STEP7的基础

第一章STEP 7的基础
一、STEP7的安装和授权（略）
二、STEP 7的介绍
使用STEP7软件，可以在一个项目下生成你的S7程序并监视和控制你的
控制对象。

在S7程序中通过地址寻址I/O模板。

三、SIMA TIC管理器
四、硬件组态
基本步骤：
（1）S7-300的组态
插槽配置的规则：
RACK（0）
插槽1：电源模板或为空
插槽2：CPU模板
插槽3：接口模板或为空
插槽4~11：信号模板、功能模板、通讯模板或为空
RACK（1~3）
插槽1：电源模板或为空
插槽2：为空
插槽3：接口模板
插槽4~11：信号模板、功能模板、通讯模板（如为IM365，则
该机架上不能插入C P模板）或为空
(2) S7-400的组态
S7-400PLC是由一个中央控制机架CR以及一个或多个扩展机架ER组成（当然也可以不用扩展机架），如你的CR上没有足够的插槽安装你的模板或者你希望独立于CR操作一些信号模板时，在距离允许范围内，可以考虑选用ER。

常用的S7 400机架
UR1（18 SLOT）和UR2（9 SLOT）：通用机架，既可以用作中央控制器也可用做扩展
单元。

当UR1或UR2用作中央控制器时：
1、必需组件：一个电源模块和一个CPU
2、能以集中式扩展（最大为3m）或分布式扩展（最大为100m，S7EU）
3、扩展时需要发送接口模板，最多可插入6个接口模板。

4、最多可连接21个扩展单元。

CR2机架：用于有分割的中央控制器（18 SLOT，二个CPU在单一机架内彼此独立地并
行运行）。

可用于SM模板，接收IM，电源模板。

1、必需组件：一个电源模块和两个CPU
2、以集中式扩展（最大为3m）或分布式扩展（最大为100m，S7EU）
3、扩展时需要发送接口模板，最多可插入6个接口模板。

4、最多可连接21个扩展单元。

ER1（18 SLOT）和ER2（9 SLOT）机架：用于有信号模板的扩展单元。

没有C总线。

UR2-H机架；用于S7-400H。

注；集成在所有机架上的并行的I/O总线用于CPU与信号模板、功能模板进行高速数据交换。

除ER1和ER2外所有机架上都有一个用于大量数据交换的串行通讯总线（K总线）。

UR1（用做CR
标准PS
冗余PS
CPU，M7-CPU
DI，DO，AI，AO
M7-FM
FM
CP
SEND IM
UR1（用做ER时）
标准PS
冗余PS
DI，DO，AI，AO
M7-FM
FM,CP
接收IM
ER1机架
标准PS
冗余PS
DI，DO，AI，AO
接收IM
CR2机架
Segment1Segment2
标准PS
冗余PS
CPU1
CPU2
DI，DO，AI，AO
M7-FM
FM
CP
SEND IM
（3）硬件组态中模块的参数设置
模拟量输入模板：
A、两线制电流和四线制电流都只有两根信号线，它们之间的主要区别在于：两线
制电流的两根信号线既要给传感器或者变送器供电，又要提供电流信号；而四
线制电流的两根信号线只提供电流信号。

因此，通常提供两线制电流信号的传
感器或者变送器是无源的；而提供四线制电流信号的传感器或者变送器是有源
的，因此，当您将您的模板输入通道设定为连接四线制传感器时，PLC只从模
板通道的端子上采集模拟信号，而当您将模板输入通道设定为连接二线制传感
器时，PLC的模拟输入模板的通道上还要向外输出一个直流24V的电源，以驱
动两线制传感器工作。

要想正确设置模拟量输入模块的量程，您必须首先确定
传感器或者变送器的信号类型。

B、不同类型传感器到SM331-7Kx0x的接线
a、和电压传感器的连接
b、和2线电流传感器的连接
c、和4线电流传感器的连接
d、电阻型温度计（如PT100）和电阻的连接
-
对于二线回路，将M+与IC+跨接，M-与IC-跨接
对于三线回路，将M-与IC-跨接
SM331 SF灯亮表明硬件故障。

