第三章STEP7编程技术
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
STEP7中可以定义的符号有两种： 全局符号 局部符号
全局符号 和局部符号
全局符号 在符号编辑器中定义 适用于所有的程序块 以双引号表示 局部符号 在块中的变量申明表中定义 所定符号只在本程序块中有效 符号前加#号表示
3.5STEP7指令系统（一）
S7系列PLC的CPU中的寄存器 累加器（Accumulators） 地址寻址寄存器（Address Register） 数据块寄存器（Data Block Register） 状态字（Status Word） 位逻辑指令
2.循环执行的程序组织块
OB1是循环执行的组织块。其优先级为最低。 PLC在运行时将反复循环执行OB1中的程序， 当有优先级较高的事件发生时，CPU将中断 当前的任务，去执行优先级较高的组织块， 执行完成以后，CPU将回到断点处继续执行 OB1中的程序，并反复循环下去，直到停机 或者是下一个中断发生。一般用户主程序 写在OB1中。
STEP7中的数据可分为以下三大类： 基本数据类型 复合数据类型 参数数据类型
基本数据类型（一）
位（BOOL） 字节（BYTE） 字（WORD） 双字（DOUBLE WORD） 整数（INT） 双整数（DOUBLE INT） 浮点数（REAL）
基本数据类型（二）
S5TIME(SIMATIC时间) IEC时间（TIME） IEC日期（date） 日计时（TIME_OF_DAY） 字符（CH时，访问一个8位的存储区域。寻 址时，采用以下结构进行寻址：
存储区关键字+字节的关键字（B）+字节地 址
例如：MB0 M：表示位存储区 B：表示字节byte 0：表示第0个字节。其中最低位的位地
址为M0.0，最高位的为M0.7
字节寻址
字寻址
字寻址时，访问一个16位的存储区域，包含 两个字节。寻址时采用以下结构：
访问错误，例如程序中访问了一个有故障或不存 在的模块，将调用OB122。
3.1.2功能FC和功能块FB
FC和FB都是用户自己编写的程序块，用户 可以将具有相同控制过程的程序编写在FC 或FB中，然后在主程序OB1或其他程序块 中（包括组织块和功能、功能块）调用FC 或FB。 FC或FB相当于子程序的功能，都可 以定义自己的参数
3.2STEP7的程序结构和编程语言
STEP7的程序结构可分为以下三类： 1.线性程序结构 2.分块程序结构 3.结构化程序结构 编程语言 （三种基本编程语言） 1.梯形图LAD 2.语句表STL 3.功能图FBD
3.3数据类型
数据是程序处理和控制的对象，在程序运行 过程中，CPU处理的一串二进制符号所代表 的意义是由数据类型决定的，数据类型决 定了数据的属性，例如数据长度，取值范 围等。
3.3.2复杂数据类型
日期时间数据类型（ Data_And_Time ） 字符串类型（String） 数组类型Array 结构（STRUCT） 用户定义类型（UDT）
3.3.3参数数据类型
参数数据类型是一类用于功能FC或功能块FB 的数据类型，主要包括以下两种：
Pointe指针类型 6字节指针类型，传递数据块号和数据地址 Any指针类型 10字节指针类型，传递数据块号、数据地址、 数据数量以及数据类型
3.4.2绝对地址寻址
位寻址 字节寻址 字寻址 双字寻址
位寻址
位寻址是最小存储单元的寻址方式。寻址时， 采用以下结构：
存储区关键字+字节地址+位地址： 例如： Q 10.3 Q：表示输出过程暂存区； 10：表示第十个字节；字节地址从0开始，
最大值由该存储区的大小决定； 3：表示位地址为3，位地址的取值范围是
3.1.4背景数据块和共享数据块
背景DB是和某个FB或SFB相关联，其内部 数据的结构与其对应的FB或SFB的变量声明 表一致。
