第2章S7-300系列PLC的硬件系統(tǒng)

第二章S7-300系列PLC的硬件系統(tǒng)

第一節(jié)

S7-300PLC簡介第二節(jié)

S7-300CPU模塊第三節(jié)

S7-300信號(hào)模塊（SM）第四節(jié)

S7-300功能模塊（FM）第五節(jié)

S7-300接口模塊與電源模塊第六節(jié)

S7-300通信處理器模塊（CP）第七節(jié)

S7-300編程元件

第八節(jié)

S7-300硬件組態(tài)

習(xí)題與思考題第一節(jié)

S7-300PLC簡介S7-300結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、采用集成的背板總線（Back-PlaneBus）2、采用DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌，安裝和更換模板方便3、硬件組態(tài)靈活4、機(jī)架擴(kuò)展方便

系統(tǒng)背版總線導(dǎo)軌（機(jī)架）S7-300模塊①標(biāo)準(zhǔn)型CPU（StandardCPUs）系列②集成型CPU系列③緊湊型CPU（CompactCPUs）系列④故障安全型CPU（Fail-safeCPUs）系列CPU314C-2DP外型結(jié)構(gòu)圖第二節(jié)S7-300CPU模板CPU314C-2DP配置①配置MMC卡（MicroMemoryCart微存儲(chǔ)卡）；②配置9針MPI（MultiPonitInterface多點(diǎn)通信接口）；③配置9針DP（DecentralPeripherals分散外圍設(shè)備）接口；④數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)：24；⑤數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)：16；⑥模擬量輸入通道數(shù)：5；⑦模擬量輸出通道數(shù)：2；⑧高速計(jì)數(shù)器：4；⑨定位通道：1；

注：個(gè)別型號(hào)配置15針PtP(PonittoPoint點(diǎn)對(duì)點(diǎn))接口。一、數(shù)字量輸入／輸出（DI／DO）模板

1、數(shù)字量輸入（DI）模板SM321常用的有直流16點(diǎn)、直流32點(diǎn)、交流8點(diǎn)、交流16點(diǎn)等四種輸入模塊。

第三節(jié)S7-300信號(hào)模板（SM）

直流16點(diǎn)輸入

交流16點(diǎn)輸入2、數(shù)字量輸出（DO）模板SM322SM322數(shù)字量輸出模塊按功率驅(qū)動(dòng)器件和負(fù)載回路電源的類型可分為直流電源驅(qū)動(dòng)的晶體管輸出型、交流電源驅(qū)動(dòng)的晶閘管輸出型、交／直流電源驅(qū)動(dòng)的繼電器輸出型。常用的有8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)三種輸出模塊。

32點(diǎn)晶體管輸出16點(diǎn)繼電器輸出3、數(shù)字量輸入／輸出（DI／DO）模板SM323數(shù)字量輸入／輸出模塊是指同一功能模塊上兼具數(shù)字量輸入點(diǎn)和數(shù)字量輸出點(diǎn)，分別有集成8個(gè)共地輸入端和8個(gè)共地輸出端、集成16個(gè)（8點(diǎn)一組）共地輸入端和16個(gè)（8點(diǎn)一組）共地輸出端兩種類型

8點(diǎn)輸入／8點(diǎn)輸出的直流模塊

二、模擬量輸入／輸出（AI／AO）模板

1、模擬量輸入（AI）模板SM331轉(zhuǎn)換精度：9～15位，有8AIx12、2AIx12和8AIx16位三種模塊。AI8×14位模擬量輸入模塊的端子接線如圖所示。

輸入接線方式2、模擬量輸出（AO）模板SM332SM322有8AO×12、4AO×12、2AO×12和4AO×16位等類型，輸出精度：12位～16位。8AO×12位模擬量輸出模塊，其輸出范圍：電壓：1～5V、0～10V、±10V；電流：0～20mA、4～20mA、±20mA。輸出接線方式3、模擬量輸入／輸出（AI／AO）模板SM334輸入／輸出精度：8位、12位；輸入測量范圍：0～10V或0～20mA；輸出范圍：0～10V或0～20mA。

