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课后题：第一章：1.什么是可编程控制器？答：可编程序控制器（Programmable Controller）：可通过编程或软件配置改变控制对策的控制器。
是一台专业环境应用而设计制造的计算机。
它具有丰富的输入输出接口，并且具有较强的驱动能力。
2.可编程控制器是如何分类的？简述其特点。
答：一体化紧凑型PLC：电源，CPU中央处理系统，I/O接口都集成在一个机壳内。
标准模块式结构化PLC：各种模块相互独立，并安装在固定的机架上，构成一个完整的PLC应用系统。
3.简述可编程控制器的工作原理，如何理解PLC的循环扫描工作过程？答：当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。
完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
PLC采用循环扫描的工作方式，对输入信号进行的是一次性“采样”。
采用这种工作方式，在一个PLC 程序循环周期内，即使实际输入信号状态发生变化，也不会影响到PLC程序的正确执行，从而提高了程序执行的可靠性。
用户程序通过编程器或其他输入设备存放在PLC的用户存储器中。
当PLC开始运行时，CPU根据系统监控程序的规定顺序，通过扫描，可完成各输入点状态采集或输入数据采集，用户程序的执行，各输出点状态的更新，编程器键入响应和显示器更新及CPU自检等功能。
PLC的扫描可按固定顺序进行，也可按用户程序规定的顺序执行。
4.简述PLC与继电接触器控制在工作方式上各有什么特点。
在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。
而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行，所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序，同他们在梯形图中的位置有关，这种工作方式称为串行工作方式。
S7-300PLC数据及软件安装⽅法⼀、S7-300PLC基本数据类型1、位（bit）位数据的数据类型为BOOL型，其值为1或0。
例如I0.0这⼀位的值要么为0,要么为1。
2、字节（byte）8位⼆进制数组成⼀个字节。
例如MB0。
3、字（Word）相邻⼆个字节组成⼀个字，字只能表⽰⽆符号数。
例如MW0是由MB0和MB1⼆个字节组成。
注意⼆点：1）⽤组成字最⼩的字节MB0的编号作为字MW0的编号。
2）组成字的编号最⼩的字节MB0为字的⾼位字节，编号最⼤的字节MB1为低位字节。
字的取值范围为W#16#0000~W#16#FFFF4、双字（Double Word）⼆个字（或四个字节）组成⼀个双字，双字也只能表⽰⽆符号数。
双字MD0由MB0~MB3组成，D表⽰双字，0为双字的起始字节MB0 的编号，MB0是双字的最⾼位，MB3是双字的最低位。
双字的取值范围为DW#16#0000_0000~DW#16#FFFF FFFF5、16位整数（INT, Integer）整数是有符号数，最⾼位为符号位，最⾼位为0时为正数，为1时为负数。
16位整数的取值范围为-32768~+32767,整数⽤补码表⽰。
6、32 位整数(DINT , Doubel Integer)和16位整数⼀样，最⾼位也为符号位32位整数的取值范围为-2147483648~+214748364Z7、32位浮点数实数（REAL）⼜称为浮点数。
8、常数的表⽰⽅法1）B#16#、W#16#、D#16#分别⽤来表⽰⼗六进制字节、字和双字常数。
2）2#⽤来表⽰⼆进制常数，例如2#1001_ 00103）L#表⽰32位双整数常数，例如L#+128⼆、S7-300PLC的系统存储器1、过程映像输⼊输出（I\O）I和Q均可按位、字节、字和双字访问，例如I0.0、IB0、IW0、ID0。
2、位存储器（M）M可按位、字节、字和双字访问，例如M0.0、MB0、MW0、MD0。
一、基本数据类型
基本数据类型的长度不超过32位。
位（BOOL），字节（BYTE），字（WORD），双字（DOUBLE WORD），整数（INT），
双整数（DOUBLE INT），浮点数（REAL），S5TIME（SIMATIC时间），IEC时间（TIME），IEC日期（date），日计时（TIME_OF_DAY），字符（CHAR），
重点：S5TIME和IEC时间数据类型结构，二者区别
二、复杂数据类型
复杂数据类型是由其他基本数据类型组合而成的，长度超过32位的数据类型。
1．日期时间数据类型（Data_And_Time ）：
2．字符串类型（String）：
3．数组类型Array
4．结构（STRUCT）：
5．用户定义类型（UDT）：
三、参数数据类型