共享DB的主要目的是为用户程序提供一个 可保存的数据区，它的数据结构和大小并 不依赖于特定的程序块，而是用户自己定 义。需要说明的是，背景DB和共享DB没有 本质的区别，它们的数据可以被任何一个 程序块读写。
存储区关键字+字的关键字（W）+第一字节 地址
例如：IW10 I：表示输入过程暂存区 W：表示字word 10：表示从第10个字节开始，包括两个
字节的存储空间，即IB10和IB11。
字寻址
双字寻址
双字寻址时，访问一个32位的存储区域，包含4个字 节。寻址时采用以下结构：存储区关键字+字的 关键字（D）+第一字节地址
中间输出单元 信号流反向指令 复位线圈 置位线圈 复位置位触发器和置位复位触发器
位逻辑指令
程序实例
对应时序图如下所示：
时序图
位逻辑指令
位逻辑指令 正跳沿（上升沿）检测指令
位逻辑指令 负跳沿（下降沿）检测指令
位逻辑指令
地址正跳沿检测 地址负跳沿检测
SAVE指令
位逻辑指令 地址上升沿检测指令示例
3.1.1组织块OB
启动组织块 循环执行的程序组织块 定期执行的程序组织块 事件驱动执行的程序组织块
1.启动组织块
（1）OB100为完全再启动类型（暖启动）。启动时，过程映像区和不 保持的标志存储器、定时器及计数器被清零，保持的标志存储器、定 时器和计数器以及数据块的当前值保持原状态，执行OB100，然后开 始执行循环程序OB1。一般S7-300PLC都采用此种启动方式。
3.5.1S7系列PLC的CPU中的寄存 器
状态字 /FC：首次检查位。 RLO：逻辑操作结果位。 STA：状态位 OR：或位 OV：溢出位 OS：溢出存储位 CC0和CC1：条件码 BR：二进制结果
3.5.2 位逻辑指令
常开接点 常闭接点 输出线圈 程序实例：
位逻辑指令
硬件中断组织块
OB40~OB47：硬件中断。一旦硬件中断事 件发生，硬件中断组织块OB40~OB47将被 调用。硬件中断可以由不同的模块触发， 对于可分配参数的信号模块DI、DO、AI、 AO等，可使用硬件组态工具来定义触发硬 件中断的信号；对于CP模块和FM模块，利 用相应的组态软件可以定义中断的特性。
位逻辑指令 以上程序的时序图
3.6实训四：PLC控制一台电机正反 转
使用S7-300PLC实现一台电动机的正反转控 制。控制要求如下：要求能实现电机的正 转和反转控制，并能进行正反转的直接切 换。另外，还可进行正反向的点动控制， 当电机处于正常运行时，点动按钮不起作 用。
3.6.1实训目的：
掌握S7-300PLC输入输出模块接线方法； 掌握西门子S7-300PLC编程软件的使用方
参考硬件配置表
序号 名称
型号说明 数量
1 CPU 2 电源模块
CPU313 1
PS307
1
3 开关量输入模 SM321 1 块
1. FC和FB的变量声明表的差别
2．FC和FB参数赋值不同
FC没有自己的背景数据块 FB有自己的背景数据块 FC的参数必须指定实参 FB的参数可根据需要决定是否指定实参
3.1.3系统功能SFC和系统功能块SFB
SFC和SFB是预先编好的可供用户调用的程 序块，它们已经固化在S7PLC的CPU中，其 功能和参数已经确定。一台PLC具有哪些 SFC和SFB功能，是由CPU型号决定的。具 体信息可查阅CPU的相关技术手册。通常 SFC和SFB提供一些系统级的功能调用，如 通讯功能、高速处理功能等。注意：在调 用SFB时，需要用户指定其背景数据块 （CPU中不包含其背景数据块），并确定将 背景数据块下载到PLC中。
（2） OB101为再启动类型（热启动）。启动时，所有数据（无论 是保持型和非保持型）都将保持原状态，并且将OB101中的程序执行 一次。然后程序从断点处开始执行。剩余循环执行完以后，开始执行 循环程序。热启动一般只有S7-400具有此功能。
