S7-300CPU存儲器介紹及存儲卡使用

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摘   要

   目前常用的S7－300CPU主要有：

新型CPU：使用MMC卡作為裝載存儲器,不需要后備鋰電池，免維護。

    標準CPU：也稱為老式的S7-300 CPU,使用FEPROM卡作為裝載存儲器，需要后備電池維         持系統時鐘。除了S7-318 2DP外，其它的老式PLC已不再出售。

由于存儲介質的不同，對于存儲卡的使用及對用戶程序的數據保存有所不同，

   本文檔主要用于解決以下問題：

2  了解S7－300CPU存儲器的概念及區域劃分

2  了解新型S7－300CPU 及標準型S7－300CPU 的區別

2  MMC卡的使用方法及注意事項，包括如何將程序寫入和刪除等

2  FEPROM卡的使用方法及注意事項，包括如何將程序寫入及刪除等

2  了解用戶程序在S7－300CPU的數據保持問題，包括如何定義保持區等

2  S7－300CPU的啟動方式及如何進行存儲器復位

2  如何將存儲卡格式化

 

關鍵詞

    新型CPU；標準CPU；存儲器；微型存儲器；保持存儲器；閃存；暖啟動；

保持存儲區

 

Key Words

New CPU； Standard Cpu；Memory；MMC；Flash Eprom；Warm start；Retentive Memory

 

  

目    錄

1. S7 300存儲區概述

2. S7-300 CPU的分類

      2.1 新型S7-300 CPU

            2.1.1   用于新型S7-300 CPU的MMC卡

            2.1.2   MMC卡使用壽命

            2.1.3   如何將程序寫入MMC

            2.1.4   如何刪除MMC卡中的程序

            2.1.5   刪除MMC卡中的程序的特殊情況：被動格式化

            2.1.6   關于MMC 卡的其它信息

      2.2     標準型S7-300 CPU

            2.2.1   用于標準型S7-300 CPU的FEPROM卡

            2.2.2   只用于CPU 318-2DP 的RAM卡

            2.2.3   如何將程序寫入FEPROM卡

            2.2.4   如何刪除FEPROM卡中的程序

            2.2.5   關于FEPROM卡的其它信息

      2.3     帶內置EPROM 的S7-300 CPU

3     關于數據保持

      3.1     CPU啟動方式：

      3.2     S7-300 CPU 存儲器復位

      3.3     新型S7-300 CPU(使用 MMC卡)的數據保持問題

      3.4     標準型S7-300 CPU（除了CPU 318-2 DP）的數據保持問題：

4     縮寫詞含義

5     附錄-相關設備訂貨號

      5.1     存儲卡

      5.2     USB讀卡器

附錄－推薦網址

 

1. S7 300存儲區概述

S7-300 PLC的存儲區可以劃分為四個區域：裝載存儲器(Load Memory)、工作存儲器(Work Memory)、 系統存儲器（System Memory）和保持存儲區（Non-Volatile memory），具體如圖7－1

 

圖7－1

1.        系統存儲器：

系統存儲器用于存放輸入輸出過程映像區（PII,PIQ）、位存儲器(M)、定時器(T)和計數器(C))、塊堆棧和中斷堆棧以及臨時存儲器(本地數據堆棧)。

2.        工作存儲器：

工作存儲器僅包含運行時使用的程序和數據。RAM 工作存儲器集成在CPU中， RAM中的內容通過電源模塊供電或后備電池保持。除了S7 417-4 CPU可以通過插入專用的存儲卡來擴展工作存儲器外，其他PLC的工作存儲器都無法擴展。

3.    裝載存儲器：

裝載存儲器是用于存放不包含符號地址分配或注釋(這些保留在編程設備的存儲器中)的用戶程序。裝載存儲器可以是存儲器卡、內部集成的RAM或內部集成的EPROM.

