触点代表逻辑输入条件，例如外部的开关、按钮和内部条件等；线圈通常代表逻辑运算的结果，常用来控制外部的负载和内部的标志位等；指令框用来表示定时器、计数器或数学运算等指令。
使用编程软件可以直接生成和编辑梯形图，并将其下载到PLC。
触点和线圈等组成的独立电路称为网络，编程软件自动为网络编号。梯形图中的触点和线圈可以使用物理地址，也可以在符号表中对某些地址定义符号，使程序易于阅读和理解。用户可以在网络号的右边加上网络的标题，在网络号的下面为网络加上注释。还可以选择在梯形图下面自动加上该网络中使用的符号信息（symbol information）。如果将两块独立电路放在同一个网络内，将会出错。本书为了节约篇幅，在插图中一般没有标出梯形图的网络号，但是相邻网络左边的垂直线是断开的，以此来表示网络的分界点。
在分析梯形图中的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象在梯形图的左右两侧垂直“电源线”之间有一个左正右负的直流电源电压，当网络中的触点同时接通，有一个假想的“能流”（power flow）流过线圈。能流这一概念可以帮助我们更好地理解和分析梯形图，能流只能从左向右流动。
如果没有跳转指令，在网络中，程序中的逻辑运算按从左往右的方向执行，与能流的方向一致。网络之间按从上到下的顺序执行，执行完所有的网络后，下一次循环返回较上面的网络（网络1）重新开始执行。
2.语句表
S7系列PLC将指令表称为语句表（STL），它是一种类似于微机的汇编语言的文本语言，多条语句组成一个程序段。语句表可以实现某些不能用梯形图或功能块图表示的功能。
3.功能块图
功能块图（FBD）使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑。一些复杂的功能（如数学运算功能）用指令框来表示，有数字电路基础的人很*掌握。功能块图用类似于与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，方框被“导线”连接在一起，信号自左向右流动。
4.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。用语句表编写的程序不一定能转换为梯形图，不能转换的网络仍然保留语句表的形式，但是并不表示该网络有错误
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。用语句表编写的程序不一定能转换为梯形图，不能转换的网络仍然保留语句表的形式，但是并不表示该网络有错误。
语句表可供习惯用汇编语言编程的经验丰富的程序员使用，在运行时间和存储空间方面较优。语句表的输入方便快捷，还可以在每条语句的后面加上注释，便于复杂程序的阅读和理解。在设计通信、数学运算等高级应用程序时建议使用语句表。
梯形图与继电器电路图的表达方式较为相似，适合于熟悉继电器电路的用户使用。语句表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，在设计和阅读复杂的触点电路的程序时较好使用梯形图语言。功能块图适合于熟悉数字电路的用户使用。
6.2　S7-300/400的存储区
S7-300/400系列PLC的存储区用于存储系统程序和用户程序。根据使用功能的不同，存储区通常还被分为若干个区域，了解这些区域的作用是进行PLC编程的基础。
6.2.1　数制
1.二进制数
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，可以用来表示开关量（或称数字量）的两种不同的状态，例如触点的断开和接通、线圈的通电和断电等。如果该位为1，表示梯形图中对应的位编程元件（例如位存储器M和输出过程映像Q）的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，以后称该编程元件为1状态，或称该编程元件ON（接通）。如果该位为0，对应的编程元件的线圈和触点的状态与上述的相反，称该编程元件为0状态，或称该编程元件OFF（断开）。二进制常数用2#表示，例如2#1111 0110 1001 000l是16位二进制常数。
2.十六进制数
十六进制的16个数字是0～9和A～F（对应于十进制数10～15），每个数字占二进制数的4位。B#16#、W#16#、DW#16#分别用来表示十六进制字节、字和双字常数，例如W#16#13AF。在数字后面加“H”也可以表示十六进制数，例如16#13AF可以表示为13AFH。
十六进制数的运算规则为逢16进l，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，例如十进制数9对应的二进制数为1001。4位二进制数共有16种组合，有6种（1010～1111）没有在BCD码中使用
BCD码实际上是十六进制数，但是各位之间的关系是逢十进一。十进制数可以很方便地转换为BCD码，例如十进制数296对应的BCD码为W#16#296，或2#0000 0010 1001 0110。
二进制整数2#0000 0001 0010 1000对应的十进制数也是296，因为它的*3位、*5位和*8位为1，对应的十进制数为256+32+8=296。
6.2.2　数据类型
STEP 7有3种数据类型：基本数据类型、用户通过组合基本数据类型生成的复合数据类型和用来定义传送FB（功能块）和FC（功能）参数的参数类型。
1.西门子CPU模块基本数据类型
（1）位
位（bit）数据的数据类型为BOOL（布尔）型，在编程软件中BOOL变量的值1和0常用英语单词TURE（真）和FALSE（假）来表示。
位存储单元的地址由字节地址和位地址组成，例如I3.2中的区域标示符“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）字节
位二进制数组成1个字节（BYTE），其中的*0位为较低位（LSB），*7位为较高位（MSB）。
（3）字
相邻的两个字节组成一个字（WORD），字用来表示无符号数。MWl00是由MBl00和MBl01组成的1个字，MBl00为高位字节。MWl00中的M为区域标示符，W表示字，100为字的起始字节MBl00的地址。字的取值范围为W#16#0000～W#16#FFFF。
（4）双字
两个字组成1个双字（Double Word），双字用来表示无符号数。MDl00是由MBl00～MBl03组成的1个双字，MBl00为高位字节，D表示双字，100为双字的起始字节MB100的地址。双字的取值范围为DW#16#0000 0000～DW#16#FFFF FFFF。
（5）16位整数
整数（Integer,INT）是有符号整数，其较高位为符号位，较高位为0时为正数，为1时为负数，取值范围为-32768～32767。用补码来表示，正数的补码就是它的本身，将一个正数对应的二进制数的各位求反后加1，可以得到**值与它相同的负数的补码。