深入浅出西门子s7-300plc

深⼊浅出西门⼦s7-300plc
(2)基于PROFIBUS 的分布式I/O
基于PROFIBUS的分布式与本地I/O的组态采⽤了统⼀的⽅式，因此，⽤户在编程时⽆须分辨I/O类型，可以像使⽤本地I/O⼀样⽅便地使⽤分布式I/O。

(3)系统中集成的路由功能
TIA中的各种⽹络可以进⾏互联。

TIA中集成的路由功能可以⽅便地实现跨⽹络的下载、诊断等，使整个系统的安装调试更加容易。

(4)集成的系统诊断和报告功能
TIA系统集成了⾃动诊断和错误报告功能，诊断和故障信息可以通过⽹络⾃动发送的相关设备⽽不需要编程。

1.1.3 TIA的开放性
TIA是⼀个⾼度集成和统⼀的系统，同时它也是⼀个具有⾼度开放性的系统。

TIA的开放性体现在以下⼏个⽅⾯。

1．对所有类型的现场设备开放
通过PROFIBUS,TIA对范围极⼴的现场设备开放。

⽬前，该总线已经实现了在防爆环境的应⽤和与驱动设备同步。

开关类产品和安装设备还可以通过AS-Interface。

总线接⼊⾃动化系统，作为PROFIBUS总线的扩展。

楼宇⾃动化与⽣产⾃动化的连接也可以通过instabus○R EIB实现。

2．对办公系统开放并⽀持Internet
以太⽹通过TCP/IP协议将TIA与办公⾃动化应⽤及Internet/ Intranet世界相连接。

TIA采⽤OPC作为访问过程数据的标准接⼝，通过该接⼝，可以很容易地建⽴所有基于PC 的⾃动化系统与办公应⽤之间的连接，⽽不论它们所处的物理位置如何。

Internet 技术使在任意位置对⼯⼚进⾏远程操作和监视成为可能。

3．对新型⾃动化结构开放
⾃动化领域当中的⼀个明显的技术趋势就是系统的模块化程度⼤⼤提⾼，即由带有智能功熊的技术模块组成的⾃动化结构。

这些模块可以预先进⾏组态、启动和测试。

这样，实现整个⼯⼚的投运要快得多，更改系统也不会影响到⽣产运⾏。

通过PROFInet,TIA使⽤与⼚商⽆关的通讯、⾃动化和⼯程标准，使系统使⽤智能仪表（甚⾄不同⼚家）⾮常容易，不必管它们是否与PROFIBUS或者以太⽹相连接。

通过新的⼯程⼯具，TIA实现了对这种结构的简单⽽集成化的组态。

1.2 SIMATIC可编程控制器概述（家族系列）
1.2.1 选择SIMATIC可编程控制器的理由
不管在机器制造领域还是过程⼯程领域，想要经济并且柔性地实现⼯⼚⾃动化，对于任何⼀种应⽤都必须有⼀个最适宜的⽅案。

SIMATIC的控制器有许多种，为什么选择SIMATIC ? 如何选择才是优化的、合适的、⾼效的、⾯向未来的？下⾯将通过对SIMATIC可编程控制器
第2 章 S7-300 硬件和安装
在本章中，将介绍SIMATIC S7-300 硬件系统的安装步骤，并解释其基本规则。

安装⼀个S7 系统的步骤如图2-1 所⽰。

图2-1 安装⼀个SIMATIC S7系统
鉴于S7 系统应⽤范围⼗分⼴泛，本章只能阐述⼀些有关其电⽓结构的基本规则。

如果希望S7 系统⽆故障运⾏，则应遵守这些基本规则。

2.1 S7-300 的模块
⼀个S7-300 系统由多个模块组成，图2-2 所⽰为⼀种可⾏组态，由两台S7-300 PLC 组成。

编程器PG ⽤来为S7-300 PLC 编制程序。

使⽤编程电缆连接编程器和CPU 。

通过PROFIBUS 电缆可以实现S7-300 CPU 之间的通讯，以及与其他SIMATIC S7 PLC 进⾏通讯。

⼀根PROFIBUS 总线电缆可以连接多个S7-300 。

可以从⼤量的模块中进⾏选择，来安装和调试S7-300 PLC 。

表2-1 列出了主要模块及其功能。

图2-2 S7-300模块表2-1 S7-300模块
2.2 组态
2.2.1 基本原理
⼀台S7-300 PLC 由⼀个主机架和（如果需要的话）⼀个或多个扩展机架组成。

