第1章S7300PLC硬件和安裝

1、第1章S7300PLC硬件和安裝 第一篇 基 礎(chǔ) 篇 PLC(programmable logical controller )中文名稱可編程控 制器，今天PLC其應(yīng)用已經(jīng)十分的廣泛，在工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)是 家喻戶曉，PLC的廠家、型號和規(guī)格同樣也層出不窮。對于 有志于PLC應(yīng)用的人員來說如何面對眼花繚亂的產(chǎn)品，是一 個大的挑戰(zhàn)。如何面對挑戰(zhàn)呢，首先選擇一個典型的應(yīng)用廣 泛的PLC作為學(xué)習(xí)、研究的對象，本書選擇西門子S7-300系 列PLC作為對象。其次，了解和學(xué)習(xí)PLC的基礎(chǔ)知識，最后， 掌握綜合應(yīng)用PLC解決實際問題的技術(shù)和能力。如果遇到其 它plc就可以舉一反三了。 本篇包括前三章，第一章 S

2、7-300PLC硬件和安裝、第二章 step 7軟件安裝和使用、第三章 STEP7編程。主要介紹了 S7-300PLC的基礎(chǔ)知識和基本操作規(guī)范和方法，包括硬件的 安裝和選型規(guī)范，包括setp7軟件的安裝和使用的基本方法， 包括各種常用的指令的使用的方法。這部分內(nèi)容是應(yīng)用的基 礎(chǔ)，反映了S7-300PLC區(qū)別于其他不同類型PLC的主要特性。 本篇更多的是一些知識性、規(guī)范性的內(nèi)容，強調(diào)的是記憶、 操作規(guī)范和方法。 第1章S7300PLC硬件和安裝 第一章 S7-300PLC硬件和安裝 SIMATIC S7-300是一種通用型的PLC，能適合自動化 工程中的各種應(yīng)用場合，尤其是在生產(chǎn)制造工程中的應(yīng)

3、用。模塊化、無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、易于實現(xiàn)分布式的配置以及 易于掌握等特點，使得S7-300在各種工業(yè)領(lǐng)域中實施各 種控制任務(wù)時，成為一種既經(jīng)濟又切合實際的解決方案。 本章詳細介紹各模塊結(jié)構(gòu)和安裝規(guī)范。 1.1 S7-300PLC硬件簡介 1.2 S7-300PLC電氣安裝規(guī)范 1.3 實訓(xùn)一：安裝一個典型的S7-300PLC硬件系統(tǒng) 第1章S7300PLC硬件和安裝 1.1 S7-300PLC硬件簡介 S7-300（見圖1-1）由多種模塊部件組成，包括導(dǎo)軌 （Rack）、電源模塊（PS）、CPU模塊、接口模塊 （IM）、輸入輸出模塊（SM）。各種模塊能以不同方式 組合在一起，從而可使控制系統(tǒng)設(shè)計更加靈

4、活，滿足不同 的應(yīng)用需求。 圖1-1 S7-300 PLC的基本結(jié)構(gòu) 第1章S7300PLC硬件和安裝 1.1.1 電源模塊 電源模塊是構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)的重要組成部分，針對不同 系列的CPU，西門子有匹配的電源模塊與之對應(yīng)，用于對 PLC內(nèi)部電路和外部負載供電。 1. PS 30X系列電源模塊系列電源模塊 有多種S7-300電源模塊可為編程控制器供電，也可以向 需要24V直流的傳感器/執(zhí)行器供電，比如PS305、PS307。 PS 305電源模塊是直流供電，PS 307是交流供電。本節(jié)以 PS 307電源模塊為例作詳細介紹。圖1-2是PS 307（2A） 的模塊示意圖。 PS 307電源模塊

5、(2A)具有以下顯著特性： （1）輸出電流2A。 （2）輸出電壓24VDC，防短路和開路保護。 （3）連接單相交流系統(tǒng) (輸入電壓120/230V AC， 50/60Hz)。 （4）可靠的隔離特性，符合EN 60950標準。 （5）可用作負載電源。 第1章S7300PLC硬件和安裝 圖1-2 PS 307電源模塊 第1章S7300PLC硬件和安裝 電源模塊在非正常工作狀態(tài)下的反應(yīng)，可參考表1-1。 如果則24V直流指示燈 輸出電流過載I3.9A電壓跌落，電壓自動 恢復(fù) 閃爍 3AI=3.9A（穩(wěn)態(tài)）電壓下降，縮短使用 壽命 輸出短路輸出電壓0V；短路故 障排除后，電壓 自動恢復(fù) 暗 在一次側(cè)過

