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在非输入刷新阶段，即使输入状态发生变化，程序也不会读入新的输入数据，这种方式是为了增强PLC的抗干扰能力和程序执行的可靠性。

（2）程序执行

在程序执行阶段，CPU执行一个或多个程序循环OB，首先执行主程序OB1，同时进行逻辑运算和处理（即前一条指令的逻辑结果影响后一条指令），终运算结果存入输出数据映像寄存器（也称为输出继电器）中。在程序执行过程中，输入刷新和输出刷新被屏蔽。

（3）输出刷新

在输出刷新阶段，CPU将输出数据映像寄存器中存储的数据复制到物理硬件继电器。梯形图中某输出位的线圈“通电”时，对应的过程映像输出位为二进制的1。当输出位为二进制的1时，继电器输出型可以使对应的继电器线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。梯形图中某输出位的线圈“断电”时，对应的过程映像输出位为二进制的0。继电器输出型可以使对应的继电器线圈断电，其常开触点断开，使外部负载断电，停止工作。

1.1.3 PLC的分类

PLC按结构可分为整体式和模块式。整体式的PLC具有结构紧凑、体积小、价格低的优势，适合常规电气控制。整体式的PLC也称为PLC的基本单元，在基本单元的基础上可以加装扩展模块以扩大其使用范围。模块式的PLC是把CPU、输入接口、输出接口等做成独立的单元模块，具有配置灵活、组装方便的优势，适合输入/输出点数差异较大或有特殊功能要求的控制系统。

PLC按输入/输出接口（I/O接口）总数的多少可分为小型机、中型机和大型机。I/O点数小于128点为小型机；I/O点数在129～512点为中型机；I/O点数在512点以上为大型机。PLC的I/O接口数越多，其存储容量也越大，价格也越贵，因此，在设计电气控制系统时应尽量减少使用I/O接口的数目。

西门子S7-200系列属于整体式的小型PLC，S7-300系列属于模块式的中小型PLC，S7-400系列属于模块式的大型PLC。

S7-300 PLC常用模块有电源模块PS、CPU模块、接口模块IM、数字量输入模块DI、数字量输出模块DO、模拟量输入模块AI、模拟量输出模块AO、功能模块FM、通信模块CP等。

①电源模块PS将AC 120V/230V电压转换成DC24V电压，供S7-300、传感器和执行器使用。常用的电源模块有PS307，额定输出电流为2A、5A、10A。

②CPU模块是控制系统的核心，大致分为以下几类。

a.紧凑型CPU：CPU 312C、CPU 313C、CPU 313C-PtP、CPU 313C-2DP、CPU 314C-PtP和CPU 314C-2DP。各CPU均有计数、频率测量和脉冲宽度调制功能，有的还具有定位功能。

b.标准型CPU：CPU 312、CPU 313、CPU 314、CPU 315、CPU 315-2DP和CPU 316-2DP。

c.户外型CPU：CPU 312 IFM、CPU 314 IFM、CPU 314户外型和CPU 315-2DP，在恶劣的环境下使用。

d.高端CPU：CPU 317-2DP和CPU 318-2DP。

e.故障安全型CPU：CPU 315F。

③IM接口模块负责主机架和扩展机架之间的总线连接。IM模块有IM365、IM360和IM361。

④SM信号模块是数字量输入模块DI、数字量输出模块DO、模拟量输入模块AI、模拟量输出模块AO的总称。

⑤FM功能模块是实现特殊功能的模块，常用的有高速计数器模块FM350、定位控制模块FM351/352、闭环控制模块FM355等。

⑥CP通信模块是组态网络使用的接口模块，常用的有点到点模块CP340和CP341、PROFIBUS总线模块CP342-5、工业以太网模块CP343-1、AS-i接口模块CP343-2等。

1.2.2 S7-300 PLC的扩展和地址分配

（1）S7-300 PLC的主机架硬件结构

S7-300 PLC的电源模块PS、CPU和其他模块通过U形总线或背板总线连接起来，然后固定在西门子S7-300的标准导轨（rail）上。

电源模块PS一定放在左端（也可以选择其他24V直流电源），右边一定放CPU（主机架），如果需要扩展机架，CPU的右边放置IM接口模块；如果只有主机架，可以不放置IM。一个背板总线多有11个槽，1～3号槽一定放置电源、CPU和IM，4～11号槽可以放置除电源、CPU、IM之外的其他模块。

（2）S7-300 PLC的扩展

S7-300 PLC允许扩展模块的数量有差异，多可以扩展32个模块，主机架CU（机架0）和扩展机架EM（机架1～3）共有4个机架，每个机架多可以安装8个模块。主机架的槽1～3放置电源PS、CPU和IM360，槽4～11放置除PS、CPU、IM之外的其他模块；扩展机架的槽1放置电源PS为该机架模块供电，槽2不放置，槽3放置IM361，槽4～11放置信号模块SM，对于图1-5中机架3的插槽11上的“非CPU 31×C”，表示非紧凑型的PLC（CPU 31×C）不能使用该插槽。