4.    保持存儲器：

保持存儲器是非易失性的RAM，通過組態可以在PLC掉電后即使沒有安裝后備電池的情況下，保存一部分位存儲器（M）、定時器(T)、計數器（C）和數據塊(DB)。在設置CPU參數時一定要指定要保持的區域。（注意：由于S7-400 PLC沒有非易失性RAM，即使組態了保持區域，再掉電時若沒有后備電池，也將丟失所有數據。這是S7-300 PLC 與S7-400 PLC 的重要區別）                              

1)     當在step7 中執行下裝（download）時，會把編程設備中的用戶程序下裝到CPU的裝載存儲區，同時會把運行時使用的程序和數據寫入工作存儲區(如OB1和數據塊)。

2)     若CPU沒有后備電池，當系統斷電時，在工作存儲器中定義了保持特性的數據塊會把數據寫入保持存儲器中，上電后保持存儲器會把斷電時的數據寫入到工作存儲區， 保證了運行數據斷電不丟失（過程如圖7－1中與箭頭所示）。

3)    若CPU沒有后備電池，當系統斷電時，系統存儲區中定義n的保持位存儲器(M)、定時器(T)和計數器(C))斷電時也會寫入保持存儲器，恢復上電時斷電時的數據重新寫入，保證了運行數據斷電不丟失（如圖7－1中與箭頭所示）。  

2. S7-300 CPU的分類

    按照CPU 的裝載存儲器來分類：新型S7-300 CPU、標準型S7-300 CPU、帶內置EPROM 的S7300 CPU，具體描述如下：

2.1 新型S7-300 CPU

 新型S7-300 CPU是指使用MMC卡作為其裝載存儲器的CPU,此類CPU不用安裝后備電池,免維護。由于新型S7300-CPU它不含內置的裝載存儲器，因此必須使用MMC卡。新型的S7-300 CPU包括緊湊型 (即CPU31xC系列)和由標準型更新的新型CPU。任何程序的下載方式都直接保存到卡中， 沒有MMC卡，是無法把程序下載到CPU中的。

注意：在西門子的CPU上必須使用西門子專用的MMC卡，不能使用數碼相機、移動電話或PDA等數碼產品使用的通用型MMC卡。目前應用于以下幾種PLC產品：

              訂貨號                         產品名稱

6ES7 314-1AF**-0AB0            新型CPU 314

6ES7 315-2AG**-0AB0           新型CPU 315-2DP

6ES7 312-5BD**-0AB0            CPU312C

6ES7 313-5BE**-0AB0            CPU313C

6ES7 313-6CE**-0AB0            CPU313C-2DP

6ES7 313-6BE**-0AB0            CPU313C-2PTP

6ES7 314-6CF**-0AB0            CPU314C-2DP         

6ES7 314-6BF**-0AB0            CPU314C-2PTP

6ES7 613-1CA**-0AE3            C7 613  

6ES7 635-2EC**-0AE3            C7 635   OP

6ES7 635-2EB**-0AE3        C7 635       OP

6ES7 151-7***-0AB0            ET200S with CPU           

注：以上產品的訂貨號會因為產品軟硬件的升級略有調整，產品特性以產品名稱為準。

2.1.1 用于新型S7-300 CPU的MMC卡

MMC卡是一種FEPROM卡，用于新型的S7-300 CPU，包括緊湊型CPU和由標準型更新的新型CPU。新型CPU均沒有內置的裝載存儲器，必須使用MMC卡作為其裝載存儲器保存用戶數據。CPU掉電時，會自動將工作存儲器中的數據拷貝到MMC中,保存DB塊數據。如圖8-1所示：

MMC卡需要用戶根據程序大小單獨訂貨，選型時建議大于CPU工作內存，CPU313，CPU314,CPU315-2DP,CPU317-2DP 系列CPU的可插拔MMC卡最大支持8 MB ，其他最高支持4 MB