6、電壓可能徹底毀壞 在一次側(cè)欠電壓自動切斷；欠電壓排 除后，電壓自動 恢復(fù) 暗 表表1-1 電源模塊在非正常工作狀態(tài)下的反應(yīng)電源模塊在非正常工作狀態(tài)下的反應(yīng) 第1章S7300PLC硬件和安裝 2. S7-300的電流消耗量和功率損耗的電流消耗量和功率損耗 一個實際的S7-300 PLC系統(tǒng)，在確定所有的模塊后，要 選擇合適的電源模塊。所選定的電源模塊的輸出功率必須 大于CPU模塊、所有I/O模塊、各種智能模塊的總消耗功 率之和，有時甚至還要考慮某些執(zhí)行單元的功率，并且要 留有30左右的余量。在具體產(chǎn)品設(shè)計時，應(yīng)該仔細研究 各個模塊的功率參數(shù)，最后確定電源模塊的型號、規(guī)格。 當(dāng)同一電源模塊既要為主

7、機單元又要為擴展單元供電時， 從主機單元到最遠一個擴展單元的線路壓降必須小于0.25 V。 第1章S7300PLC硬件和安裝 1.1.2 CPU模塊 CPU是PLC系統(tǒng)的運算控制核心。它根據(jù)系統(tǒng)程序的要求 完成以下任務(wù)：接收并存儲用戶程序和數(shù)據(jù)，接收現(xiàn)場輸 入設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，診斷PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程 過程中的語法錯誤，完成用戶程序規(guī)定的運算任務(wù)，更新 有關(guān)標志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，實現(xiàn)輸出控 制或數(shù)據(jù)通信等功能。 S7-300 CPU有20種不同型號，各種CPU按性能等級劃分， 可以涵蓋各種應(yīng)用范圍。S7-300的各款CPU都有非常詳 盡的性能數(shù)據(jù)表（具體參數(shù)可查閱相關(guān)資料

8、），其中最值 得關(guān)注的CPU性能有以下五方面： I/O擴展能力 指令執(zhí)行速度 工作內(nèi)存容量 通訊能力 CPU上的集成功能 第1章S7300PLC硬件和安裝 1. 操作員控制和顯示單元操作員控制和顯示單元 圖1-3所示為CPU 31xC的控制和顯示單元。 圖1-4所示為CPU 31xC打開前面板后的集成數(shù)字和模擬 I/O。 （1）狀態(tài)和故障顯示 CPU上安裝有6個LED指示燈，顯示運行狀態(tài)和故障。表 1-2列出了用于狀態(tài)和故障顯示的發(fā)光二極管的含義。 圖圖1-3 CPU 31xC的面板的面板 注：模擬量輸入和模擬量輸出；：注：模擬量輸入和模擬量輸出；：8個數(shù)字量輸入；個數(shù)字量輸入；8個數(shù)個數(shù) 字

9、量輸出。字量輸出。 圖圖1-4 CPU 31xC的集成數(shù)字量的集成數(shù)字量I/O模塊模塊 第1章S7300PLC硬件和安裝 發(fā)光二極管LED含 義說 明 SF(紅色)系統(tǒng)錯誤故障 下列事件引起燈亮： 硬件故障 固件出錯 編程出錯 參數(shù)設(shè)置出錯 算術(shù)運算出錯 定時器出錯 存儲器卡故障(只在CPU313和314上) 電池故障或電源接通時無后備電池(只用于CPU313和314 上) 輸入輸出的故障或錯誤(只對外部I/O) 用編程裝置讀出診斷緩沖器中的內(nèi)容，以確定錯誤故障 的真正原因 BATF(紅色，只在 CPU313和314上有) 電池故障如果電池有下列情況，則燈亮：失效；未裝入 DC 5 V(綠色)

10、 用于CPU和S7-300的 5 V DC電源 如果內(nèi)部的5 V直流電源正常，則燈亮 FRCE(黃色) 保留專用 表表1-2 用于狀態(tài)和故障顯示用于狀態(tài)和故障顯示LED的含義的含義 第1章S7300PLC硬件和安裝 （2）CPU的運行模式 CPU有四種操作模式：STOP（停機）、STARTUP（啟 動）、RUN（運行）和HOLD（保持）。在所有的模式中， 都可以通過MPI接口與其他設(shè)備通信。 STOP模式：CPU模塊通電后自動進入STOP模式，在 該模式不執(zhí)行用戶程序，可以接收全局數(shù)據(jù)和檢查系統(tǒng)。 STARTUP模式：可以用模式選擇開關(guān)或編程軟件啟動 CPU。如果模式選擇開關(guān)在RUN或RUN-

