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占位模块DM 370为模块保留一个插槽，如果用一个其他模块代替占位模块，整个配置和地址都保持不变。只有当为可编程信号模块进行模块化处理时，才能在STEP 7中组态DM 370占位模块。如果该模块为某个接口模块预留了插槽，则可在STEP 7中删除模块组态。

9.模拟器模块

模拟器模块DM 374的16个开关可以被设置为16路输入/16输出或8路输入/8路输出。

10.位置解码器模块

位置解码器模块SM 338额定输入电压24VDC，与CPU没有电气隔离，它主要用于连接多达三个**值编码器（SSI）的输入（帧长度为13位的**值编码器、帧长度为21位的**值编码器、帧长度为25位的**值编码器），以及两个用于冻结编码器数值的数字量输入，采集方式为周期采集或同步采集。它允许在运动系统中对编码器值直接做出反应，并且支持同步模式。

11.接口模块

IM 360、IM 361、IM 365为接口模块，通过接口模块实现系统的扩展。IM 360、IM 361用于配置一个中央控制器和三个扩展机架，IM 365用于配置一个中央控制器和一个扩展机架。

11.接口模块

IM 360、IM 361、IM 365为接口模块，通过接口模块实现系统的扩展。IM 360、IM 361用于配置一个中央控制器和三个扩展机架，IM 365用于配置一个中央控制器和一个扩展机架。

5.2　S7-400的硬件组成

S7-400系列PLC采用模块化结构，系统通常包括：一个机架（CR）、一个电源模块（PS）和一个CPU。它所具有的模块的扩展和配置功能使其能够按照每个不同的需求灵活组合。模块能带电插拔且具有很高的电磁兼容性和抗冲击性、耐振动性，因而能较大限度地满足各种工业标准

S7-400的硬件组成

S7-400系列PLC采用模块化结构，系统通常包括：一个机架（CR）、一个电源模块（PS）和一个CPU。它所具有的模块的扩展和配置功能使其能够按照每个不同的需求灵活组合。模块能带电插拔且具有很高的电磁兼容性和抗冲击性、耐振动性，因而能较大限度地满足各种工业标准。

5.2.1　机架

S7-400的机架具有固定模块、提供模块工作电压及通过信号总线将不同模块连接在一起的功能，机架通常由用螺栓固定模块并用横向切口安装机架的铝安装导轨、将模块滑入到其位置用的塑料件、一个背板总线及一个I/O总线组成，图5-15为机架的结构图。

1.通用机架UR1和UR2

UR1（18槽6ES7 400-1TA01-0AA0）和UR2（9槽6ES7 400-1JA01-0AA0）有UR1和UR2机架用于安装*机架和扩展机架。UR1和UR2机架都有I/O总线和通信总线。

当UR1和UR2用作*机架时，可安装除接收IM外的所有S7-400模块。当UR1和UR2用作扩展机架时，可安装除CPU和发送IM外的所有S7-400模块。特殊情况下电源模块不可与IM 461-1接收IM一起使用。

2.UR2-H机架

UR2-H（6ES7 400-2JA00-0AA0）机架用于在一个机架上安装两个*机架或两个扩展机架，它表示在相同机架结构上两个具有电气隔离的UR2机架，其主要应用在冗余S7-400系统的紧凑型结构中（在一个机架上有两个子机架和子系统）。

当UR2-H用作*机架时，可安装除接收IM外的所有S7-400模块。当UR2-H用作扩展机架时，可安装除CPU、发送IM、IM 463-2和适配器外的所有S7-400模块。特殊情况下电源模块不可与IM 461-1接收IM一起使用。3.*CR2机架

CR2（6ES7 401-2TA01-0AA0）机架用于安装分段的*机架。它带有一个I/O总线和一个通信总线。I/O总线分为两个本地总线段，分别带有10个和8个插槽。在CR2机架上可以使用除接收IM外的所有S7-400模板。