用于新型S7-300 CPU的MMC 卡(Micro Memory Card )型號如下：

64 KB   6ES7 953-8LF11-0AA0

128 KB  6ES7 953-8LG11-0AA0

512 KB  6ES7 953-8LJ11-0AA0

2 MB    6ES7 953-8LL11-0AA0

4 MB    6ES7 953-8LM11-0AA0

8 MB    6ES7 953-8LP11-0AA0

注：以上產品的訂貨號會因為產品軟硬件的升級略有調整，產品特性以產品名稱為準。

 圖8－1

2.1.2      MMC卡使用壽命

MMC的使用壽命主要取決于以下因素：

1.  刪除或編程步驟的數量。

使用MMC的CPU有SFC 82，83，84等特性，可以進行數據的讀寫：

2  SFC82“CREA_DBL”：在裝載內存（Load Memory）中生成數據塊

2  SFC83“READ_DBL”：讀裝載內存（Load Memory）中的數據塊

2  SFC84“WRIT_DBL”：寫數據塊（內容）到裝載內存（Load Memory）即MMC卡中。

    但是，請注意由于MMC卡重復寫入的次數是有限的，所以當調用SFC 84向MMC卡寫數據時最好只在相應的時間間隔(例如每小時，每天...)調用。如果MMC卡在保存時發生故障，相關的調用塊會發出否定應答，其結果存放在程序的返回值（RET_VAL）中。錯誤就會記錄在CPU的診斷緩沖區中。

    關于SFC 82，83，84 的使用參見文檔“MMC卡數據的讀寫”。

                         

2.    外界影響，例如周圍溫度。

     當周圍溫度超過為60℃時，會影響MMC的使用壽命，0-60℃的工作環境下，MMC卡可進行刪除/ 寫    操作100,000次

3.    MMC卡嚴禁帶電插拔。務必在電源關閉的條件下拆卸該卡。帶電插拔時會使卡燒壞。  

4.    一些意外情況情況也會損壞MMC卡

1） 當裝載用戶程序時突然斷電

2） 當執行 “copy  RAM to ROM”時突然斷電。

3） 當存儲器復位時出現模塊存儲賦值錯誤。

4） 錯誤格式化或格式化不能進行。

5） 當用戶用手觸摸MMC卡金屬部分時，如果有靜電，也可能使卡損壞。   

注意：MMC 卡只能使用西門子的PG或西門子專有的讀卡器（prommer）進行格式化，使用其它第三方的讀卡器進行讀卡和格式化操作都將破壞此卡。

 

2.1.3      如何將程序寫入MMC

MMC是新型CPU的唯一的裝載存儲器，任何程序的下載方式都直接保存到卡中。

下載的方法有如下幾種：

1． 直接下載：用快捷欄中的下載按鍵直接下載。或使用STEP7中的“PLC >“Download”菜單命令下載。（如圖8－2）

 

圖8－2

2． 使用STEP7中的“PLC >“Download User Program to Memory Card”菜單命令將整個程序下載（如圖8－2），注意使用該指令時不能下載單個或部分程序塊，只能整體下載，同時會將MMC卡中原來的內容清除。此方法也同樣適用于FEPROM卡。

3． 使用STEP7中的“PLC >Copy RAM to ROM” （如圖8－2） 菜單命令，可以把工作存儲器的內容拷貝到MMC卡中，同時會將MMC卡中原來的內容清除。此操作只能是 CPU 在STOP模式下才能執行。這個指令用于把CPU中當前運行值 如DB塊的運行值拷貝到FEPROM卡中，這樣下次用MRES復位時，DB塊的值就會復位為保存過的值。此操作對于FEPROM卡同樣有效，

4． 使用PG時可以使用STEP7中的“File > S7-Memory Card > Open” 菜單命令（如圖8－3）打開存儲卡，再用“PLC > Save to Memory Card ”將文件寫入MMC.此方法也同樣適用于FEPROM卡。

圖8－3

5． 在程序中通過調用SFC84“WRIT_DBL”（向裝載存儲器寫數據塊），可以將工作存儲器中的數據塊（內容）寫入裝載存儲器（存儲卡）中。  

2.1.4      如何刪除MMC卡中的程序

 使用MRES或者“Clear/Reset”不能刪除MMC卡中的數據，只能刪除工作存儲器中的內容，并復位所有的M,T,C以及DB塊的實際值。完成復位后會自動將MMC卡中的程序拷貝到工作存儲器中，

如下方法可以刪除MMC卡中的數據。

1. 使用STEP7中的“View > Online” 菜單命令，在線打開Blocks，選中要刪除的塊，用“Delete”鍵，即可直接刪除卡中的程序塊。這點類似于RAM 卡。