可能的原因如下：模板所需24VDC电源未正确接入；前连接器未插到位；总线连接器未连好；有硬件中断产生（断线、超限），量程卡所插的方向与HW Config中的设置不符，等等。

（4）硬件组态的下载
（5）软件的下载和上传
五、仿真软件S7-PLCSIM的应用
第二章STEP7中程序对象
符号表symbols
在STEP7程序中，你可以寻址I/O信号，存储位、计数/定时器，数据块
和功能块。

在程序中，可以用绝对地址来访问这些地址（如I0.0，Q0.0，
M0.0，DB0，FB1，FC1），也可以用符号地址，这会使你的程序具有很强
的可读性。

符号表中定义的变量是全局变量，可供所有的逻辑块使用。

全
局符号名在整个用户程序中必须是唯一的。

在OB、FC、FB中TEMP里
声明的变量为局部变量，局部变量只是在它所在的块中有效。

符号名不能超过24个字符。

1、源文件夹
编写STL源文件的基本信息导出源文件
生成STL源文件导出源文件
将软件块模式插入STL源文件
将源代码插入STL源文件
检查STL源文件的一致性
编译STL源文件
从软件块生成STL源文件
2、软件块
组织块（OB）
函数块（FC）
功能块（FB）
系统函数块（SFC）
系统功能块（SFB）
3.1 1组织块
组织块是CPU的操作系统与用户程序之间的接口。

用户可以通过以
下方法利用OB运行指定的程序组件
●当启动CPU时
●当循环运行或在设置的时间间隔时
●在特定的时刻或特定的日期
●在运行了一段指定的时间后
●当错误发生时
●当硬件中断发生时
组织块的执行还根据其分配的优先级而定。

OB1：OB1的循环运行从启动结束时开始。

用户可以OB1内调用功
能块（FB，SFB）或函数（FC、SFC）。

OB1在所有运行时监视的
组织块中具有最低的优先级。

除了OB90，所有其他的OB均可将
OB1的运行中断。

以下事件将使操作系统调用OB1：
●启动结束
●OB1运行结束（前一个循环）
OB1的运行结束后，操作系统将过程映像输出表PIQ写入外围模块
并发送所有的共享数据。

在重新启动OB1前，操作系统更新过程映
像输入表并从CPU接收所有的共享数据。

S7提供了一种监视最大扫描循环时间的方法以确保最大的响应时间。

如果用户程序超过了OB1的最大循环时间，操作系统将调用
OB80（时间故障组织块）。

如果OB80未被编程，CPU将切换STOP
模式。

OB30~OB38：循环中断，利用这些组织块，可以使程序在相等的时间
间隔内开始执行。

注意：用户必须保证每个循环中断组织块的运行时间比时间间隔短。

如果由于在一个循环中断组织块完成前到达时间间隔而导致
其再次准备执行，就将启动时间错误组织块（OB80）后将调用产生
错误的循环中断组织块。

OB40~OB47：硬件中断组织块。

当模块触发了一个硬件中断后，操作系统将识别插槽并决定相应的硬件中断组织块。

如果该组织块比当前活动的优先级高，则将被启动。

OB80：时间故障组织块
例如超过了扫描循环时间或当前一个组织块还没有运行完毕而
有产生了调用同一个循环中断组织块的事件时，操作系统将调用
OB80，如OB80未被编程，则CPU将切换到STOP模式。