（3） OB102为冷启动方式。CPU318-2和CPU417-4具有冷启动型的 启动方式，冷启动时，所有过程映像区和标志存储器、定时器和计数 器（无论是保持型还是非保持型）都将被清零，而且数据块的当前值 被装载存储器的原始值覆盖。然后将OB102中的程序执行一次后执行 循环程序。
3.4S7的系统存储区和寻址方式
S7的系统存储区集成在CPU中，不能被扩展。 系统存储区根据功能分为不同的区域供用 户使用。
S7的寻址方式为： 符号地址寻址 绝对地址寻址
3.4.1系统存储区
输入过程暂存区（I） 输出过程暂存区（Q） 位存储区（M） 外部输入输出（PI/PQ） 计时器（T） 计数器（C） 数据块（DB） 局部数据（L）
3.定期的程序执行组织块
OB10、OB11~OB17为日期中断组织块。通过日 期中断组织块可以在指定的日期时间执行一次程 序，或者从某个特定的日期时间开始，间隔指定 的时间（如一天，一个星期，一个月等）执行一 次程序。
OB30、OB31~OB38为循环中断组织块。通过循 环中断组织块可以每隔一段预定的时间执行一次 程序。循环中断组织块的间隔时间较短，最长为1 分钟。最短为1毫秒。在使用循环中断组织块时， 应该保证设定的循环间隔时间大于执行该程序块 的时间，否则CPU将出错。
异步错误组织块
OB80~OB87：异步错误中断。异步错误是 PLC的功能性错误。它们与程序执行时不同 步地出现，不能跟踪到程序中的某个具体 位置。 在运行模式下检测到一个故障后， 如果已经编写了相关的组织块，则调用并 执行该组织块中的程序。如果，发生故障 时，相应的故障组织块不存在，则CPU将进 入STOP模式。
例如：LD20
L：表示局部数据暂存区
D：表示字word
20：表示从第20个字节开始，包括4个字节
的存储空间。包括LB20、LB21、LB22和LB23四个
字节
双字寻址
3.4.3符号地址寻址
STEP7中的符号寻址是先给需要使用的绝对 地址或参数变量定义符号，然后在程序中 使用所定义好的符号进行编程寻址
第三章 STEP7编程技术
3.1 STEP 7中的块
在STEP7软件中主要有以下几种类型的块： 组织块： OB（Organization Block） 功能： FC（Function） 功能块： FB（Function Block） 系统功能： SFC（System Function） 系统功能块：SFB（System Function Block） 背景数据块：DB（Instance Data Block） 共享数据块：DB（Share Data Block）
法和程序输入、下载和调试方法； 掌握基本指令的使用方法；
3.6.2实训设备：
PLC实验板（西门子S7-300） 开关按钮5个 直流继电器两个（线圈电压为24V） 直流电动机一台（额定电压9V） 导线若干 PC机和STEP 7编程调试软件
3.6.3实训内容：
系统分析（预习）： PLC硬件配置 分析控制要求进行输入输出点分配，并根
4.事件驱动的程序执行组织块
延时中断组织块 硬件中断组织块 异步错误组织块 同步错误组织块
延时中断组织块
OB20~OB27：延时中断，当某一事件发生 后，延时中断组织块（OB20）将延时指定 的时间后执行。OB20~ OB27只能通过调用 系统功能SFC32而激活，同时可以设置延时 时间。
同步错误组织块
OB121、OB122：同步错误中断。如果在某特定的 语句执行时出现错误，CPU可以跟踪到程序中某 一具体的位置。由同步错误所触发的错误处理组 织块，将作为程序的一部分来执行，与错误出现 时正在执行的块具有相同的优先级。
编程错误，例如在程序中调用一个不存在的块， 将调用OB121。
据资源分配画出外部接线图。 根据控制要求设计程序。 在线调试程序
3.6.4实训步骤：
按照输入输出模块接线图以及直流电动机 主电路接线图进行外部接线；
使用STEP-7软件创建项目，进行硬件配置 和参数设置；
