1、狀態與故障顯示LED

CPU模塊面板上的LED的意義如下：

①SF（系統出錯/故障顯示，紅色）：CPU硬件故障或軟件錯誤時亮。

②BATF（電池故障，紅色）：電池電壓低或沒有電池時亮。

③DC5V（+5V電源指示，綠色）：CPU和S7-300總線的5V電源正常時亮。

④FRCE（強制，黃色）：至少有一個I/O被強制時亮。

⑤RUN（運行方式，綠色）：CPU處于RUN狀態時亮；重新啟動時以2Hz的頻率閃亮；HOLD狀態時以0.5Hz的頻率閃亮。

⑥STOP（停止方式，黃色）:CPU在STOP、HOLD狀態或重新啟動時常亮；請求存儲器復位時以0.5Hz的頻率閃亮，正在執行存儲器復位時以2Hz的頻率閃亮

⑦BUSF（總線錯誤，紅色）：PROFIBUS-DP接口硬件或軟件故障時亮，集成有DP接口的CPU才有此LED。集成有兩個DP接口的CPU有兩個對應的LED（BUS1F和BUS2F）。

2、CPU的運行模式

①CPU有4中操作模式：STOP（停機）、STARTUP（啟動）、RUN（運行）和HOLD（保持）。在所有的模式中，都可以通過MPI接口與其他設備通信。

②STOP模式：CPU模塊通電后自動進入STOP模式，在該模式不執行用戶程序，可以接收全局數據和檢查系統。

③RUN模式：執行用戶程序，刷新輸入和輸出，處理中斷和故障信息服務。

④HOLD模式：在啟動和RUN模式執行程序時遇到調試用的斷點，用戶程序的執行被掛起（暫停），定時器被凍結。

⑤STARTUP模式：啟動模式，可以用鑰匙開關或編程軟件啟動CPU。如果鑰匙開關在RUN或RUN-P位置，通電時自動進入啟動模式。

3、模式選擇開關

有的CPU的模式選擇開關（模式選擇器）是一種鑰匙開關，操作時需要插入鑰匙，用來設定CPU當前的運行方式。鑰匙拔出后，就不能改變操作方式。這樣可以防止未經授權的人員非法刪除或改變用戶程序。還可以使用多級口令來保護整個數據庫，使用戶有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改。鑰匙開關各位置的意義如下：

①RUN-P（運行-編程）位置：CPU不僅執行用戶程序，在運行時還可以通過編程軟件讀出或修改用戶程序，以及改變運行方式。在這個位置不能拔出鑰匙開關。

②RUN（運行位置）位置：CPU執行用戶程序，可以通過編程軟件讀出用戶程序，但是不能修改用戶程序，在這個位置可以取出鑰匙開關。

③STOP（停止）位置：不執行用戶程序，通過編程軟件可以讀出和修改用戶程序，在這個位置可以取出鑰匙開關。

④MRES（清除存儲器）：MRES位置不能保持，在這個位置松手時開關將自動返回STOP位置。將鑰匙開關從STOP狀態扳到MRES位置，可復位存儲器，使CPU回到初始狀態。工作存儲器、RAM裝載存儲器中的用戶程序和地址區被清除，全部存儲器位、定時器、計數器和數據塊均被刪除，即復位為零，包括有保持功能的數據。CPU檢測硬件，初始化硬件和系統程序的參數，系統參數、CPU和模塊的參數被恢復為默認設置，MPI（多點接口）的參數被保留。如果快閃存儲器卡，CPU在復位后將它里面的用戶程序和系統參數復制到工作存儲區。

復位存儲器按下述順序操作：

plc

通電后將鑰匙開關從STOP位置扳到MRES位置，STOP LED熄滅1s，再熄滅1s后保持亮。放開開關，使它回到STOP位置，然后又回到MRES，STOP LED以2Hz的頻率至少閃動3s，表示正在執行復位，最后STOP LED一直亮，可松開模式開關。

存儲器卡被取掉或插入時，CPU發出系統復位請求，STOP LED以0.5Hz的頻率閃動。此時應將模式選擇開關扳到MRES位置，執行復位操作。

4、微存儲器卡

Flash EPROM為存儲卡（MMC）用于在斷電時保存用戶程序和某些數據，它可以擴展CPU的存儲器容量，也可以將有些CPU的操作系統保存在MMC中，這對于操作系統的升級是非常方便的。MMC用作裝載存儲器或便攜式保存媒體。MMC的讀寫直接在CPU內進行，不需要專用的編程器。由于CPU 31xC沒有安裝集成的裝載存儲器，在使用CPU時必須插入MMC，CPU與MMC是分開訂貨的。