如果主机架的模块数量不能满⾜应⽤要求，可以使⽤扩展机架，安装有CPU的模块机架⽤作主机架。

安装有模块的模块机架可以⽤作扩展机架，与系统的主机架相连。

在使⽤扩展机架时，除了另需模块机架和接⼝模块（IM）以外，可能还需要另加电源模块。

S7-300的模块机架是⼀种导轨。

可以使⽤该导轨，安装S7-300 系统的所有摸块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：O～40℃
⽔平安装：O～60℃
CPU 和电源必须安装在左侧（⽔平安装）或底部（垂直安装）。

应配合模块的安装宽度选择不同长度导轨，不同模块的宽度参见订货样本，模拟I/O 模块和数字I/O 模块的宽度⼀般为40mm。

必须保持如图2-3 所⽰的间隙，以提供模块安装空间，确保模块散热良好。

对于安装在多个模块机架上的S7-300 系统，如图2-3 所⽰，规定了模块机架以及相邻组件、电缆导轨和机柜柜壁等之间的间隙。

图2-3 安装间隙
2.2.2 单机架或多机架上安排模块
是使⽤⼀个机架还是使⽤多个机架，取决于具体应⽤情况。

1．使⽤单机架安装
●结构紧凑、需要节约空间的模块应⽤
●集中式的模块应⽤
●所需处理的信号量少
● CPU 312、CPU 312 IFM、CPU 312C 和CPU 313 只能⽤于单机架模块配置
2．使⽤单机架模块安装
●在CPU 右边可以安装不超过⼋个模块（SM、FM、CP )
●⼀个单机架上的全部模块的背板总线上电流不超过以下数值：
-1.2A（除安装有CPU 312、CPU 312C 和CPU 312 IFM 以外）
-0.8A （安装有CPU 312、CPU 312C 和CPU 312 IFM )
●模块的耗电量可参见《S7-300 模块规范参考⼿册》上的技术数据
3．使⽤多机架安装
●所需处理的信号量⼤
●没有⾜够的插槽
如需将S7-300 装在多个机架上，则需要接⼝模块（Interface Module）。

接⼝模块的作⽤是将S7-300 背板总线从⼀个机架连接到下⼀个机架。

中央处理单元CPU 总是在O 号机架上。

接⼝模块⼜分如下两种（如表2-2所列）。

表2-2 接⼝模块概述
4．使⽤多机架模块安装
●接⼝模块总是位于3 号槽（槽1：电源；槽2: CPU；槽3：接⼝模块），第⼀个信
号模块的左边。

●每个机架上不能超过8个信号模块（SM、FM、CP），这些模块总是位于接⼝模块的
右边。

●能插⼊的模块数（SM、FM、CP）受到S7-300 背板总线所提供电流的限制。

每个机
架总线上的耗电量不应超过1.2A（见“模块技术数据”)。

图2-4显⽰了⼀台S7-300可编程序控制器的模块在4个模块机架上是如何安排的。

图2-4 安装举例
2.2.3 机柜的选型和安装
对于⼤型设备的运⾏或安装环境中有⼲扰或污染时，应该将S7-300 安装在⼀个机柜中。

在选择机柜时，应注意以下事项：
●机柜安装位置处的环境条件（温度、湿度、尘埃、化学影响、爆炸危险）决定了机
柜所需的防护等级（IP xx )
●模块机架（导轨）间的安装间隙
●机柜中所有组件的总功率消耗
在确定S7-300 机柜安装尺⼨时，应注意以下技术参数：
●模块机架（导轨）所需安装空间
●模块机架和机柜柜壁之间的最⼩间隙
●模块机架之间的最⼩间隙
●电缆导管或风扇的所需安装空间
●机柜固定位置
2.2.4 参考电位接地或浮动参考电位的S7-300 安装
在⼀个参考电位接地的S7-300 组态中，所产⽣的⼲扰电流将通过接地导线或接地消除。