4.*CR3机架

CR3（6ES7 401-2DA01-0AA0）机架用于在标准系统中（非故障容错系统）的CR的安装。CR3有一个I/O总线和一个通信总线。在CR3机架上可以使用除接收IM外的所有S7-400模块，但在单独运行时只能使用CPU 414-4H和CPU 417-4H。

5.扩展机架ER1和ER2

ER1（6ES7 403-1TA01-0AA0）和ER2（6ES7 403-1JA01-0AA0）机架用于安装扩展机架。ER1和ER2机架只有一个I/O总线机架。

因为未提供中断线，所以从ER1或ER2中的模块来的中断不起作用，同时，ER1或ER2中的模块没有24V供电，需要24V供电的模块不可用于ER1或ER2。因为ER1或ER2中的模块既不能用电源模块中的电池后备，也不能用从外部为CPU或接收IM供电的电源后备，因此，使用ER1和ER2中电源模块的后备电池没有优势。当电源故障以及后备电源故障时不对CPU报告。插入ER1或ER2中的电源模块的电池监视功能总是断开的。

在ER1和ER2机架中可使用所有的电源模块、接收IM、所有符合上述限制条件的信号模块，但是，电源模块不可与IM 461-1接收IM一起使用。

5.2.2　处理器单元

1.CPU模块概述

S7-400系列PLC有7种CPU，此外S7-400H还有两种CPU。

CPU 412-1是廉价的，低档项目使用的CPU，适用于中等性能范围，用于I/O数量有限的较小系统的安装。然而，组合的MPI接口允许PROFIBUS-DP总线操作。

CPU 412-2适用于中等性能范围的应用。它带有两个PROFIBUS-DP总线可以随时使用。

CPU 414-2和CPU 414-3适用于中等性能应用范围中有较高要求的场合。它们满足对程序规模和指令处理速度的更高要求。集成的PROFIBUS-DP接口使它能够作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。CPU 414-3有一条额外的DP线，可用IF 964-DP接口子模块进行连接。

CPU 416-2和CPU 416-3是功能强大的SIMATIC S7-400系列PLC的CPU。集成的PRO-FIBUS-DP接口，使它能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。CPU 416-3，有一条额外的DP线，可用IF 964-DP接口子模块进行连接。

CPU 417-4是SIMATIC S7-400*处理单元中功能较强大的。集成的PROFIBUS-DP接口，使它能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。通过IF 964-DP接口子模块进一步连接两条DP线。

CPU 414-4H用于SIMATIC S7-400H和S7-400F/FH可配置为容错式S7-400H系统。连接上运行许可证后，可以作为安全型S7-400F/FH自动化系统使用。集成的PROFIBUS-DP接口能作为主站直接连接到CPU 414-4H用于SIMATIC S7-400H和S7-400F/FH可配置为容错式S7-400H系统。连接上运行许可证后，可以作为安全型S7-400F/FH自动化系统使用。集成的PROFIBUS-DP接口能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。

CPU 417-4H是SIMATIC S7-400H和S7-400F/FH中功能较强的CUP，可配置为容错式S7-400H系统。连接上运行许可证后，可以作为S7-400F/FH容错自动化系统使用。集成的PROFIBUS-DP接口能作为主站直接连接到PROFIBUS-DP现场总线。

2.S7-400 CPU模块的共同特性

下面是S7-400 CPU模块的一些共同的特性。

1）S7-400有一个*机架，可扩展21个扩展机架。使用URI或UR2机架的多CPU处理较多安装4个CPU。每个*机架较多使用6个IM，通过适配器在*机架上可以连接6块S5模块。

2）实时钟功能：CPU有后备时钟、8个小时计数器和8个时钟存储器位，有日期时间同步功能，同步时在PLC内和MPI上可以作为主站和从站

PROFIBUS-DP现场总线。

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NEG是单个地址位提供的信号的下降沿检测指令，比较＜address1＞的信号状态与**次扫描的信号状态（存储在＜address2＞中）。如果当前RLO状态为1且其**状态为0（检测到下降沿），执行此指令后RLO位将是1。相应的输出线圈“通电”一个扫描周期。