如果在寫訪問過程中拆下SIMATIC微存儲卡，卡中的數據會被破壞。在這種情況下，必須將MMC插入CPU中并刪除它，或在CPU中格式化存儲卡。只有在斷電狀態或CPU處于STOP狀態時，才能取下存儲卡。

5、通信接口

所有的CPU模塊都有一個多點接口MPI，有的CPU模塊有一個MPI和一個PROFIBUS-DP接口、有的CPU模塊有一個MPI/DP接口和一個DP接口。

MPI用于PLC與其他

西門子plc

、PG/PC(編程器或個人計算機).OP(操作員接口)通過MPI網絡的通信。CPU通過MPI接口或PROFIBUS-DP接口在網絡上自動地廣播它設置的總線參數(即波特率)，PLC可以自動地“掛到”MPI網絡上。

PROFIBUS-DP的傳輸速率較高12Mbit/s，用它與其他西門子帶DP接口的PLC、PG/PC、OP和其他DP主站和從站的通信。

6、電池盒

電池盒是安裝鋰電池的盒子，在PLC斷電時，鋰電池用來**實時鐘的正常運行，并可以在RAM中保存用戶程序和更多的數據，保存的時間為1年，有的低端CPU(例如312IFM與313)因為沒有實時鐘，沒有配備鋰電池。

7、電源接線端子

電源模塊的L1、N端子接AC220V電源，電源模塊的接地端子和M端子一般用短路片短接后接地，機架的導軌也應接地。

電源模塊上的L+和M端子分別是DC4V輸出電壓的正極和負極。用專用的電源連接器或導線連接電源模塊和CPU模塊的L+和M端子。

8、實時鐘與運行時間計數器

CPU 312 IFM與CPU313因為沒有鋰電池，只有軟件實時鐘，PLC斷電時停止計時，恢復供電后從斷電瞬時的時刻開始計時，有后備鋰電池的CPU有硬件實時鐘、可以在PLC電源斷電時繼續運行，運行小時計數器的計數范圍為O-32767h

由于梯形圖是一種程序表示的形式，并非由硬件構成的控制電路，因此在畫梯形圖時，應注意和普通控制電路的不同之處，

plc

編程時應該遵循以下基本原則：

(1)外部輸入/輸出

繼電器

、內部繼電器、定時器、計數器等軟器件的邏輯觸點可以多次重復使用，*用復雜的程序結構來減少觸點的使用次數。

(2)梯形圖的每一行都是從左母線開始，線圈接在較右邊。觸點不能放在線圈的右邊，而在繼電

接觸器

控制電路中，觸點可以加在線圈的右邊，這在PLC的梯形圖中是不允許的。如圖1 (a)表示。從圖中不難看出編程者的意圖是，當觸點0.00、0.01、0.02都閉合時，線圈10.00被驅動得電。但在梯形圖中由于觸點不能與右母線相連，因此將圖1 (a)轉換成圖1 (b)所示格式，既滿足了程序的上述功能，又符合梯形圖的編程規則。

圖1    線圈未與右母線（或觸點與右母線）相連情況的轉換     (a)不符合編程規格的梯形圖；(b)符合編程規格的梯形圖     (3)線圈不能直接與左母線相連。由圖2 (a)不難看出編程者的意圖是，使程序一運行10.00、10.01線圈即被驅動。要達到這樣的目的，可以使用一個程序中未被調用的內部繼電器（如200.00）的常閉觸點或者特殊繼電器25*（常通繼電器）的常開觸點來驅動它們，既滿足了編程者的功能要求，又不違背梯形圖編程規則，如圖2 (b)所示。     (4)同一編號的線圈在同一個主程序中連續使用兩次稱為同名雙線圈輸出。同名雙線圈輸出容易引起輸出結果的不確定，編制程序時應盡量避免同名雙線圈輸出的情況，如何避免同名雙線圈輸出可以參考圖3所示的方案。

圖1    線圈未與右母線（或觸點與右母線）相連情況的轉換     (a)不符合編程規格的梯形圖；(b)符合編程規格的梯形圖     (3)線圈不能直接與左母線相連。由圖2 (a)不難看出編程者的意圖是，使程序一運行10.00、10.01線圈即被驅動。要達到這樣的目的，可以使用一個程序中未被調用的內部繼電器（如200.00）的常閉觸點或者特殊繼電器25*（常通繼電器）的常開觸點來驅動它們，既滿足了編程者的功能要求，又不違背梯形圖編程規則，如圖2 (b)所示。     (4)同一編號的線圈在同一個主程序中連續使用兩次稱為同名雙線圈輸出。同名雙線圈輸出容易引起輸出結果的不確定，編制程序時應盡量避免同名雙線圈輸出的情況，如何避免同名雙線圈輸出可以參考圖3所示的方案。