一、單通道高速智能計(jì)數(shù)器模板FM350-1主要特點(diǎn)：①可進(jìn)行增減計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)范圍可根據(jù)需要從0到32位或±31位；②最高接收頻率500KHz；③可實(shí)現(xiàn)單次計(jì)數(shù)、連續(xù)計(jì)數(shù)、周期計(jì)數(shù)、頻率測量、速度測量、周期測量；④可實(shí)現(xiàn)單倍頻、雙倍頻及四倍頻計(jì)數(shù)。

第四節(jié)S7-300功能模板（FM）二、快速進(jìn)給／慢速驅(qū)動(dòng)定位模板FM351FM351是用于S7-300自動(dòng)化系統(tǒng)中執(zhí)行受控定位（通過快速/慢速運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)器）的智能模塊。該模塊有二個(gè)獨(dú)立通道，一次可控制一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸或一個(gè)線性軸。其定位功能：1、點(diǎn)動(dòng)方式用點(diǎn)動(dòng)鍵控制非同步軸或同步軸快速或慢速運(yùn)動(dòng)。2、絕對(duì)增量逼近方式軸移動(dòng)到一個(gè)絕對(duì)的目標(biāo)位置，數(shù)值存儲(chǔ)于FM351的表格中。3、相對(duì)增量逼近方式軸沿指定的方向移動(dòng)到一個(gè)預(yù)先設(shè)定的距離，數(shù)值存儲(chǔ)于FM351的表格中且最多輸入100個(gè)增量。4、參考點(diǎn)逼近方式通過增量編碼器，使接通控制器后保持同步。

三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定位模板FM353FM353是用于S7-300自動(dòng)化系統(tǒng)中控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)各種定位任務(wù)（位置開環(huán)）的智能模塊。它既可以實(shí)現(xiàn)簡單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位控制，也可以滿足對(duì)響應(yīng)精度、響應(yīng)速度要求較高的復(fù)雜往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制。其定位功能：1、點(diǎn)動(dòng)方式用點(diǎn)動(dòng)鍵控制軸運(yùn)動(dòng)。2、增量方式沿預(yù)定義的路徑控制軸運(yùn)動(dòng)。3、MDI（手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入）和運(yùn)行中的MDI方式在任意希望的、可指定的位置，隨時(shí)進(jìn)行軸定位。4、自動(dòng)/單段控制用于復(fù)雜定位路徑的軸運(yùn)動(dòng)，連續(xù)/選擇進(jìn)給，前進(jìn)/后退。

四、伺服電動(dòng)機(jī)定位模板FM354FM354是用于S7-300自動(dòng)化系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)各種定位任務(wù)（位置閉環(huán)）的智能模塊。它既可以實(shí)現(xiàn)簡單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)定位控制，也可以滿足對(duì)響應(yīng)精度、響應(yīng)速度要求較高的復(fù)雜往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制。其定位功能：1、點(diǎn)動(dòng)方式用點(diǎn)動(dòng)鍵控制伺服軸運(yùn)動(dòng)。2、增量方式沿預(yù)定義的路徑控制伺服軸運(yùn)動(dòng)。3、MDI（手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入）和運(yùn)行中的MDI方式在任意希望的、可指定的位置，隨時(shí)進(jìn)行伺服定位。4、自動(dòng)/單段控制用于復(fù)雜定位路徑的伺服運(yùn)動(dòng)，連續(xù)/周期進(jìn)給，向前/向后。五、閉環(huán)控制模板FM355FM355是用于S7-300自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制任務(wù)的智能化模塊。它具有四個(gè)獨(dú)立通道，以及四個(gè)模擬量輸入通道，可與熱電偶、電阻式溫度計(jì)Pt100、電壓傳感器、電流傳感器等連接，并根據(jù)采集的模擬量數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)換精度為12位或14位），實(shí)現(xiàn)溫度控制、壓力控制、流量控制和位置控制等。其控制功能：1、具有多種控制器結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)定點(diǎn)控制、跟進(jìn)器控制、三組件控制、串級(jí)控制、比例控制、混合控制、分程控制。2、具有多種工作模式自動(dòng)、手動(dòng)、安全、跟進(jìn)控制模式（轉(zhuǎn)換為預(yù)置的安全值）、DDC（直接數(shù)字控制）、跟進(jìn)/SPC控制器（SPC=設(shè)定值控制）、備份模式(CPU停止或CPU發(fā)生故障時(shí)，F(xiàn)M355可獨(dú)立地繼續(xù)控制，設(shè)定可參數(shù)化的安全設(shè)定點(diǎn)和安全調(diào)節(jié)變量)。3、控制算法自優(yōu)化模糊溫度控制算法和PID控制算法。

