s7300400硬件組成與組態(tài)方法

1、2、S7-300/400硬件組成與組態(tài)方法2.12.22.32.42.52.62.72.8S7-300概述處理單元電源PS307數(shù)字量I/O單元模擬量I/O單元接口模板S7-300的配置S7-400概述S7-300系列PLC簡介SIMATIC S7-300的大量功能能夠支持和幫助用戶進行編程、啟動和維護，其主要功能如下：(1) 高速的指令處理。0.10.6 us的指令處理時間在中等到較低的性能要求范圍內開辟了全新的應用領域。(2) 人機界面(HMI)。方便的人機界面服務已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內，因此人機的編程要求大大減少。(3) 診斷功能。CPU的智能化的診斷系統(tǒng)可連續(xù)系統(tǒng)的功能是否正

2、常，錯誤和特殊系統(tǒng)。(4) 口令保護。多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術，防止的和修改。導軌總線連接器固定螺絲SIMATIC S7-300的組成SIMATIC S7-300系列PLC是模塊化結構設計，各種單獨模塊之間可進行廣。它的主要組成部分有導軌(RACK)、電源泛組合和擴展。其系統(tǒng)模塊(PS)、處理單元模塊(CPU)、接口模塊(IM)、信號模塊(SM)、功能模塊(FM)等。它通過MPI網(wǎng)的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7 PLC相連。FM:- 計數(shù)- 閉環(huán)CP:- 點-到-點- PROFIBUS- 工業(yè)以太網(wǎng)CPUIM(可選)SM: DISM: DOSM: AISM

3、: AOPS(可選)IMSMSM 332361321CPU模塊處理部件PSIMFMSM 331SM 332307360351通信部件MPI網(wǎng)背板總線PGOP其他PLCS7-300系列PLC系統(tǒng)框圖S7-300 的組件及功能導軌. 是S7-300的機架電源（PS）.將電網(wǎng)電壓 (120/230 V) 變換為S7-300 所需的24 V DC 工作電壓處理單元（CPU）. 執(zhí)行用戶程序附件：器模塊，后備電池接口模塊（IM）.連接兩個機架的總線信號模塊（SM）（數(shù)字量/模擬量）. 把不同的過程信號與S7-300相匹配附件：總線連接器，前連接器功能模塊（FM）. 完成、閉環(huán)等功能通訊處理器（CP）.

4、連接可編程器附件：電纜、軟件、接口模塊部件功能S7-300的擴展能力S7-300是模塊化的組合結構，根據(jù)應用對象的不同，可選用不同型號和不同數(shù)量的模塊，并可以將這些模塊安裝在同一機架(導軌)或多個機架上。與CPU312 IFM和CPU313配套的模塊只能安裝在一個機架上。除了電源模塊、CPU模塊和接口模塊外，一個機架上最多只能再安裝8個信號模塊或功能模塊。CPU314/315/315-2DP最多可擴展4個機架，IM360/IM361接口模塊將S7-300背板總線從一個機架連接到下一個機架，。S7-300的擴展能力PSIMRIMRPSPSFMPS本機1234567891011槽號IMSCPUIM

5、R安裝形式 立式形式 臥式形式安裝規(guī)范q 對于水平安裝，CPU和電源必須安裝在左面。對于垂直安裝，CPU 和電源必須安裝在底部q 必須保證下面的最小間距：¦ 機架左右為20 mm¦ 單層組態(tài)安裝時，上下為40 mm兩層組態(tài)安裝時，上下至少為80 mmq 接口模塊安裝在CPU的右面q 一個機架上最多插八個 I/O 模塊（信號模塊、功能模塊、通訊處理器）q 多層組態(tài)只適用于CPU 314/315/316/317/318q 保證機架與安裝部分的連接電阻很?。ɡ缤ㄟ^墊圈來連接）S7-300的CPU模塊概述S7-300有CPU312 IFM、CPU313、CPU314、CPU314

