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SIMATIC Technology

 

 

西门子S7-200系列PLC控制器 概述

S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。

产品简介

西门子S7-300系列PLC控制器，SIMATIC S7-300 是模块化的微型 PLC 系统，可满足中、低端的性能要求。模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。
产品详细信息

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西门子S7-200,300PLC 中央处理器，可编程控制器 PLC编码器模组 PLC信号模块 通讯模块  现货销售
20个不同的CPU:
7种标准型CPU(CPU 312,CPU 314,CPU 315-2 DP,CPU 315-2 PN/DP,CPU 317-2 DP,CPU 317-2 PN/DP,CPU 319-3 PN/DP)
6 个紧凑型 CPU（带有集成技术功能和 I/O）（CPU 312C、CPU 313C、CPU 313C-2 PtP、CPU 313C-2 DP、CPU 314C-2 PtP、CPU 314C-2 DP）
5 个故障安全型 CPU（CPU 315F-2 DP、CPU 315F-2 PN/DP、CPU 317F-2 DP、CPU 317F-2 PN/DP、CPU 319F-3 PN/DP）
2种技术型CPU(CPU 315T-2 DP, CPU 317T-2 DP)
18种CPU可在-25°C 至 +60°C的扩展的环境温度范围中使用
具有不同的性能等级，满足不同的应用领域。

西门子S7-300系列PLC控制器 详细介绍

SIMATIC S7-300 是模块化的微型 PLC 系统，可满足中、低端的性能要求。

模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。

SIMATIC S7-300 的应用领域包括：

• 特殊机械，
• 纺织机械，
• 包装机械，
• 一般机械设备制造，
• 控制器制造，
• 机床制造，
• 安装系统，
• 电气与电子工业及相关产业。

多种性能等级的 CPU，具有用户友好功能的全系列模块，可允许用户根据不同的应用选取相应模块。任务扩展时，可通过使用附加模块随时对控制器进行升级。

SIMATIC S7-300 是一个通用的控制器：

• 具有高电磁兼容性和抗震性，可**限度地用于工业领域。

S7-300F

SIMATIC S7-300F 故障安全自动化系统可使用在对安全要求较高的设备中。其可对立即停车过程进行控制，因此不会对人身、环境造成损害。

S7-300F 满足下列安全要求：

• 要求等级 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等级 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
• 类别 1 - 4 符合 EN 954-1

另外，标准模块还可用在 S7-300F 及故障安全模块中。因此它可以创建一个全集成的控制系统，在非安全相关和安全相关任务共存的工厂中使用。使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

  西门子802C数控系统操作面板

西门子S7-300系列PLC控制器 设计 S7-300
一般步骤
S7-300自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。
一个系统包含下列组件：
CPU：
不同的 CPU 可用于不同的性能范围，包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。
用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。
用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。
用于高速计数、定位（开环/闭环）及 PID 控制的功能模块（FM）。
根据要求，也可使用下列模块：
用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源的负载电源模块(PS)。
接口模块 (IM)，用于多层配置时连接中央控制器 (CC) 和扩展装置 (EU)。
通过分布式中央控制器 (CC) 和 3 个扩展装置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多达 32 个模块。所有模块均在外壳中运行，并且无需风扇。
SIPLUS 模块可用于扩展的环境条件：
适用于 -25 至 +60℃ 的温度范围及高湿度、结露以及有雾的环境条件。防直接日晒、雨淋或水溅，在防护等级为 IP20 机柜内使用时，可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。
设计
简单的结构使得 S7-300 使用灵活且易于维护：
安装模块：
只需简单地将模块挂在安装导轨上，转动到位然后锁紧螺钉。
集成的背板总线：
背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。
模块采用机械编码，更换极为容易：
更换模块时，必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构，可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。
现场证明可靠的连接：
对于信号模块，可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。
TOP 连接：
为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。
规定的安装深度：
所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内，并有前盖保护。因此，所有模块应有明确的安装深度。
无插槽规则:
信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。
扩展
若用户的自动化任务需要 8 个以上的 SM、FM 或 CP 模块插槽时，则可对 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）进行扩展：
中央控制器和3个扩展机架**多可连接32个模块：
总共可将 3 个扩展装置（EU）连接到中央控制器（CC）。每个 CC/EU 可以连接八个模块。
通过接口模板连接：
每个 CC / EU 都有自己的接口模块。在中央控制器上它总是被插在 CPU 旁边的插槽中，并自动处理与扩展装置的通信。
通过 IM 365 扩展：
1 个扩展装置**远扩展距离为 1 米；电源电压也通过扩展装置提供。
通过 IM 360/361 扩展：
3 个扩展装置， CC 与 EU 之间以及 EU 与 EU 之间的**远距离为 10m。
单独安装：
对于单独的 CC/EU，也能够以更远的距离安装。两个相邻 CC/EU 或 EU/EU 之间的距离：长达 10m。
灵活的安装选项：
CC/EU 既可以水平安装，也可以垂直安装。这样可以**限度满足空间要求。
通信
S7-300 具有不同的通信接口：
连接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网总线系统的通信处理器。
用于点到点连接的通信处理器
多点接口 (MPI), 集成在 CPU 中；
是一种经济有效的方案，可以同时连接编程器/PC、人机界面系统和其它的 SIMATIC S7/C7 自动化系统。
PROFIBUS DP进行过程通信
SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。通过带有 PROFIBUS DP 主站/从站接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。
从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

