PROFIBUS-DP组态实例

《可编程控制器应用技术》第5、7、8章

2 基本指令 （1）接点指令

接点指令的梯形图符号及参数说明见表4.15。 表4.15 接点指令及参数

下面对表4.15中的各指令进行说明。其中常开触点和常闭触点指令不再进一步详细说明；而下文介绍的“与”、“与非”、“或”、“或非”指令则没有在表4.15中说明。 ①“与”（A）、“与非”（AN）

A：“与”指令适用于单个常开触点串联，完成逻辑“与”运算。 AN：“与非”指令适用于单个常闭触点串联，完成逻辑“与非”运算。

图4.2.8 “与”（A）、“与非”（AN）指令

由图4.2.8可知，触点串联指令也用于串联逻辑行的开始。CPU对逻辑行开始第1条语句如I1.0的扫描称为首次扫描。首次扫描的结果（I1.0的状态）被直接保存在RLO(逻辑操作结果位)中；在下一条语句，扫描触点Q5.3的状态，并将这次扫描的结果和RLO中保存的上一次结果相“与”产生的结果，再存入RLO中，如此依次进行。在逻辑串结束处的RLO可作进一步处理。如赋值给Q4.2(=Q4.2). ②“或”（O）、“或非”（ON）

O：“或”指令适用于单个常开触点并联，完成逻辑“或”的运算。 ON：“或非”指令适用于单个常闭触点并联，完成逻辑“或非”运算。

图4.2.9 “或”（O）、“或非”（ON）指令

由图4.2.9可知，触点并联指令也用于一个并联逻辑行的开始。CPU对逻辑行开始第1条语句如I4.0的扫描称为首次扫描。首次扫描的结果（I4.0的状态）被直接保存在RLO（逻辑操作结果位）中，并和下一条语句的扫描结果相“或”，产生新的结果再存入RLO中，如此一次进行。在逻辑串结束处的RLO可用作进一步处理，如赋值给Q8.0（＝Q8.0）. 此外，还有“异或”（X）、“异或非”（XN）、嵌套指令等等。 ③输出线圈

输出线圈指令即逻辑串输出指令，又称赋值指令，该指令把RLO中的置赋给指定的位地址，当RLO变化时，相应位地址信号状态也变化。位地址可以是表4.14中所列存储区的各种位。输出指令通过把首次检测位（FC）置0，来结束一个逻辑串。当FC位为0时，表明程序中的下一条指令是一个新逻辑串的第一条指令，CPU对其进行首次扫描操作，这一点在梯形图中显示得更清楚。在LAD中，只能将输出指令放在触点电路的最右端，不能

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将输出指令单独放在一个空网络中。图4.2.10是两个应用举例。

图4.2.10 输出指令的应用

④中间输出

图4.2.12 中间输出指令

如图4.2.12所示，中间输出指令被安置在逻辑串中间，用于将其前面的位逻辑操作结果（即本位置的RLO值）保存到指定地址，所以有时也称为“连接器”或“中间赋值元件”。它和其他元件串联时，“连接器”指令和触点一样插入。连接器不能直接连接母线，也不能放在逻辑串的结尾或分支结尾处。 置位指令、复位指令

置位/复位指令也是一种输出指令。使用置位指令时，如果RLO＝1，则指定的地址被置为1，而且一直保持，直到被复位为0。使用复位指令时，如果RLO=1，则指定的地址被复位为0，而且一直保持，直到被置位为1，如图4.2.11.