一、接口IM模板用于S7-300系列PLC的中央機(jī)架到擴(kuò)展機(jī)架的連接。1、接口模板IM365用于連接中央機(jī)架與1個(gè)擴(kuò)展機(jī)架;2、接口模板IM360／IM361S7-300系列的最大配置為1個(gè)中央機(jī)架與3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，當(dāng)擴(kuò)展機(jī)架超過1個(gè)時(shí)，將接口模板IM360插入中央機(jī)架，在擴(kuò)展機(jī)架中插入接口模板IM361，每個(gè)擴(kuò)展機(jī)架最多可安裝8塊模板。二、電源（PS）模板

第五節(jié)S7-300接口模塊與電源模塊一、CP340通信處理器模板用于建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（PointtoPoint）低速連接。有3種

通信接口，RS232C（V.24）、20mA（TTY）、RS422／RS485（X.27）。二、CP341通信處理器模板用于建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（PointtoPoint）的高速連接。三、CP342-2／CP343-2通信處理器模板用于實(shí)現(xiàn)S7-300到AS-I接口總線的連接。四、CP342-5通信處理器模板用于實(shí)現(xiàn)S7-300到PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線的連接。

第六節(jié)S7-300通信處理器（CP）模塊五、CP343-1通信處理器模板用于實(shí)現(xiàn)S7-300到工業(yè)以太網(wǎng)總線的連接。六、CP343-1TCP通信處理器模板使用標(biāo)準(zhǔn)的TCP／IP通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)S7-300（只限服務(wù)器）、S7-400（服務(wù)器和客戶機(jī)）到工業(yè)以太網(wǎng)的連接。七、CP343-5通信處理器模板用于實(shí)現(xiàn)S7-300到PROFIBUS-FMS現(xiàn)場總線的連接。

第七節(jié)S7-300的編程元件一、輸入繼電器輸入繼電器的作用是接收來自現(xiàn)場的控制按鈕、行程開關(guān)及各種傳感器等的輸入信號(hào)。S7-300的輸入映像寄存器是以字節(jié)為單位的寄存器，CPU一般按“字節(jié).位”的編址方式，可按位、字節(jié)、字、雙字讀取相鄰1、8、16或32個(gè)輸入繼電器的狀態(tài)。

二、輸出繼電器Q輸出繼電器的作用就是提供一對(duì)常開觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。S7-300的輸出繼電器是以字節(jié)為單位的寄存器，采用“字節(jié).位”的編址方法，可按位、字節(jié)、字、雙字讀取相鄰1、8、16或32個(gè)輸出繼電器的狀態(tài)。輸出繼電器與其它內(nèi)部器件顯著區(qū)別是且僅有一個(gè)實(shí)實(shí)在在的物理動(dòng)合觸點(diǎn)，用來接通負(fù)載。這個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)可以是繼電器輸出型、晶體管輸出型或雙向晶閘管輸出型。