根据使⽤的CPU，可通过⼀根跳线或接点滑块实现。

对于⼤型设备，由于需要短路接地监控，必须采取浮动参考电位来安装S7-300。

例如，⽤于化⼯⼚或电⼚。

图2-5 所⽰为参考电位接地的结构（⽤跨接线实现）。

图2-5 参考电位（Ｍ）接地的S7-300 组态
注意如果要实现参考电位接地，则⼀定不能将跨接线从CPU上拆下。

为了建⽴浮动参考电势，应将CPU 上的Ｍ端⼦和接地上的跨接线去掉。

图2-6 所⽰为参考电位接地的结构（⽤接地滑块来实现）。

图2-6 参考电位（Ｍ）接地的结构
注意如果要实现参考电位接地，则⼀定不能将接地滑块从CPU 上拆下。

如果没有安装跳线，那么S7-300 的参考电位（Ｍ）是通过RC 电路和导轨与保护性接地导休内部相连接的。

这样将寄⽣的⾼频电流放电并将静电放掉。

为了实现浮动参考电位，可如图2-6 所⽰，⽤螺丝⼑将CPU 上的接地滑块向前推动到位。

2.2.5 接地
1．搭接
低电阻接地连接可以减少发⽣短路或系统故障时的电击危险。

低阻抗连接（⼤表⾯，⼤表⾯触点）可以降低⼲扰对系统的影响或⼲扰信号的发射。

因此，有效的电缆和设备屏蔽⾮常重要。

2．电缆屏蔽接地
应将电缆屏蔽的两端连接⾄接地或功能性接地，这样可以很好的抑制⾼频⼲扰。

如果只将屏蔽的⼀端接地（单端屏蔽），只能衰减低频⼲扰。

在以下情况下建议采⽤单端屏蔽连接：
●不允许安装等电位导体时
●传送模拟信号时（mA 或µA 信号）
●使⽤静态屏蔽时
两个接地点之间的电位差可能会造成等电位电流流过两端连接的屏蔽层。

在这种情况下，应在两接地点之间另外安装⼀个等电位导体。

3. CPU 31xC 供电⽰意图
图2-7 所⽰为使⽤⼀个三相五线制电源装配⼀台CPU 31xC S7-300。

图2-7 S7-300 与CPU 31xC的接地⽰例
在我国⼤多⼯矿企业中实⾏的是三相四线制，零线与地线不分。

因此强烈建议，应该将PLC柜的接地单独敷设接地线路，尽量与供电线路中的零线分离，以降低⼲扰的可能性。

接地线路的敷设也需符合国家规范。

PS 307 除了给CPU 供电外，还给24V 直流模块提供负载电流。

注意所显⽰的布局只是⼀种⽰意图，可能与实际布局不⼀致。

4．除CPU 31xC 以外的CPU 供电⽰意图
图2-8 所⽰为使⽤⼀个三相五线制电源装配⼀台S7-300（不适⽤于CPU 31xC ）。

PS 307 除了给CPU 供电外，还给24V 直流模块提供负载电流。

注意所显⽰的布局只是⼀种⽰意图，可能与实际布局不⼀致。

图2-8 S7-300的接地⽰例（CPU 31xC除外）
2.3 安装
2.3.1 安装导轨
在安装导轨时，应留有⾜够的空间⽤于安装模块和散热。

注意在导轨和安装表⾯（接地⾦属板或设备安装板）之间会产⽣⼀个低阻抗连接。

如果在安装板表⾯涂漆或者经阳极氧化处理，应使⽤合适的接触剂或接触垫⽚。

2.3.2 将模块安装在导轨上
从左边开始，按照以下顺序，将模块安装在导轨上：
①电源模块
② CPU
③信号模块、功能模块、通讯模块、接⼝模块
表2-3 说明了模块安装的步骤。