图4.2.11 置位/复位指令

图4.2.11(a)中，一旦I1.0闭合，即使它又断开，线圈Q4.0一直保持接通状态；只有当I2.0闭合（即使它又断开），才能使线圈Q4.0断开。波形图如图4.2.11(b)所示。 ④ 触发器指令

触发器有置位复位触发器（SR触发器）和复位置位触发器（RS触发器）两种，对它们的说明如表4.16所示。这两种触发器指令均可实现对指定位地址的置位或复位。触发器可以用在逻辑串最右端，结束一个逻辑串；也可用在逻辑串中，当作一个特殊触点，影响右边的逻辑操作结果。触发器的工作原理较简单，表4.16作了详细的描述。 表4.16 触发器指令和参数 ⑤ 边沿检测指令

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当信号状态变化时就产生跳变沿：从0变到1时，产生一个上升沿（也称正跳沿）；从1变到0时，产生一个下降沿（也称负跳变）。跳变沿检测的方法是：在每个扫描周期（OB1循环扫描一周），把当前信号状态和它在前一个扫描周期的状态相比较，若不同，则表明有一个跳变沿。因此，前一个周期里的信号状态必须被存储，以便能和新的信号状态相比较。 S7-300/400PLC有两种边沿检测指令：一种是对逻辑串操作结果RLO的跳变沿检测的指令；另一种是对单个触点跳变沿检测的指令。对它们的说明如表4.17所示。 表4.17 边沿检测指令

图4.2.13是RLO跳变沿检测指令的应用及时序图。

图4.2.13 RLO跳变沿检测

LAD（a）程序行要检测的是逻辑串I1.0、I1.1的运算结果的跳变边沿，即图中①点处的RLO的边沿变化情况，同时用M1.0来存储RLO①的状态。程序的工作过程如时序图：当程序运行到图中a点时，当前RLO值是1，而上次RLO值（存放在M1.0中）是0，于是FP指令判断到一个RLO的正跳沿，就将②点处的M1.0置1，并且输出给M8.0；当程序经过1个扫描周期，运行到波形图中b点时，当前RLO值和前一个RLO值均为1，相同（RLO在相邻两个扫描周期中相同，可全为1或0），那么FP指令将②点处M1.0置0，并输出给M8.0。这样M8.0为1的时间仅一个周期。图中虚线箭头指的是两个相邻扫描周期RLO的比较。

对RLO下降沿的检测，读者可自行分析c点、d点时的情况，FN指令检测到一个RLO①的负跳沿时将M8.1置1，M8.1为1的时间也是一个周期。

图4.2.13是单个触点跳变沿检测指令的应用及时序图。

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图4.2.14 单个触点跳变沿检测

LAD（a）为正跳沿检测指令（POS方块）的使用。被检测触点放在位地址1即图中I1.1，被检测触点状态存放在位地址2即M1.0。当允许端I1.0为1，即允许检测时，CPU将I1.1当前状态与存在M1.0中上次I1.1状态相比较，对于正跳沿检测，若当前为1，上次为0，表明有正跳沿产生，则输出Q和M8.0被置1，其他情况下，输出Q与M8.0被清0。

对于负跳沿检测（NEG方块）指令的使用，读者可按上述方法同样分析。

由于不可能在相邻的两个扫描周期中连续检测到正跳沿（或负跳沿），所以输出Q只可能在一个扫描周期中保持为1，被称为单稳输出。由于输出M8.0、M8.1也只是一个脉冲（宽度为一个扫描周期），也可将其视为脉冲输出。 在梯形图中，跳变沿检测方块和RS触发方块均可被看做是一个特殊触点，方块的Q为1即触点闭合，Q为0即触点断开。

⑥ 对RLO的直接操作指令

可用表4.18中的指令来直接改变逻辑操作结果位RLO的状态。 表4.18 对RLO的直接操作指令

如图4.2.15中LAD（1），设I0.0与I0.1均为闭合，则RLO中应为1，但经NOT指令后，RLO中变为0，所以Q8.0为0（断电）。

又如LAD(2)，SAVE指令将当前RLO状态存入，然后通过检测BR位来检查保存的RLO。

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图4.2.15 对RLO的直接操作指令 (2)定时器指令及其应用

S7-300/400PLC提供了多种型式的定时器，如表4.19和4.20所示。不同类型定时器的编号是统一的，如CPU314为T0~T127（共128个），究竟它属于哪种定时器类型由对它所用的指令决定。

