S7-300和S7-400的CPU为用户提供了多种中断方式，以下是几种常用的中断方式。

① 中断源通过外部电路的输入进入系统，中断服务程序需事先存入组织块OB40。

② 系统提供了某些组织块为中断工作方式服务，有OB10（日期时间中断组织块）和OB20（延时中断组织块）。

CPU从条指令开始，逐条地执行用户程序，并且循环重复执行。执行指令时，从元件映像区中将有关编程元件的0/1状态读出来，并根据指令的要求执行相应的逻辑运算，实时更新映像区，后的运算结果输出到生产过程的执行机构中。

1.4 S7系列PLC简介

德国西门子公司是世界上较早研制和生产PLC产品的主要厂家之一，其产品具有多种型号，以适应各种不同的应用场合，有适合于起重机械或各种气候条件的坚固型，也有适用于

小空间具有高处理性能的密集型，有的运行速度极快且具有优异的扩展能力。它包括从简单的小型控制器到具有过程计算机功能的大型控制器，可以配置各种I/O模块、编程器、过程通信和显示部件等。西门子公司的PLC发展到现在已有很多系列产品，如S5、S7、C7、M7系列等，本书主要以S7-300/400系列为例讲解PLC的理论和应用。

S7系列PLC是在S5系列基础上研制出来的，它由S7-200、S7-300/400 PLC组成。1.S7-200 PLC

微型 S7-200 PLC 结构紧凑、价格低廉，适用于小型的自动化控制系统。其指令处理时间短，减少了循环时间，高速计数器使其可应用于更广泛的领域，高速中断处理能分别响应各种过程事件；对性能的扩展提供了模块化的扩展能力，用于控制步进电动机的脉冲输出，同样可用于脉宽调制，为快速方便地解决复杂问题提供高效的指令集。此外，附加性能有：点对点接口（PPI）支持编程；操作员接口与串行设备接口；用户界面 好的STEP 7Micro/DOS软件和高效的编程器简化了编程；三级口令用于保护用户程序；TD200和COROS操作员面板提供了简单的人机接口功能。

2.S7-300 PLC

模块化 S7-300 PLC 适用于快速的过程处理或对数据处理能力有特别要求的中小型自动化控制系统。它具有高速的计算能力、完整的指令集、多点接口（MPI）和通过SINEC LAN进行联网的能力；它内置多种功能，具有综合诊断能力，它推出的口令保护，简便的连接系统和无限的插入模块组态，使系统组态处理更加方便；由于其快速的指令处理速度，大大缩短了系统循环时间；同时高性能模块和多种CPU为各种各样的需求提供了合适的解决方案；模块扩展能力多可增加到3个扩展基架（ER），极高的安装密度，背板总线安装在每个模块中，预先接线系统（TOP接线），减少了所需空间和费用，同时为连接SIMATIC系列各种部件提供了接口，它具有对用户 好的Windows STEP 7 Mini编程软件和功能强大的编程器。3.S7-400 PLC

极具通信能力的S7-400 PLC适于大、中型自动控制系统，它指令执行时间极极短；在恶劣、不稳定的工业环境下，坚固、全部密封的模板依然可正常工作；无风扇操作降低了安装的费用；在操作运行过程中模板可插拔；分布式的内部总线允许在CPU与中央I/O间进行非常快的通信（P总线与I/O模板间进行数据交换，C总线可将大量数据传送到功能模块和通信模块）；一些CPU装备了内置的SINEC L2 DP接口，保证了对分布式I/O进行快速数据交换，其强大的通信模块允许点对点通信，以及用SINEC L2和SINEC H1总线系统进行通信。

1.5 PLC控制系统设计1.设计的基本原则

任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则。

① 大限度地满足被控对象和用户的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与相关的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。

② 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便。

③ 保证控制系统的安全、可靠。

④ 考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余量。2.设计的基本内容

PLC控制系统是由PLC与用户I/O设备连接而成的。因此，PLC控制系统设计的基本内容应包括以下几个方面。

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① PLC可构成各种各样的控制系统，如单机控制系统、集中控制系统等。在进行应用系统设计时，要确定系统的构成形式。

② 系统运行方式与控制方式的选择。

③ 选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件），以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。

④ PLC的选择。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济指标起着重要的作用。选择PLC应包括机型选择、容量选择、I/O模块选择、电源模块选择等。