圖1    線圈未與右母線（或觸點與右母線）相連情況的轉換

(a)不符合編程規格的梯形圖；(b)符合編程規格的梯形圖

(3)線圈不能直接與左母線相連。由圖2 (a)不難看出編程者的意圖是，使程序一運行10.00、10.01線圈即被驅動。要達到這樣的目的，可以使用一個程序中未被調用的內部繼電器（如200.00）的常閉觸點或者特殊繼電器25*（常通繼電器）的常開觸點來驅動它們，既滿足了編程者的功能要求，又不違背梯形圖編程規則，如圖2 (b)所示。

(4)同一編號的線圈在同一個主程序中連續使用兩次稱為同名雙線圈輸出。同名雙線圈輸出容易引起輸出結果的不確定，編制程序時應盡量避免同名雙線圈輸出的情況，如何避免同名雙線圈輸出可以參考圖3所示的方案。

圖2    線圈直接與左母線相連情況的轉換     (a)不符合編程規格的梯形圖；(b)符合編程規格的梯形圖

圖2    線圈直接與左母線相連情況的轉換     (a)不符合編程規格的梯形圖；(b)符合編程規格的梯形圖

圖2    線圈直接與左母線相連情況的轉換

(a)不符合編程規格的梯形圖；(b)符合編程規格的梯形圖

圖3    同名雙線圈輸出及其解決方案     (a)原梯形圖；(b)運行效果；     在梯形圖程序中一般應盡量避免同名雙線圈輸出，因為這樣會造成輸出結果的不確定，如圖 (a)所示為同名雙線圈輸出梯形圖。在編程語法上，該梯形圖并不違反規定，但在實際運行過程中，其結果有時會和編程者的期望大相徑庭。不難看出(a)圖中編程者的意圖是，當支路1中的觸點0.00、0.01都閉合時、或支路2中的觸點0.02、0.03都閉合時、或兩條支路中的所有觸點都閉合時，線圈10.00都能被驅動。但在實際執行中，當觸點支路1中的觸點0.00、0.01閉合，而支路2中的觸點0.02、0.03斷開時，線圈10.00并不得電，結果如圖 (b)所示。這是因為PLC采用循環掃描的處理方式。在輸入采樣后，*處理器對梯形圖自上而下進行運算。在運算*一階電路時，線圈10.00是被驅動得電的，但運算到*二階電路時，線圈10.00因觸點0.02、0.03斷開而不被驅動。在I/O刷新時，以最后的運算結果為準進行輸出，因而此時的線圈10.00是失電狀態的。     (5)梯形圖程序必須符合順序執行的原則，即從左到右，從上到下地順序執行，如不符合順序執行原則的梯形圖程序是無法輸入編程軟件的。如圖4 (a)所示的橋式結構的梯形圖，不難看出程序設計者的意圖是，當支路l的所有觸點均閉合、或支路2的所有觸點均閉合、或支路3的所有觸點均閉合、或支路4的所有觸點均閉合時，線圈10.00被驅動得電。但此類梯形圖由于不符合編程規則而無法輸入編程軟件或手持編程器，應將圖4(a)轉換成圖4 (b)所示，才能利用編程軟件或手持編程器寫入PLC存儲器中。

圖3    同名雙線圈輸出及其解決方案     (a)原梯形圖；(b)運行效果；     在梯形圖程序中一般應盡量避免同名雙線圈輸出，因為這樣會造成輸出結果的不確定，如圖 (a)所示為同名雙線圈輸出梯形圖。在編程語法上，該梯形圖并不違反規定，但在實際運行過程中，其結果有時會和編程者的期望大相徑庭。不難看出(a)圖中編程者的意圖是，當支路1中的觸點0.00、0.01都閉合時、或支路2中的觸點0.02、0.03都閉合時、或兩條支路中的所有觸點都閉合時，線圈10.00都能被驅動。但在實際執行中，當觸點支路1中的觸點0.00、0.01閉合，而支路2中的觸點0.02、0.03斷開時，線圈10.00并不得電，結果如圖 (b)所示。這是因為PLC采用循環掃描的處理方式。在輸入采樣后，*處理器對梯形圖自上而下進行運算。在運算*一階電路時，線圈10.00是被驅動得電的，但運算到*二階電路時，線圈10.00因觸點0.02、0.03斷開而不被驅動。在I/O刷新時，以最后的運算結果為準進行輸出，因而此時的線圈10.00是失電狀態的。     (5)梯形圖程序必須符合順序執行的原則，即從左到右，從上到下地順序執行，如不符合順序執行原則的梯形圖程序是無法輸入編程軟件的。如圖4 (a)所示的橋式結構的梯形圖，不難看出程序設計者的意圖是，當支路l的所有觸點均閉合、或支路2的所有觸點均閉合、或支路3的所有觸點均閉合、或支路4的所有觸點均閉合時，線圈10.00被驅動得電。但此類梯形圖由于不符合編程規則而無法輸入編程軟件或手持編程器，應將圖4(a)轉換成圖4 (b)所示，才能利用編程軟件或手持編程器寫入PLC存儲器中。