所有定时器都可以用简单的位指令启动，这时定时器就像时间继电器一样，有线圈、有按时间动作的触点及时间设定值。下面介绍各种定时器的功能及使用方法。

①脉冲定时器（SP）

这是一种产生一个“长度脉冲”，即接通一定时间的定时器，其工作过程如图4.2.16所示。

图4.2.16 启动脉冲定时器的使用

图中当I0.0闭合（RLO有正跳沿），SP定时器T4启动并运行，T4触点立即动作，T4常开触点闭合，只要I0.0保持闭合，T4继续运行，T4常开触点保持闭合。当定时时间到（图中为3s），T4常开触点断开。所以只要I0.0维持足够长的时间（超过设定时间）及无复位信号（I0.1未接通）两个条件成立，定时器就能接通一固定时间（所设定时间）。 ②延时脉冲定时器（SE）

延时脉冲定时器的工作原理如图4.2.17所示。

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图4.2.17 启动延时脉冲定时器的使用

图中当I0.0闭合（RLO有正跳沿），SE定时器T4启动运行，T4触点立即动作，其常开触点闭合，此时即使I0.0断开，T4仍将继续运行，T4常开触点也一直保持闭合直至所设定的时间。只要I0.0不在设定时间内反复短时通断，T4均可设定长时间的接通。如果出现I0.0短时反复通断，导致T4的反复响应，会使总接通时间大于设定时间（图中t>3s处）。I0.1闭合，启动复位信号，定时器T4立即复位（停止运行）。

③ 启动延时接通定时器（SD）

控制中，有些控制动作要比输入信号滞后一段时间开始，但和输入信号一起停止，为了满足这样的要求，可采用启动延时接通定时器，其工作过程如图4.2.18所示。

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图4.2.18 启动延时接通定时器的使用

图中，当I0.0闭合（RLO有正跳沿），SD定时器T4启动运行，当设定的延时时间3s到后，T4触点动作，T4的常开触点闭合，直至I0.0断开，T4运行随之停止，T4常开触点断开。I0.0闭合时间小于定时器T4设定延时时间，T4触点不会动作。I0.1闭合，启动复位信号，定时器T4立即复位（停止运行）。

④ 启动保持型延时接通定时器（SS）

如果希望输入信号接通后（接通短时即断开，或持续接通），在设定延迟时间后才有输出，就需要用启动保持型延时接通定时器。其工作过程如图4.2.19。

图中当I0.0闭合一下或闭合较长时间（RLO有正跳沿），SS定时器T4启动运行，当设定的延时时间3s到后，T4线圈得电，T4常开触点就闭合，此后一直闭合，直至I0.1闭合，复位指令使T4复位。只有复位指令才能令动作了的SS定时器复位，因此使用SS定时器必须编写复位指令（R），其他定时方式可根据需要而定，不为必须。

在设定延时时间内，如果I0.0反复通断，会影响定时器触点延迟接通时间。

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图4.2.19 启动保持型延时接通定时器的使用 ⑤ 启动延时断开定时器（SF）

启动延时断开定时器是为了满足输入信号断开，而控制动作要滞后一定时间才停止的操作要求而设计的。其工作过程如图4.2.20所示。

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图4.2.20 启动延时断开定时器的使用

图中I0.0闭合，SF定时器T4启动，其触点立即动作，常开触点T4立即闭合。当I0.0断开（RLO有负跳沿）时开始计时，在定时的延时时间未到之前，其触点不会动作，常开触点T4不会断开。当延时时间到，常开触点T4才会断开。在延时时间内I0.1闭合，复位信号可令T4立即复位，常开触点立即断开。不在定时延时时间内，复位（R）信号对SF定时器不起作用。

在I0.0断开的时刻，如果存在复位信号，则SF定时器立即复位。 例：用定时器方块构建占空比可调的脉冲发生器，如图4.2.21所示。

用I0.0启动脉冲发生器工作，Q4.0为脉冲输出。定时器T21（S_OFFDT方块）设置Q4.0为1的时间（3s），定时器T22 (S_ODT方块)设置Q4.0为0的时间（2s）。