11、P位置，通電時 自動進入啟動模式。 RUN模式：執(zhí)行用戶程序，刷新輸入和輸出，處理中斷 和故障信息服務(wù)。 HOLD模式：在STARTUP和RUN模式執(zhí)行程序時遇到 調(diào)試用的斷點，用戶程序的執(zhí)行被掛起（暫停），定時器 被凍結(jié)。 第1章S7300PLC硬件和安裝 （3）操作模式選擇開關(guān) 可使用模式選擇開關(guān)設(shè)置當(dāng)前的CPU運行模式。開關(guān)有4 個位置，其含義如表1-3所列。 位置含義說明 RUN-P（部分 CPU） 運行-編程模式CPU不僅執(zhí)行用戶程序，在運行時還可以通過編程軟件讀出和修 改用戶程序，以及改變運行方式 RUN運行模式CPU執(zhí)行用戶程序，可以通過編程軟件讀出用戶程序，但是不能 修改用戶程

12、序 STOP停止模式CPU不執(zhí)行用戶程序，通過編程軟件可以讀出和修改用戶程序 MRES存儲器復(fù)位模 式 MERES位置不能保持，在這個位置松手時開關(guān)將自動返回STOP 位置。將模式選擇開關(guān)從STOP狀態(tài)扳到MRES位置，可以復(fù) 位存儲器，使CPU回到初始狀態(tài)。工作存儲器、裝載存儲器 中的用戶程序和地址區(qū)被清除，全部存儲器位、定時器、計 數(shù)器和數(shù)據(jù)塊均被刪除，即復(fù)位為零，包括有保持功能的數(shù) 據(jù)。系統(tǒng)參數(shù)、CPU和模塊的參數(shù)被恢復(fù)為默認設(shè)置，MPI 的參數(shù)被保留。如果有存儲器卡，CPU在復(fù)位后將它里面的 用戶程序和系統(tǒng)參數(shù)復(fù)制到工作存儲器區(qū) 表1-3模式選擇開關(guān)的位置含義 第1章S7300PLC硬

13、件和安裝 （4）SIMATIC微存儲卡（MMC）插槽 Flash EPROM微存儲卡用于在斷電時保存用戶程序和某 些數(shù)據(jù)，它可以擴展CPU的存儲器容量，也可以將有些 CPU的操作系統(tǒng)包括在MMC中，這對于操作系統(tǒng)的升級 是非常方便的。MMC用作裝載存儲器或便攜式保存媒體， 它的讀寫直接在CPU內(nèi)進行，不需要專用的編程器。由于 CPU 31xC沒有安裝集成的裝載存儲器，在使用CPU時必 須插入MMC。CPU與MMC是分開訂貨的。如圖1-5。 圖圖1-5 MMC卡卡 第1章S7300PLC硬件和安裝 如果在寫訪問過程中拆下SIMATIC微存儲器卡， 卡中的數(shù)據(jù)會被破壞。在這種情況下，必須將 MMC

14、插入CPU中并刪除它，或在CPU中格式化存 儲卡。只有在斷電狀態(tài)或CPU處于“STOP”狀態(tài) 時，才能取下存儲卡。 第1章S7300PLC硬件和安裝 2.存儲器區(qū)域存儲器區(qū)域 PLC的系統(tǒng)程序相當(dāng)于個人計算機的操作系統(tǒng)，它使PLC 具有基本的智能，能夠完成PLC設(shè)計者規(guī)定的各種工作。 系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家設(shè)計并固化在ROM中，用戶不 能讀取。用戶程序由用戶設(shè)計，它使PLC能完成用戶要求 的特定功能。用戶程序存儲器的容量以字節(jié)為單位，不同 的程序?qū)?yīng)不同的存儲區(qū)域。 CPU存儲器可以分為三個區(qū)域，如圖1-6。 CPU 裝載存儲器 (保存在MMC中) 工作存儲器 系統(tǒng)存儲區(qū) 工作存儲器 系統(tǒng)存

15、儲區(qū) 裝載存儲器 (保存在MMC中) CPU 圖圖1-6 CPU的存儲區(qū)的存儲區(qū) 第1章S7300PLC硬件和安裝 （1）裝載存儲器 裝載存儲器位于SIMATIC微型存儲卡（MMC）中。裝載 存儲器的容量與MMC的容量一致。用于保存程序指令塊 和數(shù)據(jù)塊以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)，也可以將項目的整個組態(tài)數(shù)據(jù)保 存在MMC中。 （2）工作存儲器（RAM） RAM集成在CPU中，不能被擴展。它可用于運行程序指 令，并處理用戶程序數(shù)據(jù)。程序只能在RAM和系統(tǒng)存儲器 中運行。 CPU的RAM都具有保持功能。 （3）系統(tǒng)存儲區(qū) RAM系統(tǒng)存儲區(qū)集成在CPU中，不能被擴展。它包括： 標志位、定時器和計數(shù)器的地址區(qū) I/O