西门子S7-200系列PLC控制器 功能与设计
CPU单元设计
集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 221，222具有180mA输出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分别输出280，400mA。可用作负载电源。
不同的设备类型
CPU 221~226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。
本机数字量输入/输出点
CPU 221具有6个输入点和4个输出点，CPU 222具有8个输入点和6个输出点，CPU 224具有14个输入点和10个输出点，CPU 224XP具有14个输入点和10个输出点，CPU 226具有24个输入点和16个输出点。
本机模拟量输入/输出点
CPU 224XP具有2个输入点，1个输出点。
中断输入
允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。
高速计数器
-CPU 221/222
4个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器
-CPU 224/224XP/226
6个高速计数器（30KHz），具有CPU 221/222相同的功能。
模拟电位器
CPU 221/222 1个
CPU 224/224XP/226 2个
2路高频率脉冲输出（***20KHz），用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。
实时时钟
例如为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。
EEPROM存储器模块（选件）
可作为修改与拷贝程序的**工具（无需编程器），并可进行辅助软件归档工作。
电池模块
用于长时间数据后备。用户数据（如标志位状态，数据块，定时器，计数器）可通过内部的超级电容存贮大约5天。选用电池模块能延长存贮时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。
编程
STEP 7-Micro/WIN32 V3.1编程软件可以对所有的CPU 221/222/224/224XP/226功能进行编程。同时也可以使用STEP 7-Micro/WIN16 V2.1软件包，但是它只支持对S7-21x同样具有的功能进行编程。
STEP 7-Micro/DOS不能对CPU 221/222/224/224XP/226编程。如果使用PG/PC的串口编程，则需要使用PC/PPI电缆。
如果使用STEP 7-Micro/WIN32 V3.1编程软件，则也可以通过SIMATIC CP 5511或CP 5611编程。在这种情况下，通讯速率可高达187.5kbit/s。 可以利用PC/PPI 电缆和自由口通讯功能把 S7-200 CPU 连接到许多和RS-232标准兼容的设备。
有两种不同型号的 PC/PPI 电缆：
带有RS-232口的隔离型 PC/PPI 电缆，用5个DIP开关设置波特率和其它配置项

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STEP7程序的使用简介

1 创建一个项目结构，项目就象一个文件夹，所有数据都以分层的结构存在于其中，任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后，所有其他任务都在这个项目下执行。 

 

2 组态一个站，组态一个站就是指定你要使用的可编程控制器，例如S7300、S7400等。 

 

3 组态硬件，组态硬件就是在组态表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板，地址一般不用修改由程序自动生成。模板的特性也可以用参数进行赋值。 

 

4 组态网络和通讯连接，通讯的基础是预先组态网络，也就是要创建一个满足你的控制方案的子网，设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的连接。网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改。 

 

5 定义符号，可以在符号表中定义局部或共享符号，在你的用户程序中用这些更具描述性的符号名替代**地址。符号的命名一般用字母编写不超过8个字节，**不要使用很长的汉字进行描述，否则对程序的执行有很大的影响。 

 

6 创建程序，用梯形图编程语言创建一个与模板相连结或与模板无关的程序并存储。创建程序是我们控制工程的重要工作之一，一般可以采用线形编程（基于一个块内，OB1）、分布编程（编写功能块FB,OB1组织调用）、结构化编程（编写通用块）。我们**常采用的是结构化编程和分布编程配合使用，很少采用线形编程。 

