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1、项目6 PLC控制三相异步电动机的正反转,【学习目标】 1.了解在STEP7编程中使用的数据类型。 2.掌握S7-300系列PLC的CPU的存储区分布以及寄存器。 3.了解STEP7中的寻址方式。 4.掌握S7-300系列PLC的用户程序结构。 5.会熟练使用STEP7 V5.3编程软件进行程序的编辑，下载程序及运行、监控、调试程序。 6.会熟练使用S7-PLCSIM仿真软件调试程序。 7.能使用S7-300 PLC基本位逻辑指令完成电动机正反转、智力抢答器等的软硬件设计和系统安装调试。 8.会编写S7-300 PLC的功能块子程序FB和功能子程序FC，并掌握在主循环程序OB1中调用功能块子程
2、序FB和功能子程序FC的方法。,6.1 相关知识 6.1.1 STEP7编程基础 1.数制 数制数的制式是人们利用符号计数的一种方法。数制有很多种，在计算机中常用的有二进制、十六进制和BCD码。 （1）二进制数 二进制数只有0和1两个符号按照逢二进一的规则计算。0和1可以用来表示开关量（或称数字量）的两种不同状态，例如触点的断开和接通，线圈的通电和断电等。如果该位为1，表示梯形图中对应的位编程元件（例如位存储器M和输出过程映像Q）的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，以后称该编程元件为1状态，或称该编程元件ON（接通）。如果该位为0，对应的编程元件的线圈和触点的状态与上述的相反，称该编
3、程元件为0状态，或称该编程元件OFF（断开）。,二进制常数用2表示，例如21111_0110_1001_0001是16位二进制常数。在编程手册和编程软件中，位编程元件的1状态和0状态常用TURE和FALSE来表示。 （2）十六进制数 十六进制的16个数字是09和AF（对应于十进制数1015），每个数字占二进制数的4位。十六进制数的运算规则为逢16进1，例如B163C3161260。 B16，W16，DW16分别用来表示十六进制字节、字和双字常数，例如W1613AF。在数字后面加“H”也可以表示十六进制数，例如W#1613AF可以表示为13AFH。 （3）BCD码 BCD码用4位二进制数表示一位
4、十进制数，例如十进制数9对应的二进制数为1001。4位二进制数共有16种组合，有6种（10101111）没有在BCD码中使用。,BCD码的最高4位二进制数用来表示符号，16位BCD码字的范围为-999999。32位BCD码双字的范围为-9 999 9999 999 999。 十进制数可以很方便地转换为BCD码，例如十进制数296对应的BCD码为W16296，或20000 0010 1001 0110。 2.数据类型 STEP 7有3种数据类型：基本数据类型、用户通过组合基本数据类型生成的复合数据类型和参数类型。 （1）基本数据类型 STEP7的基本数据类型有布尔型（BOOL）、整数型（INT）
5、、实数型（REAL）。 1）布尔型 布尔型数据为无符号数，只表示存储器各位1/0状态。,其长度可以是位、字节、字和双字。8位二进制数组成1个字节（Byte），相邻的两个字节组成一个字，两个字组成1个双字。例如，MWl00是由MB100和MB101组成的1个字，MB100为高位字节。MWl00中的M为区域标识符，W表示字，100为字的起始字节MB100的地址。字的取值范围为W160000W16FFFF；MD100是由MB100MB103组成的1个双字，MB100为高位字节，D表示双字，100为双字的起始字节MB100的地址。双字的取值范围为DW160000_0000DW16FFFF_FFFF。