用于功能FC或功能块FB的数据类型
1. Pointe指针类型，6字节指针类型，传递数据块号和数据地址
2. Any指针类型，10字节指针类型，传递数据块号、数据地址、数据数量以及数据类型
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STEP7中的基本数据类型⑴位（BOOL）位数据的数据类型为BOOL（布尔）型，在软件编程中BOOL变量的值1和0常用英语单词TURE（真）和FALSE（假）来表示，对应二进制数中的“1”和“0”，常用于开关量的逻辑运算，存储空间为1位。
⑵字节（BYTE）字节数据长度为8位，数据格式为B#16#，B代表BYTE，表示数据长度为一个字节（8位），＃16＃表示十六进制，取值范围为B#16#0～B#16#FF。
⑶字（WORD）字数据长度为16位，这种数据可采用4种方法进行描述。
二进制：二进制的格式为2＃，如2＃101，取值范围为2＃0～2＃1111_1111_1111_1111，书写时每4位可用下划线隔开，也可直接表示为2＃111111111111。
十六进制：十六进制的格式为W＃16＃，W代表WORD，表示数据长度为16位，＃16＃表示十六进制，数据取值范围为W＃16＃0～W ＃16＃FFFF。
BCD码：BCD码的格式为C＃，取值范围为C＃0～C＃999。
BCD 码是用4位二进制表示1位十进制数，4位二进制中的0000～1001组合分别表示十进制中的0～9，4位二进制中的1010～1111组合放弃不用。
BCD码的最高4位用来表示符号，十六位BCD码的取值范围为－999～+999。
在STEP7的数据格式中，BCD码的取值只取正值，与最高4位的符号无关。
无符号十进制数：无符号十进制数的格式为B＃（×，×），取值范围为B＃（0，0）～B＃（255，255），无符号十进制数是用十进制的0～255对应二进制数中的0000_0000～1111_1111（8位），16位二进制数就需要两个0～255的数来表示，例如：B#（12，254）＝2＃0000_1100_1111_111012 254上面4种数据都是描述一个长度位16位的二进制数，无论你使用哪种方式都可以。
例如，如果想得到二进制数0000100110000111，可以使用2＃0000_1001_1000_0111，也可以使用W＃16＃987，还可以使用C ＃987或者B＃（9，135）。
第三章西门子PLC的指令系统3.1 S7-300/400的编程语言3.1.1 PLC编程语言的国际标准IEC 61131是PLC的国际标准，1992～1995年发布了IEC 61131标准中的1～4部分，我国在1995年11月发布了GB/T 15969-1/2/3/4(等同于IEC 61131-1/2/3/4)。
IEC 61131-3广泛地应用PLC、DCS和工控机、―软件PLC‖、数控系统、RTU等产品。
定义了5种编程语言1) 指令表IL(Instruction list)：西门子称为语句表STL。
2) 结构文本ST(Structured text)：西门子称为结构化控制语言（SCL）。
3) 梯形图LD(Ladder diagram)：西门子简称为LAD。
4) 功能块图FBD (Function block diagram)：标准中称为功能方框图语言。
5) 顺序功能图SFC(Sequential function chart)：对应于西门子的S7 Graph。
3.1.2 STEP 7中的编程语言梯形图、语句表和功能块图是3种基本编程语言，可以相互转换。
1．顺序功能图(SFC) ：STEP 7中的S7 Graph2．梯形图(LAD)：直观易懂，适合于数字量逻辑控制。
―能流‖(Power flow)与程序执行的方向。
3. 语句表(STL)：功能比梯形图或功能块图强。
4．功能块图(FBD)：―LOGO！‖系列微型PLC使用功能块图编程。
5．结构文本(ST)：STEP 7的S7 SCL（结构化控制语言）符合EN 61131-3标准。
SCL适合于复杂的公式计算、复杂的计算任务和最优化算法，或管理大量的数据等。
6．S7 HiGraph 编程语言图形编程语言S7 HiGraph 属于可选软件包，它用状态图（state graphs）来描述异步、非顺序过程的编程语言。
7．S7 CFC 编程语言可选软件包CFC（Continuous Function Chart，连续功能图）用图形方式连接程序库中以块的形式提供的各种功能。
STEP7中的基本数据类型
⑴位（BOOL）
位数据的数据类型为BOOL（布尔）型，在软件编程中BOOL变量的值1和0常用英语单词TURE（真）和FALSE （假）来表示，对应二进制数中的“1”和“0”，常用于开关量的逻辑运算，存储空间为1位。
⑵字节（BYTE）
字节数据长度为8位，数据格式为B#16#，B代表BYTE，表示数据长度为一个字节（8位），＃16＃表示十六进制，取值范围为B#16#0～B#16#FF。