2. 用“PLC >Download User Program to Memory Card” （如圖8－2）下載一個空的程序。

3. 使用西門子編程器PG或西門子專用讀卡器來刪除或執行格式化。

2.1.5      刪除MMC卡中的程序的特殊情況：被動格式化

在下列情況出現時，有可能會要求進行被動格式化：

1)     裝入應用程序指令由于掉電而中斷

2)     向MMC卡寫數據時由于掉電而中斷

3)     卡中程序的組態與實際的硬件配置不相符時

4)     卡中有CPU無法正確識別的數據

  可以執行被動格式化的標志為CPU 的STOP 燈出現慢閃，這是CPU在請求被動格式化，只有此時可以用MRES按鈕格式化MMC卡，把卡中的錯誤信息清除，具體操作方法如下：

      將模式開關撥到MRES并保持直到STOP 燈保持常亮（約九秒），并在其后三秒內迅速撥動模式開關，即在三秒內使模式開關返回到STOP后再迅速撥回到MRES位置，此時，STOP 燈快速閃爍，表示正在格式化。保持開關在MRES位置，直到STOP 燈常亮，格式化完成。

注意：一定要使用規定的操作順序。否則，MMC就不能進行格式化，而是返回存儲器復位狀態。這種情況是在CPU的STOP 燈慢速閃爍時使用，是一種被動的格式化，在正常使用的情況下無法用MRES格式化MMC卡。

2.1.6       關于MMC 卡的其它信息

1. 關于MMC其他問題請參考文檔“MMC的信息及使用”。如MMC卡的升級，以及插入MMC卡時PLC所有燈閃爍等問題。

 

2.2    標準型S7-300 CPU

標準型S7-300 CPU指的是不使用MMC卡的S7-300 PLC，也稱為老式的S7- 300 CPU。除了CPU318- 2DP外，其它的老式CPU已不再出售。標準型S7-300含有內置的RAM裝載存儲器，并可以使用FEPROM卡來擴充裝載存儲器。另外，只有CPU 318-2DP可以使用RAM卡來擴充裝載存儲器。

2.2.1      用于標準型S7-300 CPU的FEPROM卡

標準型的S7-300CPU有內置的Load memory ，通過插入FEPROM(Flash FEPROM)卡擴展裝載存儲器，Flash FEPROM卡更重要的是作為程序備份。在沒有后備電池時PLC掉電，在PLC上電后都會自動從FEPROM卡中拷貝程序到CPU的工作存儲器中。CPU318的存儲區與S7-400CPU 類似，工作存儲器分為存儲數據和存儲程序兩部分，分別存儲指令代碼和數據塊。過程如圖8－4所示：

 

圖8－4

 

用于標準型S7-300 CPU的Flash EPROM 卡(FEPROM 卡)型號如下：

16 KB   6ES7 951-0KD00-0AA0

32 KB   6ES7 951-0KE00-0AA0

64 KB   6ES7 951-0KF00-0AA0

128 KB  6ES7 951-0KG00-0AA0

256 KB  6ES7 951-1KH00-0AA0

512 KB  6ES7 951-0KJ00-0AA0

1 MB    6ES7 951-1KK00-0AA0

2 MB    6ES7 951-1KL00-0AA0

4 MB    6ES7 951-1KM00-0AA0

 

注：以上產品的訂貨號會因為產品軟硬件的升級略有調整，產品特性以產品名稱為準。

2.2.2      只用于CPU 318-2DP 的RAM卡

128 KB  6ES7 951-0AG00-0AA0

256 KB  6ES7 951-1AH00-0AA0

512 KB  6ES7 951-1AJ00-0AA0

1 MB    6ES7 951-1AK00-0AA0

2 MB    6ES7 951-1AL00-0AA0

注：以上產品的訂貨號會因為產品軟硬件的升級略有調整，產品特性以產品名稱為準。

2.2.3      如何將程序寫入FEPROM卡

1. 在STEP中使用“PLC>Download User Program to Memory Card”菜單命令（如圖8－2）。此時用戶程序只能是整體寫入FEPROM卡，而不能寫入單個或部分程序塊，同時，每次寫入新的程序會清除原來存在卡中的程序，同時會清除內置RAM 區的內容。

2. 在STEP中使用 “Copy RAM to ROM”指令（如圖8－2），可以把工作存儲器的內容拷貝到FEPROM卡中，同時會將FEPROM卡中原來的內容清除。這個指令用于保存PLC的當前運行值拷貝到PLC中，這樣下次用MRES復位時，DB塊的值就會復位為保存過的值。此方法也同樣適用于MMC卡。