⑤ 分配I/O点，制PLC连接图。

⑥ 设计控制程序。控制程序是整个系统工作的软件，是保证系统正常、安全、可靠的关键。因此控制系统的程序应经过反复调试、修改，直到满足要求为止。

⑦ 必要时还须设计控制台（柜）。

编制控制系统的技术文件，包括说明书、电气原理图及电气元件明细表、I/O连接图、I/O地址分配表和控制软件。

① 根据生产工艺过程分析控制要求，如需要完成的动作（动作顺序、动作条件、必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动、连续、单周期、单步等）。

② 确定用户I/O设备。根据被控对象对PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户I/O设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。

③ 选择合适的PLC类型。根据已确定的用户I/O设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的PLC类型，包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。

④ 分配I/O点。分配PLC的I/O点，编制出I/O分配表或者画出I/O端子的接线图。接着进行PLC程序设计，同时也可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。

⑤ 设计应用系统程序，根据工作功能块图或状态流程图等进行编程。这一步是整个应用系统设计中核心的工作，也是比较困难的一步。要设计好程序，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。

⑥ 将程序输入PLC。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到PLC中。

⑦ 进行软件测试。程序输入PLC后，应先进行测试工作。由于在程序设计过程中，难免会有 漏，因此在将PLC连接到现场设备上之前，必须进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。

应用系统整体调试。在PLC软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试。如果控制系统是由几个部分组成的，则应先做局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步数较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调试。调试中发现的问题要逐一排除，直至调试成功。

编制技术文件。系统技术文件包括功能说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC 程序等。功能说明书是在自动化过程分解的基础上对过程的各部分进行分析，把各部分必须具备的功能、实现的方法和所要求的输入条件及输出结果，以书面形式描述出来。

交 使用。

PLC应用系统的设计包括硬件设计和应用控制软件设计两大部分。其中，硬件设计主要是选型设计和外围电路的常规设计，应用软件设计则是依据控制要求和PLC指令系统来进行的。

S7-300系列PLC是一种通用型PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造中的应用。S7-300PLC基于模块化、无风扇结构设计，采用DIN标准导轨安装，配置灵活、安装简单、维护容易、扩展方便，各种模块可以进行广泛的组合和扩展，图2-1所示为S7-300PLC的实物结构图。

S7-300系列紧凑型CPU包括CPU312C、CPU313C、CPU313C-2PtP、CPU313C-2DP、CPU314C-2PtP、CPU314C-2DP 六种规格。紧凑型CPU与标准型CPU的主要区别是CPU本身带有数量不等的集成I/O点、集成计数、脉冲输出等功能，同样，它也可以根据需要选择不同的I/O模块进行扩展。

与标准型一样，紧凑型的CPU312C同样不可以连接扩展机架，其余CPU均多可以连接3个扩展机架。

虽然，紧凑型CPU的机架安装模块数同样均为8个，每一模块的多I/O点数也为32点，但由于CPU模块本身均有集成的I/O点，此外，集成的计数输入、脉冲输出等功能需要专用相应的I/O地址，因此S7-300系列紧凑型CPU的I/O点数与同规格的标准型不同，当控制系统实际使用的I/O点数接近PLC的多I/O点数时，需要考虑扩展PLC。

紧凑型CPU均带有固定点数的高速计数输入与高速脉冲输出，I/O频率可以达到10～60Hz（点数与I/O频率根据CPU的型号有所不同）。

S7-300系列故障安全型CPU包括CPU315F-2DP、CPU317F-2DP两种规格。故障安全型PLC内部安装有经德国技术监督委员会认可的基本功能块与安全型I/O模块参数化工具，可以用于锅炉、索道及对安全性要求极高的特殊控制场合，它可以在系统出现故障时立即进入安全状态或安全模式，以确保人身与设备的安全。5.技术功能型

S7-300系列技术功能型CPU目前有CPU317-2 PN/DP、CPU317T-2DP两种规格。其中CPU317T-2DP是一种专门用于运动控制的PLC，多可以控制16轴。CPU除可以控制轴定位外，还可以实现简单的插补与同步控制，可以用于需要进行坐标位置、速度等控制的场合。

前期的S7-300系列有专门的所谓“户外型”CPU，常用的有CPU312 IFM、CPU314 IFM、CPU314户外型三种规格。户外型CPU的基本性能与同规格的紧凑型、标准型CPU类似，其主要特点是防护等级高，允许在-25～70℃的环境下使用，可以用于恶劣的环境。