表2-3 模块安装步骤
2.3.3 对模块贴标签
模块安装完毕后，给各个模块指定槽号。

如图2-9所⽰操作步骤在相应模块上插⼊槽号标签。

槽号标签包括在CPU内。

图2-9 将槽号标签插⼊模块中
2.4 接线
2.4.1 保护接地导线和导轨的连接
连接保护接地导线⾄导轨，应使⽤M6保护导线螺栓。

应保证保护接地导线的低阻抗连接。

为此，可使⽤尽可能短的低阻抗电缆连接到⼀个较⼤的接触表⾯上。

保护接地导线的最⼩截⾯积为10mm2。

检查电源模块上的电压选择开关是否设置为所需线路电压。

图2-10描述的是连接电源模块和CPU 的操作步骤。

图2-10 连接电源模块和CPU
2.4.2 前连接器接线
前连接器⽤于将系统中的传感器和执⾏器连接⾄S7-300 PLC。

将传感器和执⾏器连接到该前连接器，并插⼊模块中。

1.前连接器类型
前连接器按端⼦密度分有两种类型：20针和4O 针，如表2-4 所列。

对于CPU 31xC和32 通道信号棋块，需要使⽤40 针前连接器。

按联结⽅式⼜可分为弹簧负载型端⼦和螺钉型端⼦。

表2-4 前连接器类型
2．使⽤弹簧端⼦连接的提⽰
为了连接⼀个有弹簧负载端了的前连接器中的导线，通过红⾊开启机构将螺丝⼑直接插⼊开⼝，然后将接线插⼊组合端⼦并撇⾛螺丝⼑。

2.4.3 前连接器的插⼊
将前连接器插⼊模块的步骤如表2-5 所列。

表2-5 插⼊前连接器
2.4.4 模块I/O标签
模块I/O与系统传感器、执⾏器之间的分配，可以在标签条上进⾏记录。

连接屏蔽电缆时要注意在屏蔽端⼦和前连接器之间，应留有⾜够长的电缆，这可以使在断开前连接器时（例如维修时），不⽤打开屏蔽连接。

2.4.5 更换模块
1．解锁前连接器并取下模块
需要更换模块时，应先解锁前连接器，然后取下模块，如图2-11 所⽰。

2．从模块上拆卸前连接器的编码插针
在开始安装⼀个新的模块之前，应将前连接器的上平部编码插针从该摸块上取下来（如图2-12 所⽰）。

这样做是因为该编码部件早已插⼊到已接线的前连接器，如不把它取下，会阻碍前连接器播回原位置。

图2-11 解锁前连接器并取下模块图2-12 拆卸前连接器编码插针
2.5 寻址
2.5.1 模块通道寻址⽅式
模块通道的寻址选项有以下两种⽅式。

1．基于槽编址的寻址
基于槽编址的寻址为默认设置，亦即STEP 7 为每个槽号都指定有⼀个确定的模块起始地址。

数字成模拟模块具有不同的地址，图2-13 所⽰为安装在4 个模块机架上的S7-30O 系统及其模块起始地址。

2．⽤户定义寻址
使⽤⽤户定义寻址功能，可以从CPU所控制的地址这中⾃由分配任何所选择模块（SM、FM、CP）的地址。

对于S7-300 PLC的⽤户定义寻址，只适⽤于CPU 315、CPU 315-2DP、CPU 316-2DP 和CPU 318-2DP以及 CPU 31xC。

⽤户定义寻址的优点：
●因为在模块之间不会出现地址的空隙，可最优化利⽤编址区域
●当⽣成标准软件时，可以编制独⽴于S7-300组态的地址程序
图2-13 S7-300槽和相应的模块起始地址
2.5.2 寻址信号模块
寻址信号模块的⽬的是为了能在⽤户程序⾥访问这些信号模块的通道。