6、 IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等8種不同的處理單元可供選擇。CPU315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP都具有現(xiàn)場總線擴展功能。CPU以梯形圖LAD、功能塊FBD或語句表STL進行編程。處理單元CPU的主要特性，包括表列出了部分器容量、指令執(zhí)行時間、最大I/O點數(shù)、各類編程元件(位存、計數(shù)器、定時器、可調用塊)數(shù)量等。處理單元CPU的主要特性特性CPU312 IFMCPU313CPU314CPU315/CPU315-2DP裝載器 內置 20KB RAM 內置 20 KBEEPROM 內置20KRAM 最大可擴展 256器卡

7、 內置 40 KRAM 最大可擴展 512器卡 內 置80KRAM 最大可擴展 512器卡隨機器6 KB12 KB24 KB48 KB執(zhí)行時間位操作0.6 s0.6 s0.3 s0.3 s字操作2 s2 s1 s1 s定點加3 s3 s2 s2 s浮點加60 s60 s50 s50 s最大數(shù)字I/O 點數(shù)1441285121024最大模擬I/O 通道323264128最大配置1 個機架1 個機架4 個機架4 個機架處理單元CPU的主要特性續(xù)前表時鐘軟件時鐘軟件時鐘硬件時鐘硬件時鐘定時器64128128128計數(shù)器32646464位器1024204820482048可調用塊組織塊 OB31313

8、13/14功能塊 FB32128128128功能調用 FC32128128128數(shù)據(jù)塊 DB63127127127系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊 SDB6696系統(tǒng)功能塊 SFC25343437/40系統(tǒng)功能塊 SFB2S7-300 CPU模塊的前面板（LED指示燈及開關）指示燈SF系統(tǒng)故障BATE電池故障DC5V指示RUN/STOP開關RUN/RUN-P/STOP/MRESMPI通訊接口DP通訊接口電源接線端子卡插座電池盒S7-300 CPU的工作方式(1) RUN-P：可編程運行方式。CPU掃描用戶程序，既可以用編程裝置從CPU中讀出，也可以由編程裝置裝入CPU中。用編程裝置可程序的運行。在此位置鑰匙不能拔出

9、。(2) RUN：運行方式。CPU掃描用戶程序，可以用編程裝置讀出并PLU中的程序，但不能改變裝載器中的程序。在此位置可以拔出鑰匙，以防止程序在正常運行時被改變操作方式。(3) STOP：停止方式。CPU不掃描用戶程序，可以通過編程裝置從CPU中讀出，也可以序到CPU。在此位置可以拔出鑰匙。程(4) MRES：該位置瞬間接通，用以清除CPU的器CPU上用于狀態(tài)和故障顯示LED的含義發(fā)光二極管 LED含義說明SF(紅色)系統(tǒng)錯誤故障下列引： 硬件故障 固件出錯 編程出錯 參數(shù)設置出錯 算術運算出錯 定時器出錯 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

10、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中的內容，以確定錯誤 故障的真正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)用于 CPU 和 S7-300的 5 V DC 電源如果內部的 5 V 直流電源正常，則燈亮FRCE(黃色)保留2.3 電源PS3071總體結構24VDC指示電壓選擇開關24V通/斷開關系統(tǒng)電壓接線端子24VDC輸出端子2 電源PS 307 （5A）輸入電壓：120V230V輸入電流：2A1A 輸出電壓：24VDC 輸出電流：5A功耗：18W防短路

11、和開路保護可靠向總線提供電流；1.2安3 電源PS 307 （2A） 功耗10W 輸出電流（ 2A） 輸出電壓24V直流，防短路和開路保護 可靠 向總線提供電流；1.2安4 電源PS 307（10A） 功耗30W 輸出電流（ 10A） 輸出電壓24V直流，防短路和開路保護 可靠 向總線提供電流；1.2安4功耗分析CPU314提供總線電流 1.2A消耗24V電流 1.0A功耗10W消耗總線電流 0.35A功耗2W提供總線電流 0.8A 消耗24V電流 0.5A 功耗5W提供總線電流 0.8A 消耗總線電流 0.1A 功耗0.5W消耗總線電流 0.08A功耗0. 35WIM360 （1對3）IM3