16、的過程映像 局域數(shù)據(jù) 第1章S7300PLC硬件和安裝 3.介紹幾種典型介紹幾種典型CPU模塊模塊 （1）CPU 313：CPU313是標準型CPU。具有更大的程序存儲器、低成 本的解決方案，適用于對速度要求較高、程序較大的小型應(yīng)用領(lǐng)域。 CPU313內(nèi)置12 KB的RAM，其裝載存儲器為內(nèi)置20 KB的RAM，可用存 儲卡擴充裝載存儲器，最大容量為4MB，指令執(zhí)行速度為600 ns/二進制 指令。擴展模塊只能裝在一個導(dǎo)軌上，最大擴展128點數(shù)字量和32路模擬 量。 CPU313采用的是軟件時鐘，它給用戶提供一個工作時間計時器。該計時 器可用來計量CPU或所連接設(shè)備的工作時間長度。 （2）CP

17、U 313C：CPU 313C是緊湊型CPU，帶集成的數(shù)字量和模擬量 的輸入和輸出。無內(nèi)置裝載存儲器，操作時必須用MMC卡擴充裝載存儲 器。適用于具有較高要求的系統(tǒng)中。 （3）CPU 313C-2DP：緊湊型CPU，帶集成的數(shù)字量輸入和輸出，以及 PROFIBUS DP主站/從站接口。操作時也必須用MMC卡擴充裝載存儲器。 （4）CPU315/CPU315-2DP：CPU315是具有中到大容量程序存儲器和 大規(guī)模I/O配置的CPU。CPU315-2DP是具有中到大容量程序存儲器和 PROFIBUS-DP主/從接口的CPU，它用于包括分布式及集中式I/O的任務(wù) 中。CPU315/CPU315-2

18、DP具有48 KB/64 KB，內(nèi)置80/96 KB的裝載存儲 器(RAM)，可用存儲卡擴充裝載存儲器，最大容量為512 KB，指令執(zhí)行 速度為300 ns/二進制指令，最大可擴展1024/2048點數(shù)字量或128/256個 模擬量通道。其他特性與CPU314相同。 CPU315-2DP是帶現(xiàn)場總線(PROFIBUS)SINEC L2-DP接口的CPU模塊， 其他特性與CPU315模塊相同。 第1章S7300PLC硬件和安裝 1.1.3 SM模塊 信號模塊（SM）也叫輸入/輸出模塊，是CPU 模塊與現(xiàn)場 輸入輸出元件和設(shè)備連接的橋梁，用戶可根據(jù)現(xiàn)場輸入/ 輸出設(shè)備選擇各種用途的I/O模塊。 S

19、7-300的輸入/輸出模塊外部連線接在插入式的前連接器 的端子上，前連接器插在前蓋后面的凹槽內(nèi)。不需斷開前 連接器上的外部連線，就可以迅速的更換模塊。 信號模塊面板上的LED用來顯示各數(shù)字量輸入/輸出點的信 號狀態(tài)，模塊安裝在DIN標準導(dǎo)軌上，通過總線連接器與 相鄰的模塊連接。 信號模塊和接口模塊的尺寸為 40mm(寬)x125mm(高)x120mm.(深)。有少量模塊的寬度 為80mm。 第1章S7300PLC硬件和安裝 1.數(shù)字量模塊數(shù)字量模塊 S7-300有多種型號的數(shù)字量I/O模塊供選擇。本節(jié)主要介 紹數(shù)字量輸入模塊SM321、數(shù)字量輸出模塊SM322 、數(shù) 字量I/O模塊SM323和

20、仿真模塊SM374。 （1）數(shù)字量輸入模塊SM321 數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場送來的數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成S7-300 內(nèi)部信號電平。數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸 入方式。對現(xiàn)場輸入元件，僅要求提供開關(guān)觸點即可。輸 入信號進入模塊后，一般都經(jīng)過光電隔離和濾波，然后才 送至輸入緩沖器等待CPU采樣。采樣時，信號經(jīng)過背板總 線進入到輸入映像區(qū)。 數(shù)字量輸入模塊SM321有四種型號模塊可供選擇，即直流 16點輸入、直流32點輸入、交流16點輸入、交流8點輸入 模塊。 模塊的每個輸入點有一個綠色發(fā)光二極管顯示輸入狀態(tài)， 輸入開關(guān)閉合即有輸入電壓時，二極管點亮。 第1章S7300PLC硬件和安裝 （2）