1．数字量模块的地址
⼀个数字量模块的输⼊或输出地址由字节地址和位地址组成。

例如：I1.2，其中“I”表⽰输⼊；“1”表⽰字节地址，它取决于模块起始地址；“2”表⽰位地址，它是印在其模决上的数码。

图2-14所⽰为如何确定数宇量模块各个通道的地址。

如果⼀块数字量模块插在第4 槽⾥（例如：模块起始地址是0），那么该模块将会获得如下地址。

在此例中没有接⼝模块，所以就槽号从4 开始组态。

图2-14 第4槽中数字量模块的I/O 地址
2．模拟量模块的地址
模拟量输⼊通道或输出通道的地址总是⼀个字地址。

通道地址取决于模块的起始地址。

⼀块模拟量输⼊/输出模块，它的输⼊通道和输出通道有相同的起始地址。

例如：PIW256和PQW256。

模拟量模块寻址⽰例
图2-15 中的例⼦展⽰了⼀块插在第4 号槽的模拟量模块取得了怎样的默认通道地址。

由图可知，模拟量输⼊/输出模块的输⼊和输出通道地址是从相同的模块起始地址向上编址的。

CPU 集成I/O集成的输⼊输出通道的地址参见《集成功能于册）。

图2-15第4槽中模拟量模块的I/O 地址
2.6 CPU模块机构介绍
2.6.1 操作员扩展和显⽰单元
图1-16所⽰为⼀个CPU的扩展和显⽰单元。

对于某些CPU，单元的配置和数量不同。

例如，CPU 312、CPU 314 和CPU 315-2DP就没有集成的I/O。

图2-16 CPU的单元和结构（以CPU 314C-2PtP为例）
图2-17 所⽰为CPU 31xC打开前⾯板后的集成数字和模拟I/O。

“X1”和“X2”为CPU 上的前连接器。

图2-17 CPU 31xC 的集成数字和模拟I/O
图中标号表⽰的集成I/O 如下所述。

●①：模拟量输⼊和输出
●②：8个数字量输⼊
●③：8个数字量输出
1.CPU 之间的区别
表2-6 CPU31xC 和31x之间的区别
2.状态和故障显⽰
CPU按装有以下LED显⽰灯，如图2-18 所⽰。

图2-18 状态和故障显⽰
3．诊断
LED 诊断显⽰灯的使⽤，见《安装⼿册》“测试功能”中“诊断和故障排除”。

4. SIMATIC 微存储卡（MMC）插槽
CPU 使⽤SIMATIC 微型存储卡（MMC）作为存储器。

MMC 可⽤作装载存储器或便携式存储媒介。

由于这些CPU 都没有集成的装载存储器，因此，使⽤CPU 前必须插⼊MMC, 否则⽆法⼯作。

以下数据将保存在MMC 中：
●⽤户程序（所有块）
●归档和配⽅
●组态数据（STEP7 项⽬）
●操作系统更新和备份数据
5．模式选择开关
可使⽤模式选择开关设置当前的CPU 运⾏模式。

开关有3个位置，其含义如表2-7 所列。

表2-7 模式选择开关的位置含义
关于CPU 操作模式的详细信息，见《STEP7 在线帮助》及《安装⼿册》“调试”“测试功能”和“诊断和故障排除”。

2.6.2 接⼝
1. MPI 接⼝
多点接⼝MPI (Multipoint Interface）是⽤于连接CPU 和PG/ OP 的接⼝，或⽤于MPI ⼦⽹中的通讯接⼝。