圖3    同名雙線圈輸出及其解決方案

(a)原梯形圖；(b)運行效果；

在梯形圖程序中一般應盡量避免同名雙線圈輸出，因為這樣會造成輸出結果的不確定，如圖 (a)所示為同名雙線圈輸出梯形圖。在編程語法上，該梯形圖并不違反規定，但在實際運行過程中，其結果有時會和編程者的期望大相徑庭。不難看出(a)圖中編程者的意圖是，當支路1中的觸點0.00、0.01都閉合時、或支路2中的觸點0.02、0.03都閉合時、或兩條支路中的所有觸點都閉合時，線圈10.00都能被驅動。但在實際執行中，當觸點支路1中的觸點0.00、0.01閉合，而支路2中的觸點0.02、0.03斷開時，線圈10.00并不得電，結果如圖 (b)所示。這是因為PLC采用循環掃描的處理方式。在輸入采樣后，*處理器對梯形圖自上而下進行運算。在運算*一階電路時，線圈10.00是被驅動得電的，但運算到*二階電路時，線圈10.00因觸點0.02、0.03斷開而不被驅動。在I/O刷新時，以最后的運算結果為準進行輸出，因而此時的線圈10.00是失電狀態的。

(5)梯形圖程序必須符合順序執行的原則，即從左到右，從上到下地順序執行，如不符合順序執行原則的梯形圖程序是無法輸入編程軟件的。如圖4 (a)所示的橋式結構的梯形圖，不難看出程序設計者的意圖是，當支路l的所有觸點均閉合、或支路2的所有觸點均閉合、或支路3的所有觸點均閉合、或支路4的所有觸點均閉合時，線圈10.00被驅動得電。但此類梯形圖由于不符合編程規則而無法輸入編程軟件或手持編程器，應將圖4(a)轉換成圖4 (b)所示，才能利用編程軟件或手持編程器寫入PLC存儲器中。

在PID整定窗口設置采樣時間為0.3s，預調節之前PID的增益為0.3，積分時間為3s，微分時間為0s。單擊采樣時間右邊的“Start”按鈕，啟動測量。用右上角的選擇框設置調節模式為“預調節”。用I0.0使設定值從0跳變到70%，立即單擊“調節模式”區的“Start”按鈕，啟動預調節。下圖左邊是預調節的曲線，紅色的是PID的輸出值Output，PV是過程變量，SP為階躍設定值。預調節成功地完成后，下面的狀態欄出現“系統已調節”的信息。

在PID整定窗口設置采樣時間為0.3s，預調節之前PID的增益為0.3，積分時間為3s，微分時間為0s。

單擊采樣時間右邊的“Start”按鈕，啟動測量。用右上角的選擇框設置調節模式為“預調節”。用I0.0使設定值從0跳變到70%，立即單擊“調節模式”區的“Start”按鈕，啟動預調節。

下圖左邊是預調節的曲線，紅色的是PID的輸出值Output，PV是過程變量，SP為階躍設定值。預調節成功地完成后，下面的狀態欄出現“系統已調節”的信息。

過程變量和設定值曲線基本上重合后，將調節模式修改為“精確調節”。單擊“調節模式”區的“Start”按鈕，啟動精確調節。經過一段時間后，紅色的PID輸出曲線以方波波形變換，通過自動控制PID輸出的幅值和頻率，**過程變量曲線在設定值水平線上下一定范圍內波動。PID輸出曲線經過若干次正、負跳變后，精確調節結束，下面的狀態欄出現“系統已調節”的信息。精確調節成功完成后，單擊PID調試窗口下面的“上傳PID參數”按鈕，將CPU中的PID參數上傳到離線的項目中。單擊“轉到PID參數”按鈕，切換到組態窗口PID參數頁面，可以看到精確調節后CPU中得到的優化的PID參數。為了觀察優化后的參數的控制效果，切換到PID調節窗口。令I0.0為FALSE，過程值下降到0以后，令I0.0為TRUE，使設定值由0跳變到70%，過程變量的響應曲線如下圖所示。由圖可知優化的PID參數的控制效果是比較理想的。