如果只需扩展一个机架而且扩展机架上不需要安装智能或通信模块，接口模块可以选择价格便宜的IM365。

（3）地址分配

数字量模块从0号机架的4号槽开始，分配的地址是IB0～IB127（QB0～QB127），每个槽位分配4个字节的地址，32个I/O点。比如机架2的4号槽，如果插入的是DI16，则分配地址为IB64～IB65，IB66～IB67不用。

模拟量模块一个通道占一个字地址，从PIW256 开始，给每一个模拟量模块分配8 个字。

S7-300 PLC的地址分配可以使用编程软件在组态硬件时进行定义，好使用默认的地址分配。

1.2.3 S7-300 CPU314C-2DP紧凑型PLC

CPU314C-2DP属于紧凑型的PLC，具有96KB工作存储器，0.1ms/1000 条指令，DI24/DO16，集成AI5/AO2，4路脉冲输出 （2.5kHz），使用 24V （60kHz） 增量式编码器进行4通道计数和测量，集成定位功能，MPI+DP接口（DP主站或DP从站），多可扩展连接 31个模块。

（1）状态与故障显示LED

SF（系统出错/故障显示，红色）：CPU硬件故障或软件错误时亮。

BF（DP故障，红色）：DP总线错误时亮。

DC 5V（+5V电源指示，绿色）：5V电源正常时亮。

FRCE（强制，黄色）：至少有一个I/O被强制时亮。

RUN（运行方式，绿色）：CPU处于RUN状态时亮；重新启动时以2Hz的频率闪烁； HOLD（单步、断点）状态时以0.5Hz的频率闪烁。

STOP（停止方式，黄色）：CPU处于STOP、HOLD状态或重新启动时常亮。当CPU请求存储器复位时，LED以0.5Hz的频率闪烁，在复位期间以2Hz的频率闪烁。

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（2）模式选择开关

RUN （运行）位置：CPU执行、读出用户程序，但是不能修改用户程序。

STOP（停止）位置：不执行用户程序，可以读出和修改用户程序。

MRES（清除存储器）：不能保持。将模式选择开关从STOP状态扳到MRES位置，可复位存储器，使CPU回到初始状态。

复位存储器操作：通电后从STOP位置扳到MRES位置，直至“STOP”LED第二次亮起并持续大约3s，然后将其松开。然后必须在3s内将模式选择开关扳到MRES位置，“STOP” LED开始快速闪烁，表示CPU正在执行复位，现在即可松开模式选择开关。当“STOP”LED再次持续亮起时，CPU已完成存储器复位。

外部接线连接。数字量输入端子分别为前连接器X2的2～9（DI+0.0～DI+0.7）、12～19（DI+1.0～DI+1.7），前连接器X1的22～29（DI+2.0～DI+2.7）；数字量输出端子分别为前连接器X2的22～29（DO+0.0～DO+0.7）、32～39（DO+1.0～DO+1.7）；模拟量输入端子分别为前连接器X1的2～13（A0～A3通道）、14～15（A4通道，铂电阻PT100测温输入）；模拟量输出端子分别为16～19（AO0～AO1）。

S7-300的系统存储区

（1）过程映像输入/输出（I/Q）

在扫描循环开始时，CPU读取数字量输入模块的输入信号的状态，并将它们存入过程映像输入区。过程映像I的状态有常开点和常闭点，常开点与外部输入状态一致，常闭点与外部输入状态相反。常开点和常闭点在编程时可以无限次使用。

在扫描循环中，用户程序计算输出值，并将它们存入过程映像输出表。在循环扫描结束时将过程映像输出表的内容写入数字量输出模块。过程映像Q的状态有常开点和常闭点，常开点与外部输出状态一致，常闭点与外部输出状态相反。常开点和常闭点在编程时可以无限次使用。

I和Q均按位、字节、字和双字来存取，可以直接或间接访问，例如I0.0、IB0、IW0和ID0。程序编辑器自动地在操作数前面插入%，表示该地址为地址，例如%I0.0。

（2）位存储器（M）

位存储器M分为保持型和普通型，比如CPU314C-2DP有256个字节的M存储器，MB0～MB15为保持型，其余为普通型。所谓保持型，其性质是即使在STOP状态或断电情况下，其保持之前的状态不变；而普通型会全部自动复位。

在编程时，M存储器常用于存储中间计算结果的状态或其他标志信息。M存储器允许按位、字节、字和双字来存取，可以直接或间接访问。

（3）定时器（T）

梯形图逻辑指令支持256个定时器，每个定时器逻辑框提供两种输出：BI（二进制）和BCD（BCD码），都占用一个字，时间值范围是0～999。

定时器按精度可分为10ms、100ms、1s、10s；按定时方式可分为S_PULSE（脉冲S5定时器）、S_PEXT（扩展脉冲S5定时器）、S_ODT（接通延时S5定时器）、S_ODTS（保持接通延时S5定时器）、S_OFFDT（断开延时S5定时器）、—（SP）—（脉冲定时器线圈）、—（SE）—（扩展脉冲定时器线圈）、—（SD）—（接通延时定时器线圈）、—（SS）—（保持接通延时定时器线圈）、—（SA）—（断开延时定时器线圈）。

另外还有IEC定时器，个数不受限制，编程也更加灵活。