 

7 下载程序到可编程控制器，完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后，可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下（STOP或RUN-P）, RUN-P模式表示，这个程序将一次下载一个块，如果重写一个旧的CPU程序就可能出现冲突，所以一般在下载前将CPU切换到STOP模式。  

西门子S7-200系列PLC与PC通信程序流程图及工作过程

 在上述通信方式下，由于只用两根线进行数据传送，所以不能够利用硬件握手信号作为检测手段。因而在PC机与PLC通信中发生误码时，将不能通过硬件判断是否发生误码，或者当PC与 PLC工作速率不一样时，就会发生冲突。这些通信错误将导致PLC控制程序不能正常工作，所以必须使用软件进行握手，以保证通信的可靠性。

由于通信是在PC机以及PLC之间协调进行的，所以PC机以及PLC中的通信程序也必须相互协调，即当一方发送数据时另一方必须处于接收数据的状态。如图7-18、图7-19所示分别是PC、PLC的通信程序流程。

 

 

图7-18  PC机通信程序流程图

 

 

图7-19  S7-PLC通信程序流程图

通信程序的工作过程：PC每发送一个字节前首先发送握手信号，PLC收到握手信号后将其传送回PC，PC只有收到PLC传送回来的握手信号后才开始发送一个字节数据。PLC收到这个字节数据以后也将其回传给PC，PC将原数据与PLC传送回来的数据进行比较，若两者不同，则说明通信中发生了误码，PC机重新发送该字节数据；若两者相同，则说明PLC收到的数据是正确的，PC机发送下一个握手信号，PLC收到这个握手信号后将前一次收到的数据存入指定的存储区。这个工作过程重复一直持续到所有的数据传送完成。

    采用软件握手以后，不管PC与PLC的速度相差多远，发送方**也不会**于接收方。软件握手的缺点是大大降低了通信速度，因为传送每一个字节，在传送线上都要来回传送两次，并且还要传送握手信号。但是考虑到控制的可靠性以及控制的时间要求，牺牲一点速度是值得的，也是可行的。

PLC方的通信程序只是PLC整个控制程序中的一小部分，可将通信程序编制成PLC的中断程序，当PLC接收到PC发送的数据以后，在中断程序中对接收的数据进行处理。PC方的通信程序可以采用VB、VC等语言，也可直接采用西门子专用组态软件，如STEP7、WinCC。

用西门子S7-200 PLC定时器产生断开延迟、脉冲和扩展脉冲举例

本例说明了利用S7-200的集成“接通延迟”(ON-Delayed)定时器，能够方便地产生断开延迟(OFF-Delay)、脉冲(Pulse)及扩展脉冲(Extended Pulse)。

为了在输出端Q0.0得到断开延迟信号，Q0.0端的输出信号的置位时问要比I0.0端的输入信号长一段定时器的时间。

为了在输出端Q0.1得到脉冲信号，I0.1端的输入信号被置位之后，信号会在输出端Q0.1停留一段定时器的时间;但是，如果输入I0.1被复位，那么输出端Q0.1脉冲信号也将被复位。

为了在输出端Q0.2得到扩展脉冲信号，一旦输入I0.2己经置位，无论输入I0.2是否复位，那么在预置定时器时问内Q0.2端输出信号将一自处于置位状态。

 

程序和注释

下列程序分为3部分，每部分都相互独立，用来实现断开延迟(OFF-Delay)、脉冲(Pulse)和扩展脉冲(Extended Pulse)。

一、断开延迟(OFF-Delay)

当接通输入I0.0时，输出Q0.0被置位。如果输入I0.0被复位(下降沿)，

T33，运行5秒钟后，定时器T33置位，同时使标志位M0.0和输出Q0.0

则启动定时器复位。

二、脉冲(Pulse)

当接通输入I0.1时，输出Q0.1和标志位M0.1被置位。通过对标志位M0.1置位使定时器T34启动，运行5秒钟后或输入旧.1复位，就立即使输出Q0.1复位。

三、扩展脉冲(Extended Pulse)

当接通输入I0.2时，输出Q0.2和标志位M0.2被置位。通过对标志位M0.2置位，使定时器T35启动，运行5秒钟后，立即使输出Q0.2复位。

西门子S7-300PLC的触点边沿信号识别指令及示例

l        触点下降沿信号识别指令

           