【例6-13】地址下降沿检测指令实例

地址下降沿检测指令实例如图6-13所示。

POS是单个地址位提供的信号的上升沿检测指令，比较＜address1＞的信号状态与**次扫描的信号状态（存储在＜address2＞中）。如果当前RLO状态为1且其**状态为0（检测到上升沿），执行此指令后RLO位将是1。相应的输出线圈“通电”一个扫描周期。

1.定时器的种类

定时器相当于继电器电路中的时间继电器，S7 300/400的定时器分为脉冲定时器（SP）、扩展脉冲定时器（SE）、接通延时定时器（SD）、保持型接通延时定时器（SS）和断开延时定时器（SF）。

脉冲定时器在输入信号的上升沿开始定时，输出为1，当定时时间到或输入信号变为0或者复位输入信号为1时，则输出为0。

扩展脉冲定时器在输入信号的上升沿开始定时，输出为1，当定时时间到或复位输入信号为1，则输出为0，脉冲定时器和扩展脉冲定时器的主要区别在于开始定时后，在定时时间未到时是否受到输入信号的影响。

接通延时定时器是使用较多的定时器，在输入信号的上升沿开始定时，当输入信号为1且定时时间到时输出才为1，否则输出为0。

保持型接通延时定时器在输入信号的上升沿开始定时，定时时间到时输出为1，当复位输入信号为1时，输出为0，与接通延时定时器的主要区别在于开始定时后是否受到输入信号的影响。

断开延时定时器在输入信号的上升沿输出为1，在输入信号的下降沿才开始定时，时间到时或复位输入信号为1时，输出为0。

2.定时器的存储区

S5是西门子PLC老产品的系列号，S5定时器是S5系列PLC的定时器，在梯形图中用指令框（Box）的形式表示。此外每一个S5定时器都有功能相同的用线圈形式表示的定时器。

S7 CPU为定时器保留了一片存储区域。每个定时器有一个16位的字和一个二进制位，定时器的字用来存放当前的定时时间值，定时器触点的状态由位的状态来决定。用定时器地址（T和定时器号，如T6）来存取时间值和定时器位，带位操作数的指令存取定时器位，带字操作数的指令存取定时器的时间值。不同的CPU支持32～512个定时器。梯形图逻辑指令集支持256个定时器。

下列功能可访问定时器存储区。

1）定时器指令。

2）通过定时时钟更新定时器字。当CPU处于RUN模式时，此功能按以时间基准*的时间间隔，将给定的时间值递减一个单位，直至时间值等于零。3.定时器字的表示方法

用户使用的定时器由3位BCD码时间值（0～999）和时基组成，时基是时间基准的简称，时间值以*的时基为单位。在CPU内部，时间值以二进制格式存放，占定时器字的0～9位。时间值*单位数。时间更新操作按以时间基准*的时间间隔，将时间值递减一个单位，递减至时间值等于零。可以用二进制、十六进制或以二进制编码的十进制（BCD）格式，将时间值装载到累加器1的低位字中。

可以使用以下任意一种格式预先装载时间值。

1）十六进制数W#16#wxyz，其中，w=时间基准（即时间间隔或分辨率）；xyz=以二进制编码的十进制格式表示的时间值。

2）S5T#aH_bM_cS_dMS，其中，H=小时，M=分钟，S=秒，MS=毫秒；a、b、c、d为用户设置的值。

时基是CPU自动选择的，选择的原则是在满足定时范围要求的条件下选择较小的时基。可以输入的较大时间值是9990秒或2小时46分钟30秒。下面举例说明。

定时器字的*12位和*13位用于时基（时间基准），时间基准定义为将时间值递减一个单位所用的时间间隔。较小的时间基准是10毫秒；较大的时间基准是10秒。时基代码为二进制数00、01、10和11时，对应的时基分别为10ms、100ms、1S和10s。实际的定时时间等于时间值乘以时基值。例如，定时器字为W#16#3999时，时基为l0s，定时时间为9990s。时基反映了定时器的分辨率，时基越小分辨率越高，定时的时间越短；时基越大分辨率越低，定时的时间越长。