⑶字（WORD）
字数据长度为16位，这种数据可采用4种方法进行描述。
二进制：二进制的格式为2＃，如2＃101，取值范围为2＃0～2＃1111_1111_1111_1111，书写时每4位可用下划线隔开，也可直接表示为2＃111111111111。
十六进制：十六进制的格式为W＃16＃，W代表WORD，表示数据长度为16位，＃16＃表示十六进制，数据取值范围为W＃16＃0～W＃16＃FFFF。
BCD码：BCD码的格式为C＃，取值范围为C＃0～C ＃999。
BCD码是用4位二进制表示1位十进制数，4位二进制中的0000～1001组合分别表示十进制中的0～9，4位二进制中的1010～1111组合放弃不用。
BCD码的最高4位用来
表示符号，十六位BCD码的取值范围为－999～+999。
在STEP7的数据格式中，BCD码的取值只取正值，与最高4位的符号无关。
无符号十进制数：无符号十进制数的格式为B＃（×，×），取值范围为B＃（0，0）～B＃（255，255），无符号十进制数是用十进制的0～255对应二进制数中的
0000_0000～1111_1111（8位），16位二进制数就需要两个0～255的数来表示，例如：
B#（12，254）＝2＃0000_1100_1111_1110
12254
上面4种数据都是描述一个长度位16位的二进制数，无论你使用哪种方式都可以。
例如，如果想得到二进制数0000100110000111，可以使用2＃0000_1001_1000_0111，也可以使用W＃16＃987，还可以使用C＃987或者B＃（9，135）。
在STEP7中，比较常用的是十六进制，即W＃16＃这种格式。
⑷双字（DOUBLE WORD）
数据长度为32位，双字的数据格式与字的数据格式相同，也有4种方式，分别为：
二进制：取值范围为2＃0～2＃
1111_1111_1111_1111_1111_1111_1111_1111。
十六进制：取值范围为DW＃16＃0～DW＃16＃
FFFF_FFFF。
BCD码：取值范围为C＃0～C＃9999999。
无符号十进制数：取值范围为B＃（0,0,0,0）～B＃（255,255,255,255）。
⑸整数（INT）
整数数据类型长度为16位，数据格式为带符号十进制数，16位中最高为符号位。
正整数是以原码格式进行存储的，如＋786，对应的二进制码为2＃0000_0011_0001_0010，而负整数则表示为正整数的二进制补码，即对应正整数的二进制码取反后加1，例如负整数-786，对应的二进制码为2＃1111_1100_1110_1110。
将负零（1000_0000_0000_0000）定义为-32768因此取值范围为-32768～32767。
0表示正，1表示负。
⑹双整数（DOUBLE INT）
双整数的数据类型长度为32位，数据格式为带符号十进制数，用L＃表示双整数。
双整数的二进制码与整数的换算方式一致，其取值范围为L#-2147483648～L＃2147483647。
⑺实数（REAL也叫浮点数Float）
实数的数据类型长度为32位，是以IEEE浮点数格式转换为二进制数存储的，其取值范围为±3.402823e＋38～±1.1755494e－38。
实数用1.m×2E例如123.4可表示为1.234×102。
式中：指数E＝e-127（1≤e≤254）为8位整数
符号位（S）：S＝0为正值S＝1为负值
S5TIME时间数据类型长度为16位，包括时基和时间常数两部分，时间常数采用BCD码（二～十进制格式）。
S5TIME 时间数据类型结构如下图所示：
（9）IEC时间（TIME）
IEC时间数据长度为32位，时基为固定值1ms，数据类型为双整数，所表示的时间值为整数值乘以时基。
格式为：
T#aaD_bbH_ccM_ddS_eeeMS
其中aa＝天数，bb＝小时数，cc＝分钟，dd＝秒，eee＝毫秒。
根据双整数的最大值为2147483647，乘以时基1ms，可以算出，IEC时间的最大值为T＃24D_20H_31M_23S_648Ms。
使用IEC时间时，时基保持不变，且精度较高，为1ms。
（10）IEC日期（DATE）
IEC日期数据长度为16位，数据类型为整数，以1日为单位，日期从1990年1月1日开始，1990年1月1日对应的整数为0，日期每增加一天，对应的整数值加1，如23，对应1990年1月22日。
IEC日期格式为D＃_年_月_日，例如D＃1992_12_2。
取值范围为D＃1990_1_1～D＃2163_12_31。
（11）日计时（TIME_OF_DAY）
日计时是表示一天中的24小时，数据长度为32位，数据类型为双整数，以1ms为时基，取值范围为TOD＃0∶0∶0∶0～TOD＃23∶59∶59.999。
（12）字符（CHAR）
字符数据的长度为8位，字符采用ASCII码的存储方式。