在OB1的扫描周期中，CPU对<address1>的状态与其上一个扫描周期的状态进行比较（上一个扫描周期的状态保存在<address2>中。若该<address1>状态是0且存放在<address2>中的上次状态是1，这说明NEG指令检测到<address1>的负跳沿，那么NEG指令把RLO位置1。如果<address1>在相邻的两个扫描周期中状态相同（全为1或0），那么NEG指令把RLO位清0。

例 3.1.15 

       

当输入信号I 0.0、I 0.0、I 0.2、I 0.4全为“1”并且I 0.3 有一个负跳变，则Q 4.0输出一个扫描周期的正脉冲信号。

l        触点上升沿信号识别指令

     在OB1的扫描周期中，CPU对<address1>的状态与其上一个扫描周期的状态进行比较（上一个扫描周期的状态保存在<address2>中。若该<address1>状态是1且存放在<address2>中的上次状态是0，这说明POS指令检测到<address1>正跳沿，那么POS指令把RLO位置1。如果<address1>在相邻的两个扫描周期中状态相同（全为1或0），那么POS指令把RLO位清0。

例 3.1.16

         

 

当输入信号I 0.0、I 0.0、I 0.2、I 0.4全为“1”并且I 0.3 有一个正跳变，则Q 4.0输出一个扫描周期的正脉冲信号。

例 3.1.16

         

 

当输入信号I 0.0、I 0.0、I 0.2、I 0.4全为“1”并且I 0.3 有一个正跳变，则Q 4.0输出一个扫描周期的正脉冲信号。

PLC几种结构形式及其特点

1 ． 单元式

单元式的特点是结构紧凑。它将所有的电路都装入一个模块内，构成一个整体，这样体积小巧、成本低、安装方便。

FX2 系列可编程控制器由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊适配器等四种产品构成。仅用基本单元或将上述各种产品组合起来使用均可。

  基本单元（ M ）：内有 CPU 与存贮器，为必用装置。

扩展单元（ E ） : 要增加Ｉ／Ｏ点数时使用的装置。

可利用扩展模块，以 8 为单位增加输入／输出点数。也可只增加输入点数或只增加输出点数，因而使输入／输出的点数比率改变。

2 ．模块式

模块式可编程控制器采用搭积木的方式组成系统，在一块基板上插上 CPU 、电源、Ｉ／Ｏ模块及特殊功能模块，构成一个总Ｉ／Ｏ点数很多的大规模综合控制系统。

这种结构形式的特点是 CPU 为独立的模块 , 输入、输出也是独立模块。

3 ．叠装式

它的结构也是各种单元、 CPU 自成独立的模块，但安装不用基板，仅用电缆进行单元间联接，且各单元可以一层层地叠装。

FX2 系列 PLC 是单元式和模块式相结合的叠装式结构。

S7-200系列PLC和MT-500系列触摸屏在工业生产线上的应用举例

在市场经济激烈竞争的今天，冰箱内胆的制做上各有各的特点，针对我们的产品会给你带来更多的方便，给你的生产效率大大的提高。

 

一、概述

 

    在冰箱生产线的设备中，单工位真空成型机系统使用非常普及，对每种不同的冰箱型号都要对工艺的参数和模具进行调整，随着PLC的国产化和成本的不断降低，PLC在工业生产线的节能及提高生产效率等主面起到日趋重要的作用。

 

    针对单工位真空成型机控制系统的工作环境和节能性、高效率性要求使用的PLC响应速度快，操作方便。所以我们推出的西门子S7-200系列PLC和威纶通公司提供的MT-500系列触摸屏组成的单工位真空成型机完全可以完成以上的工业要求。

 

    西门子S7-200系列PLC以非常高的可靠性和低成本优势成为工业生产现场控制器的**。它能适应现场环境强电磁干扰及高温度，高湿度的场合。

 

    本系统核心采用西门子CPU226为模块，再加入O/I扩展模块EM223，EM222，及模拟量输入模块EM231，输出模块EM232组成；能够完成自动、手动和调整的三种工作状态，给操作人员带来了很大的方便。

 

    CPU226模块有两个RS485接口，点对点接口（PPI）多点接口（MPI）PROFIBUS在使用上非常方便，一个可以用于触摸屏的控制，一个可以用于和其它公司模块之间的通讯。

 

    人机介面采用触摸屏方式简单可靠，特别适用工业现场的复杂环境卫使用。通讯采用西门子特有的PPI协议使用RS485通讯线可靠通讯距离可以达到50米。

 

二、人机界面

 