不接受**过2小时46分30秒的数值，其分辨率**出范围限制的值（如2小时10毫秒）将舍入到有效的分辨率。用于S5TIME的通用格式对范围和分辨率的限制如表6-26所示。

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（2）时间单元中的位组态

定时器启动时，定时器单元的内容用作时间值。定时器单元的0～11位容纳二进制编码的十进制时间值（BCD格式：四位一组，包含一个用二进制编码的十进制值）。12位和13位存储二进制编码的时间基准。

（3）读取时间和时间基准

每个定时器逻辑框提供两种输出：BI和BCD，从中可指示一个字位置。BI输出提供二进制格式的时间值。BCD输出提供二进制编码的十进制（BCD）格式的时间基准和时间值。

如果在启动（S）输入端有一个上升沿，S_PULSE（脉冲S5定时器）将启动*的定时器。信号变化始终是启用定时器的必要条件。定时器在输入端S的信号状态为1时运行，但较长周期是由输入端TV*的时间值。只要定时器运行，输出端Q的信号状态就为1。如果在时间间隔结束前，S输入端从1变为0，则定时器将停止。这种情况下，输出端Q的信号状态为0。

如果在定时器运行期间定时器复位（R）输入从0变为1时，则定时器将被复位。当前时间和时间基准也被设置为零。如果定时器不是正在运行，则定时器R输入端的逻辑1没有任何作用。

可在输出端BI和BCD上扫描当前时间值。时间值在BI端是二进制编码，在BCD端是BCD编码。当前时间值为初始TV值减去定时器启动后经过的时间。例6-16】S_PULSE脉冲S5定时器指令实例

S_PULSE脉冲S5定时器指令实例如图6-17所示。

如果输入端I0.0的信号状态从0变为1（RLO中的上升沿），则定时器T5将启动。只要I0.0为1，定时器就将继续运行*的两秒（2s）时间。如果定时器达到预定时间前，I0.0的信号状态从1变为0，则定时器将停止。如果输入端I0.1的信号状态从0变为1，而定时器仍在运行，则时间复位。

[图片]图　6-17　S_PULSE脉冲S5定时器指令实例图

只要定时器运行，输出端Q4.0就是逻辑1，如果定时器预设时间结束或复位，则输出端Q4.0变为0。如果在启动（S）输入端有一个上升沿，S_PEXT（扩展脉冲S5定时器）将启动*的定时器。信号变化始终是启用定时器的必要条件。定时器以在输入端TV*的预设时间间隔运行，在时间间隔结束前，S输入端的信号状态变为0，只要定时器运行，输出端Q的信号状态就为1。如果在定时器运行期间输入端S的信号状态从0变为1，则将使预设的时间值重新启动（“重新触发”）定时器。

如果在定时器运行期间复位（R）输入从0变为1，则定时器复位。当前时间和时间基准被设置为0。

可在输出端BI和BCD上扫描当前时间值。时间值在BI端为二进制编码，在BCD端为BCD编码。当前时间值为初始TV值减去定时器启动后经过的时间。

例6-17】S_PEXT扩展脉冲S5定时器指令实例

S_PEXT扩展脉冲S5定时器指令实例如图6-19所示。

如果输入端I0.0的信号状态从0变为1（RLO中的上升沿），则定时器T5将启动。定时器将继续运行*的两秒（2秒）时间，不会受到输入端S处下降沿的影响。

[图片]图　6-19　S_PEXT扩展脉冲S5定时器指令实例图

如果在定时器达到预定时间前I0.0的信号状态从0变为1，则定时器将被重新触发。只要定时器运行，输出端Q4.0就为逻辑1。