21、數(shù)字量輸出模塊SM322 數(shù)字量輸出模塊SM322將S7-300內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過 程所要求的外部信號電平，可直接用于驅(qū)動電磁閥、接觸 器、小型電動機、燈和電動機啟動器等。按負載回路使用 的電源不同，它可分為直流輸出模塊、交流輸出模塊和交 直流兩用輸出模塊。按輸出開關(guān)器件的種類不同，它又可 分為晶體管輸出方式、可控硅輸出方式和繼電器觸點輸出 方式。晶體管輸出方式的模塊只能帶直流負載，屬于直流 輸出模塊；可控硅輸出方式屬于交流輸出模塊；繼電器觸 點輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。從響應(yīng)速度 上看，晶體管響應(yīng)最快，繼電器響應(yīng)最慢；從安全隔離效 果及應(yīng)用靈活性角度來看，以繼電器觸點輸出型最佳

22、。 數(shù)字量輸出模塊SM322有多種型號輸出模塊可供選擇，常 用模塊的有8點晶體管輸出、16點晶體管輸出、32點晶體 管輸出、8點可控硅輸出、16點可控硅輸出、8點繼電器輸 出和16點繼電器輸出。模塊的每個輸出點有一個綠色發(fā)光 二極管顯示輸出狀態(tài)，輸出邏輯“1”時，二極管點亮。 第1章S7300PLC硬件和安裝 （3）數(shù)字量I/O模塊SM323 SM323模塊有兩種類型，一種是帶有8個共地輸入端和8個共地輸出端， 另一種是帶有16個共地輸入端和16個共地輸出端，兩種特性相同。圖 1-7是8個共地的輸入端、輸出端SM323模塊的端子連接及電氣原理圖， 端子110用于輸入，端子1120用于輸出。I/

23、O額定負載電壓24 V DC，輸入電壓“1”信號電平為1130 V，“0”信號電平為35 V，I/O通過光耦與背板總線隔離。在額定輸入電壓下，輸入延遲為 1.24.8 ms。輸出具有電子短路保護功能。 圖1-7 SM323模塊端子連接及電氣原理圖 第1章S7300PLC硬件和安裝 2.模擬量模塊 本節(jié)闡述S7-300中模擬量值的表示方法，簡單介紹模擬量輸入模塊 SM331、模擬量輸出模塊SM332、模擬量I/O模塊SM334的原理、性能 參數(shù)等內(nèi)容。 （1）模擬量值的表示方法 S7-300的CPU用16位的二進制補碼表示模擬量值。其中最高位為符號 位S，“0”表示正值，“1”表示負值，被測值的

24、精度可以調(diào)整，取決于 模擬量模塊的性能和它的設(shè)定參數(shù)，對于精度小于15位的模擬量值， 低字節(jié)中冪項低的位不用。表1-4表示了S7-300模擬量值所有可能的精 度，標有“”的位就是不用的位，一般填入“0”。 以位數(shù)表示的 精度 (帶符號位) 單 位模擬值 十進制十六進制高字節(jié)低字節(jié) 8 9 10 11 12 13 14 15 128 64 32 16 8 4 2 1 80H 40H 20H 10H 8H 4H 2H 1H S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0

25、0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 表表1-4 模擬量值可能的精度模擬量值可能的精度 第1章S7300PLC硬件和安裝 S7-300模擬量輸入模塊的輸入測量范圍很寬，它可以直接 輸入電壓、電流、電阻、熱電偶等信號，而S7-300模擬量 輸出模塊可以輸出010 V，15 V，10 V10 V， 020 mA，420 mA，2020 mA等模擬信號，具體 的各種模擬量輸入范圍的數(shù)字化表示以及數(shù)字量與不同的 模擬輸

26、出范圍間的對應(yīng)關(guān)系，請參考相關(guān)技術(shù)手冊。 （2）模擬量輸入模塊SM331 模擬量輸入模塊SM331目前有三種規(guī)格型號，即8AIl2 位模塊、2AIl2位模塊和8AIl6位模塊，分別為8通道的 12位模擬量輸入模塊、2通道的12位模擬量輸入模塊、8 通道的16位模擬量輸入模塊。其中具有12位輸入的模塊除 了通道數(shù)不一樣外，其工作原理、性能、參數(shù)設(shè)置等各方 面都完全一樣。 第1章S7300PLC硬件和安裝 SM331主要由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補償電路、 恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。A/D轉(zhuǎn)換部件 是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分方法，積分時間直接 影響到A/D轉(zhuǎn)換時間和A/D轉(zhuǎn)