⼀般（默认）传输速率为187.5 kbps。

如果与S7-200 进⾏通讯，也可以指定19.2 kbps的传输速率。

不能指定其他传输速率。

编程器可以⾃动侦测到CPU MPI 接⼝的正确参数，并建⽴连接。

注意在“RUN”模式，只能将编程器连接⾄MPI ⼦⽹。

其他站（例如OP、TP 等）在PLC 处于运⾏模式时，就不能连接⾄MPI 于⽹。

否则，由于⼲扰，可能导致传
送数据损坏或全局数据包丢失。

2. PROFIBUS-DP 接⼝
PROFIBUS-DP 接⼝主要⽤于连接分布式I/0。

PROFIBUS-DP，⽤于创建⼤型、扩展⼦⽹。

例如：PROFIBUS-DP 接⼝既可组态为主站，也可组态为从站，传输速率可达12 Mbps。

编程器也可以⾃动侦测到CPU DP 接⼝的正确参数，并建⽴连接。

3. PtP 接⼝
可在CPU 上使⽤PtP（点到点）接⼝，来连接外部设备⾄串⼝，例如条形码阅读器、打印机等。

对于全双⼯模式（RS 422 )，波特率最⼤为19.2 kbps，对于半双⼯模式（RS485 )，波特率最⼤为38.4 kbps。

在CPU PtP 的接⼝中安装有以下通讯驱动程序，其报⽂格式是公开的：
● ASCⅡ驱动
● 3964 (R）协议
● RK512（只适⽤于CPU 314C-2 PtP)
这三种接⼝⽅式所适⽤的设备如表2-8 所列。