OB81：电源故障组织块
CPU操作系统在电源（S7-400）或备用电池发生故障时会调用
OB81，如OB81未被编程，CPU不进入STOP模式。

OB82：诊断中断组织块。

当具有诊断功能的模块发现错误时，CPU对输出和输入事件发出诊断中断。

该操作系统调用OB82。

如OB82未被编程，则CPU将切换到STOP模式。

OB83：插入/删除模块中断组织块
在运行模式时移走组态模块时将会启动OB83。

如OB83未被编程，则CPU将切换到STOP模式。

OB84：CPU硬件故障组织块
当CPU发现多点接口网络，通信总线，或分散I/O的连接发生错误时，该操作系统调用OB84。

如OB84未被编程，则CPU将切换到STOP模式。

OB85：优先级错误组织块
如OB85未被编程，则CPU将切换到STOP模式。

OB86：基板故障组织块
如OB86未被编程，则CPU将切换到STOP模式。

OB87：通信错误组织块
如OB87未被编程，则CPU将切换到STOP模式。

OB80~OB87称为异步错误中断。

OB121：编程错误组织
当产生一个导致程序运行错误的事件，CPU的操作系统将调用OB121。

例如，如果用户在程序中调用一个未下载到CPU的块，
OB121将被调用。

OB122：I/O访问故障组织块
当访问模块内的数据时发生错误，CPU的操作系统将调用OB122。

一点建议：为了避免在发生一些非严重错误时CPU频频进入STOP状态，建议在项目中一般将OB80~OB87，OB121、OB122插入BLOCK 文件夹并下载到PLC中。

3.1.2 FC
3.1.3 FB
3.1.4 编程一个多重背景数据块
3.1.4 V AT：变量表
3.1.5 交叉参考表
3、STEP7的编程
（1）存储区域（地址范围参见具体的CPU手册）
输入过程映象区输入位I
输入字节IB
输入字IW
输入双字ID
输出过程映象区输出位Q
输出字节QB
输出字QW
输出双字QD
位存储器存储位M
存储字节MB
存储字MW
存储双字MD
I/O外部输入外设输入字节PIB
外设输入字PIW
外设输入双字PID
I/O外部输出外设输出字节PQB
外设输出字PQW
外设输出双字PQD
定时器T
计数器 C
数据块数据位DBX
数据字节DBB
数据字DBW
数据双字DBD
本地数据临时本地数据位L
临时本地数据字节LB
临时本地数据字LW
临时本地数据双字LD
什么叫本地数据：
本地数据区域是包含在FB或FC中使用的临时数据。

这些数据也被称为动态本地数据。

他们用做中间暂存器。

当逻辑块FB或FC块结束时，这些数据丢失。

数据是包含在本地数据堆栈中。

以字节为基准的存储器单元
) MW2
MD0
注意：当使用宽度为字或双字的绝对地址时，应保证没有生成任何重叠的字节分配。

（2）STEP7中基本数据类型以及使用常数的格式。

类型和说明位数格式选项范围和数字记数法举例
（3）STEP7中的时间
A、S5TIME (Time Duration) 的格式及访S5TIME的格式
S5TIME是用BCD码保存的，在数据存储区占用两个连续的字节。

下图给出的例子中时间值为127，时基为1秒。

当使用S5TIME时，定义数值的范围为0~999，而且要指明使用的时基。

时基指定了时间单位。

S5TIME时基及相应的时间范围如下：
您可以采用如下两种格式定义时间值：
∙1) W#16#wxyz
o w = 时基(即时间间隔或精度)
o xyz = BCD格式的时间值
这种方式只能用于STL编程(但是可以通过中间变量转而给LAD编程赋值)。

∙2) S5T#aH_bbM_ccS_dddMS
o a = 小时, bb = 分钟, cc = 秒, dd = 毫秒
o这种情况下时基自动选择，数值为该时基下取整去尾到下一个较低值。

您可以输入的最大值为9,990 秒，或2H_46M_30S。

B、如果想通过上位或触摸屏对PLC中S5TIME类型的参数进行设定，有如下方法：
1、从上位机写整型数INT或实数REAL到PLC，首先该数值需包含以毫秒为单位
的时间值，在写入PLC的数据存储区后，利用ITD（Integer to Double Integer）
或RND（Real to Double Integer with Rounding Off）将该值转换为双整形，然后
将该值写到类型为TIME的变量里，在程序中调用FC40，将TIME转换成
S5TIME即可
2、如果使用WinCC作为上位软件，或上位软件支持32位带符号浮点数，可以从
上位写32位带符号浮点数到PLC中定义为TIME的变量，然后在程序中调用
FC40，将TIME转换成S5TIME即可。