27、換的精度。被測模擬量的精 度是所設(shè)定的積分時間的正函數(shù)，也即積分時間越長，被 測值的精度越高。SM331可選四檔積分時間：2.5 ms、 16.7 ms、20 ms和l00 ms，相對應(yīng)的以位表示的精度為8、 12、12和14。每一種積分時間有一個最佳的噪聲抑制頻 率f0，以上四種積分時間分別對應(yīng)400 Hz、60 Hz、50 Hz 和10 Hz。 （3）模擬量輸出模塊SM332 模擬量輸出模塊SM332目前有三種規(guī)格型號，即4AOl2 位模塊、2AO12位模塊和4AOl6位模塊，分別為4通 道的12位模擬量輸出模塊、2通道的12位模擬量輸出模塊、 4通道的16位模擬量輸出模塊。其中具有12位

28、輸入的模塊 除通道數(shù)不一樣外，其工作原理、性能、參數(shù)設(shè)置等各方 面都完全一樣。 第1章S7300PLC硬件和安裝 模出模塊的轉(zhuǎn)換時間包括內(nèi)部存儲器傳送數(shù)字化輸出值的 時間和數(shù)/模轉(zhuǎn)換的時間，模擬量輸出各通道的轉(zhuǎn)換是順 序進行的。模塊的循環(huán)時間是所有活動的模擬量輸出通道 的轉(zhuǎn)換時間的總和。模出的響應(yīng)時間是一個比較重要的指 標，響應(yīng)時間就是在內(nèi)部存儲器中出現(xiàn)數(shù)字量輸出值開始 到模擬輸出達到規(guī)定值所用時間的總和。它和負載特性有 關(guān)，負載不同(如容性、阻性和感性負載)，響應(yīng)時間也不 一樣。 （4）模擬量I/O模塊SM334 模擬量I/O模塊SM334有兩種規(guī)格，一種是有4模入/2模 出的模擬量模塊，其

29、輸入、輸出精度為8位，另一種也是 有4模入/2模出的模擬量模塊，其輸入、輸出精度為12位。 SM334模塊輸入測量范圍為010 V或020 mA，輸出范 圍為010 V或020 mA。它的I/O測量范圍的選擇是通 過恰當(dāng)?shù)慕泳€而不是通過組態(tài)軟件編程設(shè)定的。與其它模 擬量模塊不同，SM334沒有負的測量范圍，且精度比較低。 SM334的通道地址見表1-5。 第1章S7300PLC硬件和安裝 通 道地 址 輸入通道0模塊的起始 輸入通道1模塊的起始2 B的地址偏移量 輸入通道2模塊的起始4 B的地址偏移量 輸入通道3模塊的起始6 B的地址偏移量 輸出通道0模塊的起始 輸出通道1模塊的起始2 B的地

30、址偏移量 表表1-5 SM334的通道地址的通道地址 第1章S7300PLC硬件和安裝 3.特殊模塊特殊模塊 除了最通用的I/O模塊，表1-6介紹了三種特殊模塊的主 要特性。下面重點介紹仿真模塊SM374的使用。 模塊 特性 仿真模塊SM374 輸入/輸出16 占位模塊DM370位置編碼器模塊SM338； POS-INPUT 輸入/輸出點數(shù)最多16個輸入或輸出為沒有參數(shù)化的模塊保 留一個插槽 3個輸入連接絕對值編碼 器（SSI） 2個數(shù)字量輸入用于保留 編碼值 適用對象仿真： 16點輸入（小開關(guān)） 16點輸出 8點輸入和輸出 占位用于： 接口模塊 不可編程的信號模塊 占用兩個插槽的模塊 最多檢

31、測3個絕對值編碼 器（SSI） 編碼器類型：帶13位、 21位或25位報文幀 長度的編碼器（SSI ） 數(shù)據(jù)格式：格雷碼或二 進制碼 支持時鐘操作 可編程診斷 診斷中斷可調(diào)整 備注可通過調(diào)整撥位開關(guān)設(shè) 定功能 當(dāng)用其他模塊更換 DM370時，其機械 結(jié)構(gòu)和地址不變 超過64s的絕對值編碼 器不能用在SM338 上 表表1-6 特殊信號模塊特殊信號模塊 第1章S7300PLC硬件和安裝 仿真模塊SM374可以仿真16點輸入、16點輸出、8點輸入 和8點輸出的數(shù)字量模塊。圖1-8是SM374的前視圖，用螺 絲刀改變面板中間開關(guān)的位置，即可仿真所需的數(shù)字量模 塊。仿真模塊沒有列入S7組態(tài)工具的模塊目