6、2）整数型 整数是有符号数，整数的最高位为符号位，最高位为0时为正数，为1时为负数。整数用补码来表示，正数的补码就是它的本身，将一个正数对应的二进制数的各位求反后加l，可以得到绝对值与它相同的负数的补码。,整数型数据分为16位整数INT和32位双整数DINT。 16位整数INT取值范围为-32 76832 767。 32位双整数DINT取值范围为-2 147 483 6482 147 483 647。 3）实数型 实数（REAL）又称浮点数，ANSIIEEE标准浮点数格式如图6-1所示，共占用一个双字（32位）。最高位（第3l位）为浮点数的符号位，最高位为0时为正数，为l时为负数；8位指数占2
7、330位；因为规定尾数的整数部分总是为1，只保留了尾数的小数部分m（022位）。浮点数的表示范围为1.17549510-38 3.402 8231038。 浮点数的优点是用很小的存储空间（4B）可以表示非常大和非常小的数。PLC输入和输出的数值大多是整数（例如模拟量输入值和模拟量输出值），用浮点数来处理这些数据需要进行整数和浮点数之间的相互转换，浮点数的运算速度比整数运算的慢得多。,4）常数的表示方法 常数值可以是字节、字或双字，CPU以二进制方式存储常数，常数也可以用十进制、十六进制、ASCII码或浮点数形式来表示。 B16，W16，DW16分别用来表示十六进制字节、字和双字常数。2用来表示
8、二进制常数，例如2110ll010。 L为32位双整数常数，例如L+5。 P为地址指针常数，例如PM2.0是M2.0的地址。 S5T是16位S5时间常数，格式为S5TaDbHcMdSeMS。其中a，b，c，d，e分别是日、小时、分、秒和毫秒的数值。输入时可以省掉下划线，例如S5T4S30MS4s30ms，S5T2H15M30S2小时15分30秒。S5时间常数的取值范围为S5T0H0M0S0MSS5T2H46M30S0MS，时间增量为10ms。,C为计数器常数（BCD码），例如C250。 8位ASCII字符用单引号表示，例如ABC。 （2）用户通过组合基本数据类型生成的复合数据类型 通过组合基本
9、数据类型和复合数据类型可以生成下面的数据类型： 1）数组（ARRAY）：将一组同一类型的数据组合在一起，形成一个单元。 2）结构（STRUCT）：将一组不同类型的数据组合在一起，形成一个单元。 3）字符串（STRING）：是最多有254个字符（CHAR）的一维数组。 4）日期和时间（DATEANDTIME）：用于存储年、月、日、时、分、秒、毫秒和星期，占用8个字节，用BCD格式保存。星期天的代码为1，星期一星期六的代码为27。例如DT2004-07-15-12:30:15.200为2004年7月15日12时30分15.2秒。,5）用户定义的数据类型UDT（User-Defined Data T
10、ypes）：由用户将基本数据类型和复合数据类型组合在一起，形成的新的数据类型。 可以在数据块DB和变量声明表中定义复合数据类型。 （3）参数类型 参数类型是为在逻辑块之间传递参数的形参（Formal Parameter，形式参数）定义的数据类型： 1）TIMER（定时器）和COUNTER（计数器）：指定执行逻辑块时要使用的定时器和计数器，对应的实参（Actual Parameter，实际参数）应为定时器或计数器的编号，例如T3，C21。 2）BLOCK（块）：指定一个块用作输入和输出，参数声明决定了使用的块的类型，例如FB、FC、DB等。块参数类型的实参应为同类型的块的绝对地址编号（例如FB2
11、）或符号名（例如“Motor”）。,3）POINTER（指针）：指针指向一个变量的地址，即用地址作为实参。例如PM50.0是指向M50.0的双字地址指针。 4）ANY：用于实参的数据类型未知或实参可以使用任意数据类型的情况，占10B。,3.S7-300CPU中的存储区分布 S7-300 CPU的存储器有3个基本区域（见图6-2）。除了3个基本存储区外，S7 CPU中还有外设I/O存储区。 （1）装载存储器 装载存储器可能是CPU模块中的部分RAM、内置的EEPROM或选用的可拆卸Flash EPROM（FEPROM）卡，用于保存不包含符号地址和注释的用户程序和系统数据（组态、连接和模块参数等）