過程變量和設定值曲線基本上重合后，將調節模式修改為“精確調節”。單擊“調節模式”區的“Start”按鈕，啟動精確調節。經過一段時間后，紅色的PID輸出曲線以方波波形變換，通過自動控制PID輸出的幅值和頻率，**過程變量曲線在設定值水平線上下一定范圍內波動。PID輸出曲線經過若干次正、負跳變后，精確調節結束，下面的狀態欄出現“系統已調節”的信息。精確調節成功完成后，單擊PID調試窗口下面的“上傳PID參數”按鈕，將CPU中的PID參數上傳到離線的項目中。單擊“轉到PID參數”按鈕，切換到組態窗口PID參數頁面，可以看到精確調節后CPU中得到的優化的PID參數。為了觀察優化后的參數的控制效果，切換到PID調節窗口。令I0.0為FALSE，過程值下降到0以后，令I0.0為TRUE，使設定值由0跳變到70%，過程變量的響應曲線如下圖所示。由圖可知優化的PID參數的控制效果是比較理想的。

過程變量和設定值曲線基本上重合后，將調節模式修改為“精確調節”。單擊“調節模式”區的“Start”按鈕，啟動精確調節。經過一段時間后，紅色的PID輸出曲線以方波波形變換，通過自動控制PID輸出的幅值和頻率，**過程變量曲線在設定值水平線上下一定范圍內波動。PID輸出曲線經過若干次正、負跳變后，精確調節結束，下面的狀態欄出現“系統已調節”的信息。

精確調節成功完成后，單擊PID調試窗口下面的“上傳PID參數”按鈕，將CPU中的PID參數上傳到離線的項目中。單擊“轉到PID參數”按鈕，切換到組態窗口PID參數頁面，可以看到精確調節后CPU中得到的優化的PID參數。

為了觀察優化后的參數的控制效果，切換到PID調節窗口。令I0.0為FALSE，過程值下降到0以后，令I0.0為TRUE，使設定值由0跳變到70%，過程變量的響應曲線如下圖所示。由圖可知優化的PID參數的控制效果是比較理想的。

  STEP 7中有梯形圖、語句表和功能塊圖3種基本編程語言，可以相互轉換。通過安裝軟件包，還有其他的編程語言，以下簡要介紹。

(1)順序功能圖(SFC)

STEP 7中為S7 Graph，它不是STEP 7的標準配置，需要安裝軟件包，S7 Graph是針對順序控制系統進行編程的圖形編程語言，特別適合順序控制程序編寫。

(2)梯形圖(LAD)

梯形圖直觀易懂，適合于數字量邏輯控制。“能流”(Power flow)與程序執行的方向。梯形圖適合于熟悉繼電器電路的人員使用。設計復雜的觸點電路時較好用梯形圖。其應用較為廣泛。

(3)語句表(STL)

語句表功能比梯形圖或功能塊圖的功能強。語句表可供喜歡用匯編語言編程的用戶使用。語句表輸入快，可以在每條語句后面加上注釋。設計高級應用程序時建議使用語句表。

(4)功能塊圖(FBD)

“LOGO!”系列微型plc使用功能塊圖編程。功能塊圖適合于熟悉數字電路的人員使用。

(5)結構文本(ST)

STEP 7的S7 SCL（結構化控制語言）符合EN61131-3標準。SCL適合于復雜的公式計算、復雜的計算任務和較優化算法或管理大量的數據等。S7 SCL編程語言適合于熟悉高級編程語言（例如PASCAL或C語言）的人員使用。它不是STEP 7的標準配置，需要安裝軟件包。

(6) S7 HiGraph編程語言

圖形編程語言S7 HiGraph屬于可選軟件包，它用狀態圖（Stategraphs）來描述異步、非順序過程的編程語言。HiGraph適合于異步非順序過程的編程。

(7) S7 CFC編程語言

可選軟件包CFC（Continuous Function Chart，連續功能圖）用圖形方式連接程序庫中以塊的形式提供的各種功能。CFC適合于連續過程控制的編程。它不是STEP 7的標準配置，需要安裝軟件包。

在STEP 7編程軟件中，如果程序塊沒有錯誤，并且被正確地劃分為網絡，在梯形圖、功能塊圖和語句表之間可以轉換。如果部分網絡不能轉換，則用語句表表示。

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