32、錄中，也即 S7的結(jié)構(gòu)不承認仿真模塊的工作方式，但組態(tài)時可以填入 被仿真模塊的代號。例如，組態(tài)時若SM374仿真16點輸 入的模塊，就填入16點數(shù)字量輸入模塊的代號：6ES7 311-1BH00-0AA00；若SM374仿真16點輸出的模塊，就 填入16點數(shù)字量輸出模塊的代號：6ES7 322-1BH00- 0AA00。SM374面板上有16個開關(guān)，用于輸入狀態(tài)的設(shè) 置，還有16個綠色LED，用于指示I/O狀態(tài)。使用SM374 后，PLC應(yīng)用系統(tǒng)的模擬調(diào)試變得簡單而方便。 第1章S7300PLC硬件和安裝 圖圖1-8 仿真模塊仿真模塊SM374的前視圖的前視圖 第1章S7300PLC硬件和安裝

33、 1.1.4 FM模塊 功能模塊主要用于對實時性和存儲容量要求高的 控制任務(wù)，例如計數(shù)器模塊、快速/慢速進給驅(qū)動 位置控制模塊、電子凸輪控制其模塊、步進電動 機定位模塊、伺服電動機定位模塊、定位和連蘇 路徑控制模塊、閉環(huán)控制模塊、工業(yè)標示系統(tǒng)的 接口模塊、稱重模塊、位置輸入模塊、超聲波位 置解碼器等。 第1章S7300PLC硬件和安裝 1.1.5 CP模塊 S7-300系列PLC有多種用途的通信處理器模塊，如CP340、CP342-5 DP、 CP343-FMS等，其中既有為裝置進行點對點通信設(shè)計的模塊，也有為PLC上網(wǎng)到 西門子的低速現(xiàn)場總線網(wǎng)SINEC L2和高速SINEC H1網(wǎng)設(shè)計的網(wǎng)

34、絡(luò)接口模塊。下 面重點介紹CP342-5DP模塊。 CP342-5 DP是為把S7-300系列PLC連接到西門子SINEC L2網(wǎng)絡(luò)上而設(shè)計的成本 優(yōu)化的通信模塊。它是一個智能化的通信模塊，能大大減輕CPU的負擔(dān)，也支持 很多其它通信電路。 CP342-5 DP應(yīng)用于S7-300系統(tǒng)中，提供給用戶SINECL2網(wǎng)的各種通信服務(wù)。 它既可以作為主機或從機，將ET200遠程I/O系統(tǒng)連接到PROFIBUS現(xiàn)場總線中去， 也可以與編程裝置或人機接口(MMI)通信，還可以與其它SIMATIC S7 PLC或 SIMATIC S5通信，并且可以與配有CP5412(A2)的AT PC機以及來自其它制造商

35、的具有FBL(Field Bus Link)接口的系統(tǒng)建立連接，還能與MPI分支網(wǎng)上的其它 CPU進行全局數(shù)據(jù)通信。 NCM S7-L2組態(tài)軟件可以為實現(xiàn)以上功能進行參數(shù)配置。CP342-5 DP內(nèi)部有 128 KB的Flash EPROM，可以可靠地對參數(shù)進行備份，在掉電時參數(shù)也能被保 持。CP342-5 DP主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下： 用戶存儲器(Flash EPROM)128 KB； SINEC L2 LAN標準符合DIN 19245； RS-485傳輸方式，波特率為9.61500 kb/s； 可連接的設(shè)備數(shù)量達127個。 另外，CP343-FMS是采用PROFIBUS-FMS協(xié)議的現(xiàn)場總線通信

36、模塊，可以用 于更加復(fù)雜的現(xiàn)場通信任務(wù)。 第1章S7300PLC硬件和安裝 1.1.6 通訊接口 CPU模塊上有三種通訊接口。 （1）MPI接口：多點接口MPI（Multipoint Interface）是用于連接CPU和 PG/OP的接口，或用于MPI子網(wǎng)中的通訊接口。一般傳輸速率為187.5kbps。 如果與S7 -200進行通訊，也可以指定19.2kbps的傳輸速率。不能指定其他傳 輸速率。編程器可以自動偵測到CPU MPI接口的正確參數(shù)，并建立連接。 （2）PROFIBUS-DP接口：PROFIBUS-DP接口主要用于連接分布式I/O。 PROFIBUS-DP，用于創(chuàng)建大型、擴展子網(wǎng)。