表2-8 接⼝使⽤设备
注：关于特定连接的详细信息，见《SIMATIC通讯⼿册》。

关于PtP的详细信息，见《技术功能⼿册》。

2.6.3 存储区域
1. 存储器的分布
CPU存储器（也可以称之为内存区，以下同）可以分为三个区域，如图2-19所⽰。

图2-19 CPU 的存储区
2．装载存储器
装载存储器位于SIMATIC 微型存储卡（MMC）中。

装载存储器的容量与MMC 的容量⼀致。

⽤于保存程序指令块和数据块以及系统数据（组态、连接和模块参数等），也可以将项⽬的整个组态数据保存在MMC 中。

3．⼯作存储器（RAM )
RAM 集成在CPU 中，不能被扩展。

它可⽤于运⾏程序指令，并处理⽤户程序数据。

程序只能在RAM 和系统存储器中运⾏。

CPU 的RAM 都具有保持功能。

4．系统存储区
RAM 系统存储区集成在CPU 中，不能被扩展。

它包括：
●标志位、定时器和计数器的地址区
● I/0 的过程映像
●局域数据
5．存储器的保持
CPU 数据的保持可以在MMC中以及CPU 中实现。

装载存储器（MMC）中的程序输据总是保持的。

程序数据在下载时即写⼊MMC，电源故障和存储器复位都不能影响它。

⼯作内存的数据在断电时均备份在MMC 中，因此数据块的内容总是被永久保持。

在组态中（CPU 属性、保持性存储器选项），可以指定系统存储区⾥的标志位，定时器和计数器的哪⼀部分具有保持功能，或在重新启动（热启动）时使⽤“0”初始化。

⼀般来说，诊断缓存器，MPI 地址（和传输速率）以及运⾏⼩时计数器数据都被写⼊具有保持功能的CPU 存储区中。

MPI 地址和传输速率的保持功能确保了即使在掉电，存储器复位或通讯参数丢失时，CPU 也仍能进⾏通讯（例如拆除MMC 或通讯参数删除）。

(1) 通过编程器或PC机下载⽤户程序
所有⽤户程序数据都可通过MMC 从编程器中/PC机下载到CPU 中。

如图2-20 所⽰。

图2-20 装载存储器和RAM
在所有块下载之前，不能运⾏程序。

当下载和覆盖重写块或⽤户程序时，MMC 中相同名字下的所保存的数据将丢失。

(2) 删除块
在删除块时，将从装载存储器中删除。

在STEP 7中，也可以使⽤⽤户程序删除块（例如：使⽤SFC 23“DEL_DB”删除数据块）该块原来占⽤的RAM 将被释放。

(3) 上载
与下载操作相⽐，上载定义为从CPU 到编程器或PC 机，传送某个块或整个⽤户程序。

在这种情况下，块将包含上⼀次下载到MMC 时的数据。

与运⾏时间相关的数据块例外，因为其实际数值也被传送。

在STEP 7中，从CPU 上载的块或⽤户程序不受CPU存储器分配影响。

(4) 压缩
在压缩数据时，可以避免由于装⼊/删除操作所造成的存储时象之间的缝隙中。

在连续块中，这可以重组装载存储器/RAM 中的空⽩空间。

在CPU 处于“STOP”或“RUN”模式下可以进⾏数据压缩。

在将RAM 中的内容复制到ROM 中时，数据块的实际数值将被从RAM 中传送到装载存储器，形成数据块的初始值。

6．存储器的复位
在插⼊或拆除⼀个微型存储卡后，CPU 存储器复位将定义使CPU 重新启动（热启动）的条件。

存储器复位将重新建⽴CPU 存储管理的范围。

装载存储器中的块都可以保持。

所有与运⾏相关的块都将再次从装载存储器传送到RAM 中。

由此可初始化RAM 中的数据块，即将它们复位到其初始数值。

7．在MMC 中保存整个项⽬
使⽤“Save project to Memory Card （将项⽬保存在存储卡中）”和“Retrieve project from Memory Card （从存储卡中检索项⽬）”，可以将所有项⽬数据保存到⼀个SIMATIC 微型存储卡中，以便以后进⾏维护。

这⾥的项⽬数据是指包括符号表、程序注释、源程序的⽬录的压缩⽂件甚⾄是其他任何⽂件。

请注意⽂件⼤⼩与MMC 容量的匹配。

使⽤这个功能，⽆论何时都可以从MMC 中获得最后的归档⽂件。

8．地址区
S7 CPU 系统存储区被分为如表2-9 所列的地址区。

在⽤户程序中使⽤相应的指令可以在相应的地址区内直接对数据进⾏寻址。

表2-9 系统存储区的地址区
9. I/0 过程映像
当⽤户程序寻址输⼊（I）和输出（Q）地址区时，不能查询数字量信号模块的信号状态。

相反，它将访问系统存储区的⼀个存储区域。

这⼀存储区域称为过程映像，它被分为两部分：输⼊的过程映像（PII）和输出的过程映像（PIQ）。

(1) 过程映像的优点
与直接I/0 访问相⽐，过程映像访问可以提供⼀个始终⼀致的过程信号映像，以⽤于循环程序执⾏过程中的CPU。

如果在程序执⾏过程中输⼊模块上的信号状态发⽣变化，过程映像中的信号状态保持不变，直到下⼀个循环过程映像时再次刷新。

另外，由于过程映像被保存在CPU 的系统存储区中，访问速度⽐直接访问信号模块显著加快。

(2) 过程映像刷新
操作系统可以定期刷新过程映像。

图2-21 所⽰为该操作在⼀个循环内的操作步骤。

图2-21 过程映像刷断在⼀个箱环内的操作过程
10．局部数据
局部数据包括：
●程序指令块的临时变⾥
●组织块的启动信息
●传送参数
●中间结果
11．临时变量
当⽣成块时，可以声明临时变量( TEMP)。