打开项目中的OB1程序块编写并书写控制 程序；
下载，并调试程序； 打开直流电动机主电路电源进行整体调试；
全局符号 和局部符号
全局符号 在符号编辑器中定义 适用于所有的程序块 以双引号表示 局部符号 在块中的变量申明表中定义 所定符号只在本程序块中有效 符号前加#号表示
3.5STEP7指令系统（一）
S7系列PLC的CPU中的寄存器 累加器（Accumulators） 地址寻址寄存器（Address Register） 数据块寄存器（Data Block Register） 状态字（Status Word） 位逻辑指令
2.循环执行的程序组织块
OB1是循环执行的组织块。其优先级为最低。 PLC在运行时将反复循环执行OB1中的程序， 当有优先级较高的事件发生时，CPU将中断 当前的任务，去执行优先级较高的组织块， 执行完成以后，CPU将回到断点处继续执行 OB1中的程序，并反复循环下去，直到停机 或者是下一个中断发生。一般用户主程序 写在OB1中。
STEP7中的数据可分为以下三大类： 基本数据类型 复合数据类型 参数数据类型
基本数据类型（一）
位（BOOL） 字节（BYTE） 字（WORD） 双字（DOUBLE WORD） 整数（INT） 双整数（DOUBLE INT） 浮点数（REAL）
基本数据类型（二）
S5TIME(SIMATIC时间) IEC时间（TIME） IEC日期（date） 日计时（TIME_OF_DAY） 字符（CH时，访问一个8位的存储区域。寻 址时，采用以下结构进行寻址：
存储区关键字+字节的关键字（B）+字节地 址
例如：MB0 M：表示位存储区 B：表示字节byte 0：表示第0个字节。其中最低位的位地
址为M0.0，最高位的为M0.7
字节寻址
字寻址
字寻址时，访问一个16位的存储区域，包含 两个字节。寻址时采用以下结构：
访问错误，例如程序中访问了一个有故障或不存 在的模块，将调用OB122。
3.1.2功能FC和功能块FB
FC和FB都是用户自己编写的程序块，用户 可以将具有相同控制过程的程序编写在FC 或FB中，然后在主程序OB1或其他程序块 中（包括组织块和功能、功能块）调用FC 或FB。 FC或FB相当于子程序的功能，都可 以定义自己的参数
3.2STEP7的程序结构和编程语言
STEP7的程序结构可分为以下三类： 1.线性程序结构 2.分块程序结构 3.结构化程序结构 编程语言 （三种基本编程语言） 1.梯形图LAD 2.语句表STL 3.功能图FBD
3.3数据类型
数据是程序处理和控制的对象，在程序运行 过程中，CPU处理的一串二进制符号所代表 的意义是由数据类型决定的，数据类型决 定了数据的属性，例如数据长度，取值范 围等。
3.3.2复杂数据类型
日期时间数据类型（ Data_And_Time ） 字符串类型（String） 数组类型Array 结构（STRUCT） 用户定义类型（UDT）
3.3.3参数数据类型
参数数据类型是一类用于功能FC或功能块FB 的数据类型，主要包括以下两种：
Pointe指针类型 6字节指针类型，传递数据块号和数据地址 Any指针类型 10字节指针类型，传递数据块号、数据地址、 数据数量以及数据类型
3.4.2绝对地址寻址
位寻址 字节寻址 字寻址 双字寻址
位寻址
位寻址是最小存储单元的寻址方式。寻址时， 采用以下结构：
存储区关键字+字节地址+位地址： 例如： Q 10.3 Q：表示输出过程暂存区； 10：表示第十个字节；字节地址从0开始，
最大值由该存储区的大小决定； 3：表示位地址为3，位地址的取值范围是
3.1.4背景数据块和共享数据块
背景DB是和某个FB或SFB相关联，其内部 数据的结构与其对应的FB或SFB的变量声明 表一致。
共享DB的主要目的是为用户程序提供一个 可保存的数据区，它的数据结构和大小并 不依赖于特定的程序块，而是用户自己定 义。需要说明的是，背景DB和共享DB没有 本质的区别，它们的数据可以被任何一个 程序块读写。