C、F C33用于S5TIME到TIME的转换。

D、当使用数据类型DA TE_AND_TIME (DT) 时，将占用数据存储区的8个连续
字节，以BCD码格式保存。

该数据类型范围如下：DT#1990-1-1-0:0:0.0 to
DT#2089-12-31-23:59:59.999
E、S TEP7 中关于时间的常用的功能块
SFC 0 "SET_CLK" 设置CPU时钟
·SFC 1 "READ_CLK" 读出CPU时钟
FC 3 "D_TOD_DT" 将DA TE和TIME_OF_DAY(TOD) 结合起来，转换成DA TE_AND_TIME (DT)。

该功能块的管脚IN1必须在DA TE#1990-01-01 到DA TE#2089-12-31范围内。

FC6 "DT_DATE" 从DA TE_AND_TIME 中取出DA TE。

FC 7 "DT_DAY" 从DA TE_AND_TIME 中取出the day of the week，即星期几。

FC 8 "DT_TOD" 从DA TE_AND_TIME 中取出时间。

1. S7-300/400 PLC寻址方式
1.1. 直接寻址
1.直接地址：例如I0.0，Q1.7，PIW256，PQW512，MD20，T15，C16，DB1.DBB10，
L10.0等
2.符号寻址：例如qq，ww.aa等
1.2. 间接寻址
1.存储器间接寻址：16位指针，例如OPN DB[MW2]
32位指针，例如A I[MD0]
2.寄存器间接寻址：32位指针，例如A I[AR1,P#0.0]，A [AR1,P#0.0]
1.3. S7-300/400寻址方式图解
（4）如何使用指针
指针用来指向一个地址。

使用这种寻址方式的优点在于可以在程序运行过程中实现变址。

指针用于存储器间接寻址
程序中用于存储器间接寻址的语句包含一个指令、一个地址标识符、以及一个偏移量（偏移量必须在方括号内给出）。

下面给出一个双字格式的指针的例子：
L P#8.7 把指针值装载到累加器1
T I[MD2] 把指针值传送到MD2
A I[MD2] 查询I8.7的信号状态
= Q[MD2] 给输出位Q8.7赋值
存储区域内部寻址及交叉寻址
程序中采用这些寻址方式的语句包含一个指令以及下列内容：地址标识符、地址寄存器标识
符、偏移量。

地址寄存器（AR1、AR2）及偏移量必须写在方括号内。

存储区域内部寻址例程
指针不包含指示存储区域的信息：
L P#8.7 把指针值装载到累加器1
LAR1 把指针从累加器1装载到AR1
A I[AR1,P#0.0] 查询I8.7的信号状态
= Q[AR1,P#1.1] 给输出位Q10.0赋值
偏移量0.0不起作用。

输出Q10.0 等于8.7 (AR1) 加偏移量1.1。

结果是10.0 ，而不是9.8，参见指针格式。

存储区域交叉寻址例程
在存储区域交叉寻址中，指针中包含指示存储区域的信息（例子中为I 和Q）。

L P#I8.7 把指针值及存储区域标识装载到累加器1
LAR1 把存储区域I 和地址8.7装载到AR1
L P#Q8.7 把指针值和地址标识符装载到累加器1
LAR2 把存储区域Q和地址8.7装载到AR2
A [AR1,P#0.0] 查询输入位I8.7的信号状态
= [AR2,P#1.1] 给输出位Q10.0赋值
偏移量0.0不起作用。

输出Q10.0 等于8.7 (AR2) 加偏移量1.1。

结果是10.0 ，而不是9.8，参见指针格式。

S7-300/S7400的扩展
二、S7-300系统扩展
基本原理
通常一套S7-300 PLC系统有一个主机架，安装有CPU的机架称为主机架，当主机架上的I/O模块（最多8块）上的控制点数不够时，可以再增加1－3个扩展机架，每个扩展机架最多可安装8个I/O模块，装在4到11槽，3个扩展机架最多安装24个I/O 模块。