图4.2.21 脉冲发生器程序 （3）计数器指令及应用

在生产过程中常常要对现场事物发生的次数进行记录并据此发出控制命令，计数器就是为了完成这一功能而开发的，计数器指令、梯形图及指令参数如表4.22~表4.24所示。 表4.22 计数器指令 表4.23 计数器的梯形图 表4.24 计数器指令参数 下面以减计数器为例说明计数器梯形图指令的用法。

如图4.2.22所示，当输入I0.1从0跳变为1时，CPU将装入累加器1中的计数初值（此处为BCD数值127）置入指定的计数器C20中。计数器一般是正跳沿计数。当输入I0.3由0跳变到1，每一个正跳沿使计数器C20的计数值减1（减计数），若I0.3没有正跳沿，计数器C20的计数值保持不变。当I0.3正跳变127次，计数器C20中的计数值减为0。计数值为0后，I0.3再有正跳沿，计数值0也不会再变。计数器C20的计数值若不等于0，则C20输出状态为1，Q4.0也为1；当计数值等于0时，C20输出状态亦为0，Q4.0为0。输入I0.4若为1，计数器立即被复位，计数值复位为0，C20输出状态为0。

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图4.2.22 减计数器的使用

可逆计数器的方块图指令使用如图4.2.23所示。图中当S（置位）输入端的I0.1从0跳变到1时，计数器就设定为PV端输入的值，PV输入端可用BCD码指定设定值，也可用存储BCD数的单元指定设定值，本图中指定BCD数为5。当CU（加计数）输入端I0.2从0变到1时，计数器的当前值加1（最大999）。当CD（减计数）输入端I0.3从0变到1时，计数器的当前值减1（最小为0）。如果两个计数输入端都有正跳沿，则加、减操作都执行，计数保持不变。当计数值大于0时输出Q上的信号状态为1；当计数值等于0时，Q上的信号为0，图中Q4.0也相应为1或0。输出端CV和CV_BCD分别输出计数器当前的二进制计数值和BCD计数值，图中MW10存当前二进制计数值，MW12存当前BCD计数值。当R（复位）输入端的I0.4为1，计数器的值置为0，计数器不能计数，也不能置位。

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..I0.2CUI0.3I0.1CDSC#5I0.45μ?±°?ê?y?μMW10MW1243210PVRQ4.0..

图4.2.23 可逆计数器的使用

除以上介绍的这些基本指令外，S7-300/400PLC还有整数算术运算指令、浮点算术运算指令、比较指令、赋值和转换指令、字逻辑指令、移位和循环指令、数据块指令、跳转指令、状态位指令、程序控制指令以及大量的系统块、功能块等，限于篇幅，这里不一一介绍，读者可查阅相关编程手册。

此外，S7-300/400PLC的编程还用到块的概念，有组织块、功能块、数据块等，对块的介绍本书

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5 建立一个S7-300硬件组态实例

（1） 双击SIMATIC Manager图标，打开STEP-7的主画面

（2） 双击FILE/NEW，按照图例输入文件名称（如TEST）和文件夹地址，然后点击OK；系统将自动生成TEST项目，如图8.4.20所示

图8.4.20 生成项目时的界面

（3） 点亮TEST项目名称，点击右键，选中Insert new object, 点击SIMATIC 300 STATION，将生成一个S7-300的项目，如图8.4.21所示

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图8.4.21 开始组态S7-300时的界面

（4） TEST左边的“+”分支标志，选中SIMATIC 300（1），然后选中Hardware,并双击或右键点击OPEN OBJECT，硬件组态画面即打开。如图8.4.22所示