存储区关键字+字的关键字（W）+第一字节 地址
例如：IW10 I：表示输入过程暂存区 W：表示字word 10：表示从第10个字节开始，包括两个
字节的存储空间，即IB10和IB11。
字寻址
双字寻址
双字寻址时，访问一个32位的存储区域，包含4个字 节。寻址时采用以下结构：存储区关键字+字的 关键字（D）+第一字节地址
中间输出单元 信号流反向指令 复位线圈 置位线圈 复位置位触发器和置位复位触发器
位逻辑指令
程序实例
对应时序图如下所示：
时序图
位逻辑指令
位逻辑指令 正跳沿（上升沿）检测指令
位逻辑指令 负跳沿（下降沿）检测指令
位逻辑指令
地址正跳沿检测 地址负跳沿检测
SAVE指令
位逻辑指令 地址上升沿检测指令示例
3.1.1组织块OB
启动组织块 循环执行的程序组织块 定期执行的程序组织块 事件驱动执行的程序组织块
1.启动组织块
（1）OB100为完全再启动类型（暖启动）。启动时，过程映像区和不 保持的标志存储器、定时器及计数器被清零，保持的标志存储器、定 时器和计数器以及数据块的当前值保持原状态，执行OB100，然后开 始执行循环程序OB1。一般S7-300PLC都采用此种启动方式。
3.5.1S7系列PLC的CPU中的寄存 器
状态字 /FC：首次检查位。 RLO：逻辑操作结果位。 STA：状态位 OR：或位 OV：溢出位 OS：溢出存储位 CC0和CC1：条件码 BR：二进制结果
3.5.2 位逻辑指令
常开接点 常闭接点 输出线圈 程序实例：
位逻辑指令
硬件中断组织块
OB40~OB47：硬件中断。一旦硬件中断事 件发生，硬件中断组织块OB40~OB47将被 调用。硬件中断可以由不同的模块触发， 对于可分配参数的信号模块DI、DO、AI、 AO等，可使用硬件组态工具来定义触发硬 件中断的信号；对于CP模块和FM模块，利 用相应的组态软件可以定义中断的特性。
位逻辑指令 以上程序的时序图
3.6实训四：PLC控制一台电机正反 转
使用S7-300PLC实现一台电动机的正反转控 制。控制要求如下：要求能实现电机的正 转和反转控制，并能进行正反转的直接切 换。另外，还可进行正反向的点动控制， 当电机处于正常运行时，点动按钮不起作 用。
3.6.1实训目的：
掌握S7-300PLC输入输出模块接线方法； 掌握西门子S7-300PLC编程软件的使用方
参考硬件配置表
序号 名称
型号说明 数量
1 CPU 2 电源模块
CPU313 1
PS307
1
3 开关量输入模 SM321 1 块
1. FC和FB的变量声明表的差别
2．FC和FB参数赋值不同
FC没有自己的背景数据块 FB有自己的背景数据块 FC的参数必须指定实参 FB的参数可根据需要决定是否指定实参
3.1.3系统功能SFC和系统功能块SFB
SFC和SFB是预先编好的可供用户调用的程 序块，它们已经固化在S7PLC的CPU中，其 功能和参数已经确定。一台PLC具有哪些 SFC和SFB功能，是由CPU型号决定的。具 体信息可查阅CPU的相关技术手册。通常 SFC和SFB提供一些系统级的功能调用，如 通讯功能、高速处理功能等。注意：在调 用SFB时，需要用户指定其背景数据块 （CPU中不包含其背景数据块），并确定将 背景数据块下载到PLC中。
（2） OB101为再启动类型（热启动）。启动时，所有数据（无论 是保持型和非保持型）都将保持原状态，并且将OB101中的程序执行 一次。然后程序从断点处开始执行。剩余循环执行完以后，开始执行 循环程序。热启动一般只有S7-400具有此功能。
（3） OB102为冷启动方式。CPU318-2和CPU417-4具有冷启动型的 启动方式，冷启动时，所有过程映像区和标志存储器、定时器和计数 器（无论是保持型还是非保持型）都将被清零，而且数据块的当前值 被装载存储器的原始值覆盖。然后将OB102中的程序执行一次后执行 循环程序。