在使用扩展机架时，需要机架（Rack），电源模块（PS），接口模块（IM），连接电缆368，S7-300的模块（信号模块、通讯模块、功能模块等）。

S7-300的安装机架是一种导轨。

你可以使用该导轨，安装S7-300系统的所有模板。

S7-300既可以水平安装，也可以垂直安装。

要注意其允许的环境温度为：
垂直安装：0 至40 C
水平安装：0 至 60︒C CPU 和电源必须安装在左侧或底部。

应配合模板的安装宽度选择不同长度导轨，不同模板的宽度可查样本得知，模拟I/O 模板和数字I/O 模板的宽度一般为40 mm 。

你必须保持图中所示的间隙，以提供模板安装空间，确保模板散热良好。

图1-1 间隙
使用单机架或多机架
是使用一个机架还是使用多个机架，取决于具体情况。

在下面的情况下应该使用单机架：
∙ 结构紧凑、需要节约空间
∙ CPU312、312 IFM 、312C 和CPU 313只能用单机架 ∙ 所需处理的信号量少
在下面的情况下应该使用多机架： 所需处理的信号量大 没有足够的插槽
如需将S7-300装在几个机架上，则需要接口模板（IM ），接口模板的使命是将S7-300背板总线从一个机架扩展到下一个机架。

中央处理单元CPU 总是在0号机架上。

接口模板又分如下两种。

线槽
*IM365 扩展机架支持P总线，只能使用信号模板。

当扩展机架使用FM、CP 模块时，请选择IM360/361扩展模式。

下图所示为一台S7-300可编程序控制器的模板在4个模板机架上的安装情况。

机架3（E R）
连接电缆368
连接电缆368
机架2（ER）
连接电缆368
机架1（ER）
图1-2：安装举例
主机架配置方法
在STEP7中，通过简单的拖放操作就可以完成主机架的配置。

配置过程中，添加到主机架中的模板的订货号（在硬件目录中选中一个模板，目录下方的窗口会显示该模板的订货号以及描述）应该与实际硬件一致。

首先直接新建一个项目，在项目中插入一个SIMATIC 300 Station，双击Hardware图标，打开硬件组态程序。

在硬件目录中找到S7-300机架，拖拽到左上方的视图中，即可添加一个主机架。

图1-3 添加主机架
插入主机架后，分别向机架中的1号槽添加电源、2号槽添加CPU。

硬件目录中的某些CPU型号有多种操作系统版本，在添加CPU时，CPU的型号和操作系统版本都要与实际硬件一致。

图1-5 向主机架中添加信号模板、功能模板、通信处理器等
● 如果需要扩展机架，则应该在IM-300目录下找到相应的接口模板，添加到3号
槽。

如无扩展机架，3号槽留空。

● 4至11号槽中可以添加信号模板、功能模板、通信处理器等，上述模板分别在
硬件目录中的SM-300，FM-300和CP-300目录下。

例如，图1-5向主机架中添
加了一个数字量输入模板和一个数字量输出模板。

机架扩展
一个S7-300站最多可以有一个主机架（0号机架），三个扩展机架（1－3号机
架）。

主机架和扩展机架通过接口模板（IM ）连接。

机架扩展有以下两种情况：
只有一个扩展机架时，主机架（0）和扩展机架（1）的3号槽中都使用
IM365连接。

图1-4向主机架中添加电源和
CPU
有1到3个扩展机架时，主机架（0）的3号槽中使用IM360，扩展机架1－3的3号槽中用IM361。

在STEP 7中，可以像添加主机架一样，通过拖拽向站窗口中添加扩展机架。

然后分别在主机架和扩展机架中添加相应的接口模板。

STEP 7就会显示出相应的机架之间的连接。

图1-6是机架扩展的示例。

图1-6 机架扩展示例
二、S7-400 系统扩展
中央机架可插入4个发送接口模块，最多可连21个扩展单元。

图2-1 S7-400机架扩展配置示例
1、IM460-0/461-0模式：
IM460-0：6ES7460-0AA00-0AB0：发送接口模块，扩展8ER，Max.3m。