12、61 （1對3）IM365 （1對1）SM321（）SM321（DI 16×24V）消耗總線電流 0.025A消耗24V電流 0.001A功耗3.5 WSM322（DO 16 ×24V） 消耗總線電流 0.070A消耗24V電流 0.100A功耗4.9 WSM331（AI 8 ×12 B）消耗總線電流 0.060A消耗24V電流 0.200A功耗1.3 WSM332（AO 4 ×12B）消耗總線電流 0.060A消耗24V電流 0.240A功耗3.0 W功耗分析原則5總線電流 不大于1.2A ，總功耗不超過機柜可能散發(fā)的總功率。S7-300的數(shù)字量輸入模

13、塊SM321數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場過程送來的數(shù)字信號電平轉換成S7-300內部信號電平。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，僅要求提供開關觸點即可。輸入信號進入模塊后，一般都經(jīng)過光電和濾波，然后才送至輸入緩等待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。圖3.5(a)、(b)所示為直流32點輸入和交流16點輸入對應的端子連接及電氣原理圖。1L2220123456701234567345678923242526272829M背板接口總線1232012

14、3456701234567131415161718193334353637M3839M2040M24 V24 V通道號狀態(tài)LED(綠色)(a)數(shù)字量輸入模塊端子連接及電氣原理圖（SM321 16×24VDC）1N201234567345M678910NM背板總接口線11N0123456712131415M1617181920NM通道號綠色狀態(tài)燈(b)數(shù)字量輸入模塊端子連接及電氣原理圖（ SM321 16×120VAC ）S7-300的數(shù)字量輸出模塊SM322數(shù)字量輸出模塊SM322將S7-300內部信號電平轉換成過程所要求的外部信號電平，可直接用于驅動電磁閥、接觸器、小型電

15、、燈和電啟動器等。晶體管輸出模塊只能帶直流負載，屬于直流輸出模塊；¾可控硅輸出方式屬于交流輸出模塊；¾繼電器觸點輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。¾從響應速度上看，晶體管響應最快，繼電器響應最慢；從安全效果及應用靈活性角度來看，以繼電器觸點輸出型最佳。S7-300的數(shù)字量322的技術特性SM322 模塊16 點晶體管32 點晶體管16 點可控硅8 點晶體管8 點可控硅8 點繼電器16 點繼電器輸出點數(shù)額定電壓24 V DC24 V DC120 V AC24 V DC120/230V AC額定電壓范圍20.428.8 V DC20.428.8 V DC93132

16、 V AC20.428.8 V DC93264 V AC與總線方式光耦光耦光耦光耦光耦光耦光耦最大輸出電流“1”信號0.5 A0.5 A0.5 A2 A1 A“0”信號0.5 mA0.5 mA0.5 mA0.5 mA2 mA最小輸出電流(“1”信號)5 mA5 mA5 mA5 mA10 mA觸點開關容量2 A2 A觸點開關頻率阻性負載100 Hz100 Hz100 Hz100 Hz10 Hz2 Hz2 Hz感性負載0.5 Hz0.5 Hz0.5 Hz0.5 Hz0.5 Hz0.5 Hz0.5 Hz燈負載100 Hz100 Hz100 Hz100 Hz1 Hz2 Hz2 Hz觸點使用106 次1

17、06 次短路保護電子保護電子保護熔斷保護電子保護熔斷保護診斷紅色 LED 指示紅色 LED 指示最大電流消耗從背板總線80 mA90 mA184 mA40 mA100 mA40 mA100 mA從 L+120 mA200 mA3 mA60 mA2 mA功率損耗4.9 W5 W9 W6.8 W8.6 W2.2 W4.5 WS7-300的數(shù)字量I/O模塊SM323SM323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。I/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

18、光耦與背板。在額定輸入電壓下，輸入延遲為1.24.8 ms。輸出總線具有電子短路保護功能 SM321 16×120VAC16點輸入4點/組電1信號：79132V0信號：020V輸入電流6mA 功耗4.1 W電纜600-1000m2輸出單元SM322 SM322 16×24VDC/0.5A16點輸出8點/組電1信號輸出：L+（-0.8V）電流500mA 0信號：電流0.5mA 功耗4.9 W電纜600-1000m SM322 16×120VAC/0.5A16點輸出8點/組電1信號輸出：L1（-1.5/ 8.5V ）電流500mA 0信號：電流1.0mA 功耗9.0