3.4S7的系统存储区和寻址方式
S7的系统存储区集成在CPU中，不能被扩展。 系统存储区根据功能分为不同的区域供用 户使用。
S7的寻址方式为： 符号地址寻址 绝对地址寻址
3.4.1系统存储区
输入过程暂存区（I） 输出过程暂存区（Q） 位存储区（M） 外部输入输出（PI/PQ） 计时器（T） 计数器（C） 数据块（DB） 局部数据（L）
3.定期的程序执行组织块
OB10、OB11~OB17为日期中断组织块。通过日 期中断组织块可以在指定的日期时间执行一次程 序，或者从某个特定的日期时间开始，间隔指定 的时间（如一天，一个星期，一个月等）执行一 次程序。
OB30、OB31~OB38为循环中断组织块。通过循 环中断组织块可以每隔一段预定的时间执行一次 程序。循环中断组织块的间隔时间较短，最长为1 分钟。最短为1毫秒。在使用循环中断组织块时， 应该保证设定的循环间隔时间大于执行该程序块 的时间，否则CPU将出错。
异步错误组织块
OB80~OB87：异步错误中断。异步错误是 PLC的功能性错误。它们与程序执行时不同 步地出现，不能跟踪到程序中的某个具体 位置。 在运行模式下检测到一个故障后， 如果已经编写了相关的组织块，则调用并 执行该组织块中的程序。如果，发生故障 时，相应的故障组织块不存在，则CPU将进 入STOP模式。
例如：LD20
L：表示局部数据暂存区
D：表示字word
20：表示从第20个字节开始，包括4个字节
的存储空间。包括LB20、LB21、LB22和LB23四个
字节
双字寻址
3.4.3符号地址寻址
STEP7中的符号寻址是先给需要使用的绝对 地址或参数变量定义符号，然后在程序中 使用所定义好的符号进行编程寻址
第三章 STEP7编程技术
3.1 STEP 7中的块
在STEP7软件中主要有以下几种类型的块： 组织块： OB（Organization Block） 功能： FC（Function） 功能块： FB（Function Block） 系统功能： SFC（System Function） 系统功能块：SFB（System Function Block） 背景数据块：DB（Instance Data Block） 共享数据块：DB（Share Data Block）
法和程序输入、下载和调试方法； 掌握基本指令的使用方法；
3.6.2实训设备：
PLC实验板（西门子S7-300） 开关按钮5个 直流继电器两个（线圈电压为24V） 直流电动机一台（额定电压9V） 导线若干 PC机和STEP 7编程调试软件
3.6.3实训内容：
系统分析（预习）： PLC硬件配置 分析控制要求进行输入输出点分配，并根
4.事件驱动的程序执行组织块
延时中断组织块 硬件中断组织块 异步错误组织块 同步错误组织块
延时中断组织块
OB20~OB27：延时中断，当某一事件发生 后，延时中断组织块（OB20）将延时指定 的时间后执行。OB20~ OB27只能通过调用 系统功能SFC32而激活，同时可以设置延时 时间。
同步错误组织块
OB121、OB122：同步错误中断。如果在某特定的 语句执行时出现错误，CPU可以跟踪到程序中某 一具体的位置。由同步错误所触发的错误处理组 织块，将作为程序的一部分来执行，与错误出现 时正在执行的块具有相同的优先级。
编程错误，例如在程序中调用一个不存在的块， 将调用OB121。
据资源分配画出外部接线图。 根据控制要求设计程序。 在线调试程序
3.6.4实训步骤：
按照输入输出模块接线图以及直流电动机 主电路接线图进行外部接线；
使用STEP-7软件创建项目，进行硬件配置 和参数设置；
打开项目中的OB1程序块编写并书写控制 程序；
下载，并调试程序； 打开直流电动机主电路电源进行整体调试；