6ES7460-0AA01-0AB0 ：发送接口模块，扩展8ER，Max.5m。

扩展机架需插电源模块，P总线、C总线（K总线）。

IM461-0：6ES7461-0AA00-0AA0：接收接口模块。

6ES7461-0AA01-0AA0：接收接口模块。

终端电阻：6ES7461-0AA00-7AA0
连接电缆：468-1
图2-2 S7-400 IM接口模块460/1-0面板图
发送模块指示灯与状态：
接收模块指示灯与状态
2、IM460-1/IM461-1模式：
IM460-1：6ES7460-1BA00-0AB0：发送接口模块，扩展2ER，Max.1.5m。

6ES7460-1BA01-0AB0 ：发送接口模块，扩展2ER，Max.1.5m。

扩展机架无需电源模块，P总线。

当使用诊断功能、硬件中断、
FM、CP 模块时，请选择其它扩展模式。

IM461-1：6ES7461-1BA00-0AA0：接收接口模块。

6ES7461-1BA01-0AA0：接收接口模块。

终端电阻：6ES7461-1BA00-7AA0
连接电缆：468-3
模块面板图：
图2-3 S7-400IM接口模块460/1-1面板图
发送模块指示灯与状态：
3、IM460-3/IM461-3模式：
IM460-3：6ES7460-3AA00-0AB0：发送接口模块，扩展8ER，Max.102m。

6ES7460-3AA01-0AB0 ：发送接口模块，扩展8ER，Max.102m。

扩展机架需插电源模块，P总线、C总线。

IM461-3：6ES7461-3AA00-0AA0：接收接口模块。

6ES7461-3AA01-0AA0：接收接口模块。

终端电阻：6ES7461-3AA00-7AA0
连接电缆：468-1
模块面板图：
图2-4 S7-400IM接口模块460/1-3面板图
4、IM460-4/IM461-4模式：
IM460-4：6ES7460-4AA00-0AB0：发送接口模块，扩展8ER，Max.605m。

6ES7460-4AA01-0AB0 ：发送接口模块，扩展8ER，Max.605m。

扩展机架需插电源模块，P总线。

IM461-4：6ES7461-4AA00-0AA0：接收接口模块。

6ES7461-4AA01-0AA0：接收接口模块。

终端电阻：6ES7461-4AA00-7AA0
连接电缆：468-1
模块面板图：
图2-5 S7-400IM接口模块460/1-4面板图
发送模块指示灯与状态：
接收模块指示灯与状态：
下列CPU 不能使用IM460-4和IM461-4 扩展模块：
∙6ES7412-1XF00-0AB0
∙6ES7413-1XG00-0AB0
∙6ES7413-2XG00-0AB0
∙6ES7414-1XG00-0AB0
∙6ES7414-2XG00-0AB0
∙6ES7416-1XJ00-0AB0
5、用于连接S5模块的扩展机架：
IM463-2：发送接口模块，装在S7-400 CR，传输距离Max.600m。

6ES7463-2AA00-0AA0
扩展机架需电源，P总线。

IM314：接收接口模块，装在S5扩展机架，可连接的机架有：
EU183U
EU185U
EU186U
ER701-2
ER701-3
终端电阻：6ES5760-1AA11
721电缆。

发送接口模块IM463-2面板图：
图2-6 S7-400IM接口模块463-2面板图
接收接口模板IM314面板图：
图2-7 接口模板IM314面板图设置I/O地址区：
图2-8 I/O地址区定义说明
S7400之间通过以太网通讯实例
一、网络配置图
二：PLC站配置
PLC 1#系统配置方框图
2#、3#、4# 、5#PLC配置方框图
三、STEP7中的硬件及网络组态
选择连接类型
S7300之间通过MPI通讯实例(通过全局数据包)
一、网络构成
二硬件组态
三如何利用GD实现PLC之间通讯
S7-300之间的PROFIBUS-DP通讯
1、不带CP通讯卡
2、带CP通讯卡（以 cp342-5做从站为例）
CP342-5 作从站与FC1(DP_SEND), FC2(DP_RECV)的应用
CP342-5 是S7-300 系列的PROFIBUS 通讯模块，带有PROFIBUS 接口，可以作为PROFIBUS-DP 的主站也可以作为从站，但不能同时作主站和从站，而且只能在S7-300 的中央机架上使用，不能放在分布式从站上使用。