12、。有的CPU有集成的装载存储器，有的可以用微存储器卡（MMC）来扩展，CPU 31XC的用户程序只能装入插入式的MMC。 断电时数据保存在MMC存储器中，因此数据块的内容基本上被永久保留。 下载程序时，用户程序（逻辑块和数据块）被下载到CPU的装载存储器，CPU把可执行部分复制到工作存储器，符号表和注释保存在编程设备中。,（2）工作存储器 它是CPU内部的部分RAM存储器，不能扩展，用于存储CPU运行时的用户程序和数据，例如组织块、功能块、功能和数据块。为了保证程序执行的快速性和不过多地占用工作存储器，只有与程序执行有关的块被装入工作存储器。 复位CPU的存储器时，RAM中的程序被清除，FEP
13、ROM中的程序不会被清除。 （3）系统存储器 系统存储器是集成在CPU内部的RAM，不能扩展。用于存放用户程序的操作数据。主要包括： 1）过程映像输入/输出（I/Q）区 输入模块的输入端子是PLC接收输入信号的窗口。每一个输入端子与输入映像存储器的相应位相对应。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（I区）中。,每一个输出模块的端子与过程映像输出区的相应位相对应。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区（Q区）中。在循环扫描开始时将过程映像输出表的内容写入输出模块。 I和Q均可以按位、字节、字和双字来存取，例如I0.0、IB0
14、、IW0和ID0。 与直接访问I/O模块相比，访问过程映像区可以保证在整个程序周期内，信号状态始终保持一致。即使在程序执行过程中接在输入模块的外部信号状态发生了变化，过程映像区中的信号状态仍然保持不变，直到下一个循环被刷新。由于过程映像区保存在CPU的系统存储器中，访问速度比直接访问信号模块快得多。系统存储器区的组成和功能如表6-1所示。 2）内部标志位存储器区（M） 内部标志位存储器用来保存控制逻辑的中间操作状态或其他控制信息，是模拟继电器控制系统中的中间继电器。内部标志位存储器以位为单位使用，也可以按字节、字或双字来存取。,3）定时器（T）存储器 定时器存储器是模拟继电器系统中的时间继电器
15、。给定时器分配的字用于存储时间基值和时间值（0999），实际的定时时间等于时基乘以时间值。时间值可以用二进制或BCD码方式读取。 4）计数器（C）存储器 计数器用来累计其计数输入端脉冲电平由低到高（上升沿）的次数，它有三种类型：加计数器、减计数器和加减计数器。给计数器分配的字用于存储计数当前值（计数器当前所累计的脉冲个数）。计数值可以用二进制或BCD码方式读取。 5）数据块 数据块用来存放用户程序运行时所需的大量数据或变量值，分为被所有逻辑块访问的“共享”数据块（DB，简称数据块）和被功能块（FB）、系统功能块（SFB）所特定占用的“背景”数据块（DI）。,DBX是数据块中的数据位，DBB、D
16、BW和DBD分别是数据块中的数据字节、数据字和数据双字。DIX是背景数据块中的数据位，DIB、DIW和DID分别是背景数据块中的数据字节、数据字和数据双字。 6）外设I/O存储区（PI/PQ） 通过外设I/O存储区（PI和PQ），用户可以不经过过程映像输入和过程映像输出，直接访问输入模块和输出模块。不能以位（bit）为单位访问外设I/O存储区，只能以字节、字和双字为单位访问。 4.S7-300 CPU中的寄存器 （1）累加器（ACCUx） 32位累加器用于处理字节、字或双字的寄存器。S7-300有两个累加器（ACCU1和 ACCU2），ACCU1为主累加器，ACCU2为辅助累加器。可以把操作数送入累加器，并在累加器中进行运算和处理，保存在ACCU1中的运算结果可以传送到存储区。处理8位或16位数据时，数据放在累加器的低端（右对齐）。,（2）状态字寄存器（16位） 状态字（见