37、例如：PROFIBUS-DP接口既可 組態(tài)為主站，也可組態(tài)為從站，傳輸速率可達12Mbps。編程器也可以自動偵 測到CPU DP接口的正確參數(shù)，并建立連接。 （3）PtP接口：可在CPU上使用PtP（點到點）接口，來連接外部設(shè)備至串 口，例如條形碼閱讀器、打印機等。對于全雙工（RS422）模式，波特率對 打為19.2kbps，對于半雙工（RS485）模式，波特率對打為38.4kbps 。在 CPU PtP的接口中安裝有以下通訊驅(qū)動程序，其報文格式是公開的： ASCII驅(qū)動 協(xié)議 只適用于CPU314C-2 這三種接口方式所適用的設(shè)備如表1-7所列。 第1章S7300PLC硬件和安裝 MPIPR

38、OFIBUS-DPPtP PG/PC OP/TP S7-300/400，帶有MPI接口 S7 -200（作為被動站點） PG/PC OP/TP DP從站 DP主站 執(zhí)行器/傳感器 S7 -300/400，帶有PROFIBUS-DP 接口 配裝有串口的設(shè)備， 例如條形碼閱讀器、 打印機等。 表表1-7 網(wǎng)絡(luò)接口適用設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接口適用設(shè)備 第1章S7300PLC硬件和安裝 1.1.7 PLC的工作過程 PLC有比計算機更強的工業(yè)過程接口，可視為一種特殊的 工業(yè)控制計算機。但編程語言和工作原理與計算機相比有 一定的差別，與繼電器控制邏輯的工作過程也有很大差別。 PLC的工作過程一般可分為三個主要階段：

39、輸入采樣階段， 程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。如圖1-9所示。 圖1-9 PLC的工作過程 第1章S7300PLC硬件和安裝 (1) 輸入采樣階段 PLC以掃描工作方式，按順序?qū)⑺行盘栕x入到寄存輸入 狀態(tài)的輸入映像區(qū)中存儲，這一過程稱為采樣。在整個工 作周期內(nèi)，這個采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變，而且這個采樣 結(jié)果將在PLC執(zhí)行程序時被使用。 (2) 程序執(zhí)行階段 PLC按順序進行掃描，即從上到下、從左到右地掃描每條 指令，并分別從輸入映像區(qū)和輸出映像區(qū)中獲得所需的數(shù) 據(jù)進行運算、處理，再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié) 果的輸出映像區(qū)中保存。這個結(jié)果在程序執(zhí)行期間可能發(fā) 生變化，但在整個程序未執(zhí)行完畢

40、之前不會到輸出端口。 (3) 輸出刷新階段 在執(zhí)行完用戶所有程序后，PLC將輸出映像區(qū)中的內(nèi)容送 到寄存輸出狀態(tài)的輸出鎖存器中，再去驅(qū)動用戶設(shè)備。 第1章S7300PLC硬件和安裝 PLC重復(fù)執(zhí)行上述三個階段，每重復(fù)一次的時間稱為一個 掃描周期。PLC在一個工作周期中，輸入采樣和輸出刷新 的時間一般為毫秒級，而程序執(zhí)行時間因程序的長度不同 而不同。PLC一個掃描周期因CPU模塊的運算速度差別很 大。 當(dāng)PLC投入運行后，重復(fù)完成以上三個階段的工作，即采 用循環(huán)掃描工作過程。PLC工作的主要特點是輸入輸出采 樣、程序執(zhí)行、輸出刷新的“串行”工作坊式，這樣既可 避免繼電器、接觸器控制系統(tǒng)中的觸電競

41、爭和時序混亂， 又可提高PLC的運算速度，這是PLC系統(tǒng)可靠性高、響應(yīng) 快的原因。但是，也導(dǎo)致輸出對輸入在時間上的滯后。 PLC在執(zhí)行程序時所用doa的狀態(tài)值不是直接從實際輸入 口所獲得，而是來源于輸入映像區(qū)和輸出映像區(qū)。輸入映 像區(qū)的狀態(tài)取決于上一掃描周期從輸入端子中采樣取得的 數(shù)據(jù)，并在程序執(zhí)行階段保持不變。輸出映像區(qū)的狀態(tài)取 決于執(zhí)行程序輸出指令的結(jié)果。輸出鎖存器中的狀態(tài)值是 上一個掃描周期的輸出刷新結(jié)果。 第1章S7300PLC硬件和安裝 1.2 S7-300 PLC電氣安裝規(guī)范 正確的硬件安裝是系統(tǒng)正常工作的前提，要嚴格按照電氣 安裝規(guī)范安裝。 1.2.1 安裝導(dǎo)軌 在安裝導(dǎo)軌時，應(yīng)留有足夠的空間用于安裝模板和散 熱（模板上下至少應(yīng)有 40 mm 的空間，左右至少應(yīng)有 20mm空間），如圖1-13； 在