1、主界面介绍，如图1，开机进入系统主界面选择需要的工作方式和对参数的调整等。如选择自动工作模式，图中的自动按钮会切换到开的状态，在机器处于无故障条件下，按此按钮后板材放好按一下自动循环按钮，系统回自动完成一件产品的生产工作。如选择调整界面或是选择手动界面系统就会进入相应的控制面板进入相应的模式，这两种模式是针对对机器的维修维护和换模而使用的。

图1 人机界面 

 

2、当系统进入自动运行控制面板后，可以通过位状态指示灯了解单工位真空成型机的运行情况，循环起动多功能按钮在不同的运行状态下可以，完成循环起动-------->加热结束-------->冷却结束，三种功能。

 

3、自动工作循环动作顺序：

上料-------->按循环起动按钮-------->压边框**下降-------->压边框慢速下降到位-------->上下加热板**前进-------->上下加热板慢速前进到位-------->加热板开始加热-------->A：正常；设定加热时间到-------->

B：异常；板料下垂-------->电保护开关-------->

C：人工按（加热结束按钮）按钮-------->

上下加热板**后退————上下加热板慢速后退到位—

D：模架延时上-------->设定时间到-------->模架**上行-------->模架慢速上行到位-------->

E：1次吹泡-------->设定时间到-------->2次吹泡-------->设定时间到-------->

慢速抽真空-------->设定时间到-------->**抽真空-------->设定时间到-------->（选择辅压框），辅压框**下降-------->辅压框慢速下降-------->保压-------->保压时间到-------->延时冷却-------->设定时间到-------->冷却风机开-------->设定时间到-------->风机停-------->消真空-------->设定时间到-------->脱模吹气-------->设定时间到-------->抽芯回，模架延时下-------->设定时间到-------->模架比例慢速下降到位-------->抽芯复位，同时压边框**上升-------->压边框慢速上升-------->卸料，一个工作循环结束。同时在执行动作时如发生意外可以按急停按钮，动作立即停止；所有动作在触摸屏界面上都有模拟显示。

 

4、 参数调整：通过触摸参数调整屏界面对生产工艺中的产品型号、动作时间设定、温度设定、速度设定、加热板加热位置及加热功率百分比。

 

5、进入产品选择界面，根据需要选择符合和产品工艺对应产品后确认。

 

6、其它的参数调整进入对应的调整介面，根据产品的工艺卡要求进行调整。

 

7、根据不同的产品和型号来调整上下加热板的温度：每种产品有产品节拍和产量记数，使用起来轻松自如。

 

三、换模与维护维修

 

1、换模时可以把模式转换到调整位，进行必要的操作。

2、机器出现故障维修时，本系统配置了状态信号显示面板。

3、机器出现故障维修时，在调整手动状态下还可以使用操作按钮面板上的按钮来控制。

4、本系统采用了编程的方式将系统出现的常见故障输入到PLC中，会在人机界面上显示当前的故障，给维护人员带来更大的方便。

 

四、注意事项：

 

1、实施接线时，务必关闭电源。

 

2、控制柜电源必须采用符合标准的三相五线制供电，所有设备体上之接地端子务必正确的接地，可提高产品的安全性。

 

3、交流电源不可连接于行程开关等信号端，否则可能造成严重的损坏，因此在通电前请再次确认接线是否正确。

 

4、为了防止干扰，触摸屏与控制柜之间的连线请务必使用有被覆的屏蔽线，且不可与AC200V以上的回路并排走向。

 

五、PLC程序的编制：

 

    西门子S7-200使用西门子的STEP 7-MicroWIN 进行方便快捷的编程，它可以在STL、梯形图、FBD逻辑方框图之间切换编程，丰富的指令集基本上可以满足中小型设备的应用。

部分梯形图：

PLC的编程技巧及实例分析

利用PLC进行程序编制时，为了减少指令条数，节省内存和提高运行速度，应掌握以下编程技巧。

(1)把串联触点多的电路编在上方，如图8-4所示，可见（b）形式减少使用ORB指令或多重输出指令等。

(2)并联触点多的电路放在左边，如图8-5所示，可见（b）形式减少使用ANB指令。

(3)多重输出电路，**将串联接点多的电路放在下边，如图8-6所示，可以不使用MPS、MPP指令等。

(4)如果电路复杂，采用ANB、ORB等指令实现比较困难时，可以重复使用一些触点改成等效电路，再进行编程，如图8-7所示。