3. 使用PG時可以在STEP中使用“File > S7-Memory Card > Open”打開存儲卡再用      “PLC > Save to Memory Card ”將數據寫入FEPROM.此操作對于MMC卡同樣有效。此方法也同樣適用于MMC卡。

2.2.4      如何刪除FEPROM卡中的程序

目前，刪除FEPROM卡中的程序的公開方法只有一種，就是用PG和讀卡器來刪除卡中的內容，使用存儲器復位是無法清空卡里的程序的。

但下述方法同樣可以刪除FEPROM卡中的內容：

1.      在STEP中使用“Download user program to memory card ”命令可以把程序直接下載到FEPROM中，每次用這個命令下載時，都會清除FEPROM卡中以前下載的程序。當下載的程序大于工作存儲器或者大于FEPROM卡的容量時使用“Download user program to memory card”命令時會出現報警信息，下載過程仍然可以繼續，但是下載完成后會出現錯誤信息，PLC故障燈亮，此時從CPU的模板信息“Module information”中可以看到FEPROM卡中內容為空，相當于刪除了卡里的東西，之后可以重新在卡里下載新的程序。

2.      在STEP中使用“Download user program to memory card”下載一個空的程序到卡中，即可清空卡中的內容。

3.      通過在線刪除工作存儲器中的全部程序，再在STEP中執行“Copy RAM to ROM”命令可以將FEPROM卡中的內容全部刪除。對于含有內置的EPROM的CPU時，也可就用此方法來刪除EPROM中的內容。（僅適用于標準型S7-300 PLC）

4.      當CPU的設置讀寫保護后，直接用下載的快捷鍵則下載到內置的RAM(load memory)中，此時加密信息可以通過復位刪除或執行“Download user program to memory card”下載一個空的程序到卡中，此時可清除CPU中的密碼。若CPU的設置讀寫保護后，執行“Download user program to memory card”下載加密程序到FEPROM卡，則無法清除該密碼。

5.      使用讀卡器或PG來刪除。當在卡中加密又丟失了密碼的情況只能用這種方法來刪除卡中的內容。

2.2.5      關于FEPROM卡的其它信息

   對于標準型S7-300CPU,每次拔卡后上電或者插卡后上電，CPU都會要求執行復位，Stop 燈出現慢閃，需要用MRES復位（用MRES復位注意：拔卡和插卡均只可在掉電時進行）。對于S7-400CPU每次拔卡后上電或者插卡后上電CPU都不會要求執行復位，但在拔卡后，工作存儲器的程序自動丟失，即使有后備電池也一樣。

2.3    帶內置EPROM 的S7-300 CPU

     對帶有集成EPROM的CPU模塊，可以使用“Copy RAM to ROM”將程序復制到集成EPROM中，以確保在沒有備用電池的情況下發生電源故障或存儲器復位時數據不丟失。 CPU 312 IFM、 CPU 314 IFM和C7系列 帶有內置的EPROM裝載存儲器，由于不太常用，這里不作重點描述。

 

3        關于數據保持

3.1   CPU啟動方式：

S7-300CPU只有“暖啟動”(Warm Start),但CPU 318-2 DP的啟動方式可定義為暖啟動(Warm Start)和冷啟動(Cold Start)兩種，定義為暖啟動時與其他標準型S7-300相同，定義為冷啟動時，與S7 400的冷啟動相同)。暖啟動調用OB100組織塊。當啟動時，過程映像和非保持數據被清除。當過程映像讀入后，就開始新的一個循環。

 

圖9－1 

 

在S7-300CPU中，“PowerOn->PowerOff”或從”STOP-> RUN”兩種情況下都執行“暖啟動”（Warm Restart）。

1.      對于使用FEPROM卡的標準型S7300 CPU：

1)      帶后備電池的暖啟動：

      當暖啟動時，后備電池保持的RAM存儲器 (OB, FC,FB, DB) 和位存儲器(M)、定時器(T)和計數器(C)都被保持。只復位不保持的位存儲器(M)、定時器(T)和計數器(C)。過程映像和非保持數據被清除。

2)     不帶后備電池的暖啟動:

    如果RAM存儲器沒有電池作后備，就會丟失所存的信息。只有定義成保持的位存儲器(M)、定時器(T)和計數器(C)和數據塊（DB）的數據可以被保持。

 