这些临时变量只在该块执⾏时有效，然后就被覆盖了。

这些局部数据在每个组织块中的长度固定。

在开始⼀个读操作之前，必须对它们进⾏初始化。

每个组织块还需要20 字节的局部数据，⽤于其启动信息。

对局部数据的访问⽐对数据块中的数据访问要快。

CPU 安装有可以保存当前执⾏块的临时变量（局部数据）的存储器。

该存储区的⼤⼩取决于CPU。

它被划分成相同⼤⼩的空间分配给各个优先级别，每个优先级别都具有其⾃⼰的局部数据区。

2.6.4 循环时间和响应时间
1．循环时间
对于⼀个过程来说，最重要的参数便是循环时间和响应时间。

循环时间是指⼀个程序执⾏⼀周所占⽤的时间，例如⼀个OB1周期。

循环程序执⾏的顺序如表2-10所列。

表2-10 循环程序处理
每个⽤户程序循环的循环时间并不相同，可能会受如下情况影响⽽延长：
●不同的程序路径
●时控中断处理
●过程中断处理（参见“中断响应时间”⼀章）
●诊断和故障处理
●通过所连接的CP（例如以太⽹、PROFIBUS-DP）与编程设备（PG）、操作员⾯板（OP ) 之间的通讯
●测试和调试程序，例如变量的状态和控制或块状态功能
●传送和删除块，压缩⽤户程序存储器
●在⽤户程序中使⽤SFC82-84，写/读访问MMC
因此在⽤STEP7 监视循环时间都会有两个值：最⼤循环时间和最⼩循环时间。

⽤户可以规定CPU 对最⼤循环时间超时错误的响应。

2．响应时间
响应时间是指从检测到⼀个输⼈信号⾄相应输出信号发⽣改变之间的时间。

物理响应时间介于最短响应时间和最长响应时间之间。

当组态系统时，必须估算最长响应时间和最短响应时间，以便能获得理想的响应时间波动宽度。

响应时间取决于循环时间和以下因素：
●信号模块或集成I/0 的输⼊和输出延迟（请参考⼿册）
●PROFIBUS-DP ⽹络中的其他DP 循环时间（只适⽤于CPU31xC-2DP)
●在⽤户程序中的执⾏情况
①最短响应时间由以下组成：
1×输⼊的过程映像传送时间＋1×输出的过程映像传送时间＋
1×程序执⾏时间＋1×SCC操作系统执⾏时间＋
I/O 延迟时间即循环时间总和再加上I/0 延达时问
②最长响应时间由以下组成：
2×输⼊的过程映像传送时间＋2×输出的过程映像传送时间＋
2×操作系统执⾏时间＋2×程序执⾏时间＋
4×DP 伺服报⽂分段的运⾏时间（包括DP 从站中的执⾏时间）＋
I/0 延迟时间也就是等于两倍的循环时间＋
输⼊和输出延迟时间＋2×总线运⾏时间
(1) 减少响应时间
在⽤户程序中直接访问I/0，这将在指令运⾏期间执⾏。

由此可获得较快的响应时间。

⽐如使⽤⼀次或多次L PIB 或T PQW 指令替代L IB 或T QW。

使⽤过程中断，也可以获得较快的响应时间。

(2) 中断响应时间的定义
中断响应时间是中断信号开始发⽣到调⽤中断OB 的第⼀条指令之问的时间。

当调⽤过程中断OB 40 时，即开始进⾏过程中断处理。

在过程中断处理程序完成后，可以继续执⾏循环程序，或者调⽤、执⾏其他具有相同或较低优先级的中断OB。

⼀般使⽤以下规则：优先级⾼的中断优先执⾏，这就意味着，较⾼优先级的中断OB 和具有相同优先级、但还没有执⾏的中断
OB（已排⼊队列）的程序执⾏时间，会增加中断响应时间。

有关具体计算循环时间、响应时间、中断响应时间的例⼦可以参见⼿册。

2.6.5 性能数据举例
S7-300 的各款CPU 都有着⾮常详尽的性能数据表．这⾥摘抄CPU 325-2 DP 技术数据，如表2-11 所列。

其他的CPU 也很相似，只是在数据上略有不同。

但正是这些不同，决定了具体应⽤中CPU 的选型。

其中最值得关注的CPU 的性能有以下五⽅⾯:
● I/0 扩展能⼒
●指令执⾏速度
●⼯作内存容量
●通讯能⼒
●CPU 上的集成功能
其他在CPU 上的特殊功能可参见相关的⼿册。

表2-11 CPU315-2 DP 技术数据。