三、輔助繼電器M（或稱為位存儲(chǔ)器）輔助繼電器與傳統(tǒng)的繼電器控制線路中的中間繼電器相同，但不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。它與位存儲(chǔ)區(qū)的一個(gè)基本單元相對(duì)應(yīng)，它可由所有的編程元件觸點(diǎn)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在S7-300中，輔助繼電器一般以位為單位使用，采用“字節(jié).位”的編址方式，每1位相當(dāng)1個(gè)中間繼電器，可按位、字節(jié)、字、雙字存儲(chǔ)，S7-300的輔助繼電器的數(shù)量為2048個(gè)。四、外部輸入寄存器PI用戶程序可以通過外部輸入寄存器直接訪問輸入模板。外部輸入寄存器可按字節(jié)、字、雙字讀取。五、外部輸出寄存器PQ用戶程序可以通過外部輸出寄存器直接訪問輸出模板。外部輸出寄存器可按字節(jié)、字、雙字讀取。六、定時(shí)器T定時(shí)器是由位和字組成的復(fù)合存儲(chǔ)單元，定時(shí)器的觸點(diǎn)狀態(tài)用位存儲(chǔ)單元表示，字存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間值。它的作用與繼電器控制線路中的時(shí)間繼電器基本相似。S7-300的定時(shí)器由時(shí)基和定時(shí)值組成，定時(shí)時(shí)間等于時(shí)基與定時(shí)值（1～999）的乘積。定時(shí)范圍10ms～9.99s、100ms～1min39s900ms、1s～16min39s、10s～2h46min30s。①脈沖定時(shí)器SP。②擴(kuò)展定時(shí)器SE。③通電延時(shí)定時(shí)器SD。④保持型通電延時(shí)定時(shí)器SS。⑤斷電延時(shí)定時(shí)器SS。七、計(jì)數(shù)器CS7中計(jì)數(shù)器對(duì)RLO的正跳沿進(jìn)行計(jì)數(shù)。它由位存儲(chǔ)器與字存儲(chǔ)器組成，位存儲(chǔ)單元表示計(jì)數(shù)器的觸點(diǎn)狀態(tài)，字存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方式分為：遞增計(jì)數(shù)、遞減計(jì)數(shù)和增／減計(jì)數(shù)。遞增計(jì)數(shù)是從0（或預(yù)置的初始值）開始直到計(jì)數(shù)值達(dá)到上限999時(shí)，才停止累加。遞減計(jì)數(shù)是從預(yù)置的初始值開始直到計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到0時(shí)，才不再減小。計(jì)數(shù)范圍為1～999。八、數(shù)據(jù)塊寄存器DB數(shù)據(jù)塊寄存器用于存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)，分為共享數(shù)據(jù)塊DB和背景數(shù)據(jù)塊DI?？砂醋止?jié)、字、雙字訪問數(shù)據(jù)塊寄存器。九、本地?cái)?shù)據(jù)寄存器L本地?cái)?shù)據(jù)寄存器用于存儲(chǔ)邏輯塊中使用的臨時(shí)數(shù)據(jù)，可按位、字節(jié)、字、雙字訪問本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器。第八節(jié)S7-300的硬件組態(tài)

一、單機(jī)架組態(tài)單機(jī)架結(jié)構(gòu)共有11個(gè)槽位，其中：1、電源模塊PS307必須安裝在1號(hào)槽位上。2、CPU模塊緊挨電源模塊，安裝在2號(hào)槽位上。3、3號(hào)槽位用于安裝連接擴(kuò)展機(jī)架的接口模塊IM，對(duì)于單機(jī)架結(jié)構(gòu)，該槽位空。4、各種信號(hào)模塊SM，安裝在4號(hào)～11號(hào)槽位上。從4號(hào)槽位開始，CPU為信號(hào)模塊按類型遞增分配I/O地址。二、多機(jī)架組態(tài)每個(gè)機(jī)架最多可安裝8個(gè)信號(hào)模板（SM），通過IM365（機(jī)架距離最遠(yuǎn)1米）或者IM360／361（機(jī)架距離最遠(yuǎn)10米），一個(gè)S7-300系統(tǒng)最多可安裝3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，最多可安裝32個(gè)信號(hào)。

三、S7-300信號(hào)模塊地址的確定S7-300數(shù)字量模塊地址的默認(rèn)值S7-300模擬量模塊地址的默認(rèn)值四、SETP7地址編寫方法1、絕對(duì)地址絕對(duì)地址是根據(jù)編程元件在存儲(chǔ)區(qū)的位置，用編程元件的類型、字節(jié)地址和位地址來表示，或者用字地址及雙字地址表示，使得CPU能夠按照絕對(duì)地址訪問各個(gè)編程元件。

2、符號(hào)地址符號(hào)地址是用符號(hào)名表示特定的絕對(duì)地址。

程序的可讀性強(qiáng)

有益于程序歸檔

有助于故障尋蹤五、S7-300機(jī)架組態(tài)機(jī)架組態(tài)：模板安裝的槽位。電源模板的合理選擇以滿足電流和功率的要求。

模

板規(guī)