圖9－2

 

“保持存儲器”(Retentive Memory)標簽頁用來指定需要保持的位存儲器(M)、定時器(T)、計數器(C)和數據塊（DB）區域。(如圖9－2)

 

2.      對于使用MMC卡的新型S7300 CPU

暖啟動時，所有的數據塊（DB）都是被保持的，“保持存儲器”(Retentive Memory)標簽頁的定義區為“灰色”不可選的，如圖9－3所示。定義了保持的存儲器（M）、定時器(T)、計數器（C）中的數據將被保持。過程映像和非保持數據被清除。

 

圖9－3

 

3.2   S7-300 CPU 存儲器復位

當存儲器復位時，工作存儲器、內置裝載存儲器（對于標準CPU）和帶保持的數據都被清除，然后執行硬件測試。如果存儲器卡存在，用戶程序就從存儲器卡拷貝到工作存儲器。

存儲器復位具體完成工作如下：

2   刪除工作存儲器所有的用戶數據,包括保持的數據    (不包括 MPI 參數分配)

2   硬件測試和初始化

2   對于使用EPROM卡的CPU,如果插入了 EPROM 存儲器卡，且卡中存有用戶程序，  在存儲器復位后CPU把EPROM的內容拷貝到內部工作存儲區。

對于使用MMC卡的CPU ，在存儲器復位后CPU把MMC卡的內容拷貝到內部 工作存儲區。

2  如果沒有插入存儲器卡，設定的 MPI 地址保持。但是，如果插入存儲器卡， 則裝入卡內的MPI地址

2  診斷緩沖區的內容保持，該區的內容利用編程器可以觀察到。

注意：必須在CPU是停止模式時才能執行存儲器復位：

2  模式選擇器位于“STOP”位置或

2  模式選擇器位于“RUN-P”位置，通過菜單操作“PLC -> Operating Mode -> Stop”用把模式切換到 STOP。

3.3    新型S7-300 CPU(使用 MMC卡)的數據保持問題

1．       存儲器（M）、定時器(T)、計數器（C）的可保持性取決于是否被組態為保持，如果組態為非保持，則Stop->Run或者Power off/on均被復位，如果組態為保持，則Stop->Run或者Power Off/On均被保持。

2．    DB始終保持，不管Stop->Run或者Power off/on.但下述過程會復位DB塊的值：

掉電-〉拔卡-〉上電-〉掉電-〉插卡-〉上電

存儲器對象的記憶

存儲器對象	操作狀態變換
	通電/斷電	STOP->Run	存儲器復位
用戶程序/數據（MMC中）	X	X	X
數據塊的實際值	X	X	-
保持的存儲器（M）、定時器(T)、計數器（C）	X	X	-
診斷緩沖區、運行小時計數器	X	X	X
MPI 地址、傳輸速率	X	X	X

X=保持    －＝非保持

3.4  標準型S7-300 CPU（除了CPU 318-2 DP）的數據保持問題：

1．  存儲器（M）、定時器(T)、計數器（C）

存儲器（M）、定時器(T)、計數器（C）的可保持性取決于是否被組態為保持，如果定義為非保持，則Stop->Run或者Power off/on均被復位，如果被組態為保持，則Stop->Run或者Power off/on均被保持，不管有無電池。但注意，無電池時，必須要有FEPROM程序備份，否則，組態丟失。

2．  數據塊DB

Stop->Run：所有DB保持，不管是否設為保持

Power Off： 有電池時，所有DB保持，不管是否設為保持

 無電池有卡時：

 當DB塊被定義為非保持，則復位

 當DB塊被定義為保持，則數據保持

 

存儲器對象的記憶

存儲器對象	操作狀態變換
	通電/斷電	STOP->Run	存儲器復位
用戶程序/數據（FEPROM卡）	X	X	X
數據塊（CPU帶電池，且設為保持）	X	X	X
數據塊（CPU不帶電池有卡，設為保持）	X	X	-
數據塊（CPU不帶電池有卡，未設為保持）	-	X	-
保持的存儲器（M）、定時器(T)、計數器（C）	X	X	-
診斷緩沖區、運行小時計數器	X	X	X
MPI 地址、傳輸速率	X	X	X

X=保持    －＝非保持