图8.4.22 开始组态时的画面

（5） 双击SIMATIC 300/RACK-300。然后将Rail 键入到左边空白处，生成空机架，如图8.4.23所示

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图8.4.23 建立硬件机架

（6） 双击PS-300，选中PS 307 2A（其他容量也可），将其键入机架RACK的第一个SLOT，如图8.4.24所示

图8.4.24 加入电源模块

（7）双击CPU-300，双击CPU315-2DP，点击6ES7 315-2AF03-0AB0，选中V1.2,将其拖至机架RACK的第2个SLOT；一个组态PROFIBUS-DP的窗口将弹出，在ADDRESS中选择分配DP地址默认值2，此时界面如图8.4.25所示。

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图8.4.25 加入CPU模块

（8）点击SUBNET的NEW按钮，生成一个PROFIBUS NET的窗口。点击NETWORK SETTING页面，这时可以在这里设置PROFIBUS参数，包括速率、协议类型等。如图8.4.26

图8.4.26 设置PROFIBUS网络参数

（9）点击确定，即可生成一个PROFIBUS-DP网络，如图8.4.27所示

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图8.4.27 建立PROFIBUS网络

（10）增加ET200M，点击PROFIBUS DP/点开ET200M/选中IM153-1（注意，这里选的是6ES7 153-1AA03-0XB0），将其键入PROFIBUS（1）：DP master system(1) 上；立即弹出IM153-1通讯卡设置画面；DP地址可以改动，默认值为1，点击确定。如图8.4.28所示

图8.4.28 增加ET200M

（11）点开IM153-1，在该目录下点开DI300，选中SM321 DI16*DC24V模块，将其键入左下方的第4槽，一个DI模块组态完成，系统将自动为模块的通道分配I/O地址（此处为I0.0~I1.7）,如图8.4.29所示

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图8.4.29 增加SM321模块

(12) 按照上述步骤组态DO模块（6ES7 322-1BH010AA0），系统同样将为分配地址（Q0.0~Q1.7），如图8.4.30所示

图8.4.30 增加SM322模块

(13) 按照上述方法组态AI模拟量模块（6ES7 331 7KF01-0AB0），然后双击该模块，弹出该模块属性画面，点击Measuring栏，为每一个通道定义信号类型，将0-1通道定义为两线制4~20mA,2-3通道为内部补偿K型热电偶信号（TI-C K）。最后点击OK，完成AI模块组态，系统将为每个通道分配地址，此处第一通道为PIW256、PIW258。如图8.4.31所示

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图8.4.30 增加AI模拟量模块

（14）点击“save and complice”键，存盘并编译硬件组态，完成硬件组态工作。然后检查组态，点击STATION/Consistency check,如果弹出NO ERROR窗口，则表示没有错误产生。如图8.4.31所示。

图8.4.31 组态成的PROFIBUS网络

（15） 下载程序到CPU ① 建立在线连接

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接通PS307的开关，CPU上的DC5V指示灯亮；同时将操作模式开关转到STOP位置。

② 复位CPU

将操作模式开关转到MRES位置，最少保持3秒，直至红色的STOP灯开始慢闪；放开操作模式开关，并且最多在3秒之内将操作模式开关再次转到MRES位置，当STOP灯快闪时，CPU被复位。

③ 下载程序到CPU

启动SIMATIC Manager,打开项目窗口，如TEST,在菜单命令View中选择离线（Offline）；在菜单命令PLC中选择下载命令（Download）,也可以用鼠标右键在弹出的下拉菜单中选择下载命令（Download）,单击“OK”按钮确认，将编程设备上Blocks中的各种快下载到CPU中；也可以下载单个块到PLC的CPU中，但是要注意下载顺序：首先是子程序块，然后是更高一级的块，最后是OB1。如果下载块的顺序不对，CPU将进入STOP模式。为避免出现这种情况，可以采用将全部程序都下载到CPU中。

④ 接通CPU并检查操作模式

将操作模式开关转为RUN-P,如果绿色的RUN灯亮，红色的STOP灯灭，可以开始进行程序测试；如果红色的STOP灯仍亮着，说明有错误出现，需要评估缓存区来诊断错误。

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