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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。

s7-300plc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ac120v/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、cpu314c-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cpu316-2dp。

c.户外型cpu：cpu 312 ifm、cpu 314 ifm、cpu 314户外型和cpu315-2dp，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

s7-300plc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

s7-300plc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cpu31×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。