19、W電纜600-1000m SM322 8× 230VAC /1A繼電器8點輸出2點/組電輸出電壓：250V輸出電流： 最大3A功耗2.2 W電纜600-1000mS7-300的模擬量模塊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，被測值的精度可以調整，取決于模擬量模塊的性能和它的設定參數(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。下表展示了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”。S7-300模擬量輸入模塊可以直接輸入電壓、電流、電阻、熱電偶等

20、信號，而模擬量輸出模塊可以輸出010 V，15 V，10V10 V，020 mA，420 mA，2020 mA等模擬信號。模擬量值可能的精度以位數(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)891011123216842180H40H20H10H8H4H2H1HS0000000S0000000S0000000S0000000S0000000S0000000S0000000S00000001×××××××01××××××001××&

21、#215;××0001××××00001×××000001××0000001×00000001S7-300的模擬量輸入模塊SM331模擬量輸入(簡稱模入(AI)模塊SM331目前有三種規(guī)格型號，即8AI×l2位模塊、2AI×l2位模塊和8AI×l6位模塊。SM331主要由A/D轉換部件、模擬切換開關、補償電路、部件、邏輯電路等組成。A/D轉換部件是模塊恒流源、光電的定的，其轉換原理采用方法，被測模擬量的精度是所設時間的正函數(shù)，也即時間越長，被測值

22、的精度越高。SM331可選四檔時間：2.5 ms、16.7 ms、20 ms和l00 ms，相對應的以位表示的精度為8、12、12和14。2.5 模擬量I/O單元1輸入單元SM331 SM331 8×12位8點輸入電測電壓80mV/10V電流0/20mA 電阻PT/NI100 電偶E,N,J,K精度9/12 /12 /14位轉換時間：4/18/23/103mS 消耗電流60mA 功耗1.3 W電纜200m模擬量輸入模塊SM331與電壓型傳感器的連接L MMUMMADC邏輯S7-300UMMANA模擬量輸入模塊SM331與2線變送器電流輸入的連接LM傳感器例如2線變送器計MMPMADC

23、邏輯S7-300背板總線PM2線變送器MANA模擬量輸入模塊SM331與4線變送器電流輸入的連接LM傳感器例如計MMPMADC邏輯S7-300背板總線PMMANALM4線變送器(3) 圖中所示是熱電阻(如Ptl00)與輸入模塊的4線連接回路示意圖。通過端IC+和IC將恒定電流送到電阻型溫度計或電阻，通過M+和M端子測得在電阻型溫度計或電阻上產生的電壓，4線回路可以獲得很高的測量精度。如果接成2線或3線回路，則必須在M+和IC+之間以及在M和IC之間跨接線，不過這將降低測量結果的精度。模擬量輸入模塊SM331與熱電阻(如Ptl00) 的4線連接LMMMICADC邏輯S7-300背板總線ICICM

24、ANAS7-300的模擬量輸出模塊SM332模擬量輸出(簡稱模出(AO)模塊SM332目前有三種規(guī)格型號，即4AO×l2位模塊、2AO×12位模塊和4AO×l6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。SM332與負載/執(zhí)行裝置的連接SM332可以輸出電壓，也可以輸出電流。在輸出電壓時，可以采用2線回路和4線回路兩種方式與負載相連。采用4線回路能獲得比較高的輸出精度。如圖2輸出單元SM332SM332 2×12位2點輸出電輸出量：電壓，電流精度：11/12位每通道轉換時間：0.8 mS消耗電流

25、60mA 功耗3.0 W電纜200m模擬量輸出模塊SM332通過4線回路與負載的連接LMQV(QI)S邏輯DACS7-300背板總線RLSMANACPUUISOML M地線S7-300的模擬量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010V或020 mA。它的I/O測量范圍的選擇是通過恰當?shù)慕泳€而不是通過組態(tài)軟件編程設定的。SM334的通道地址見表3.8。模擬量I/O模塊SM334的通道地

26、址通道地址輸入通道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 的地址偏移量S7-300的其他模塊q 計數(shù)器模塊q 位置與位置檢測模塊q 接口模板IM360 ， IM3601q FM 355閉環(huán)模塊2.6 接口模板1接口模板IM365 1對1接口消耗總線電流100mA提供到機架1電流800mA 功耗0.5 W電纜1m2接口模板IM3601對3接口消耗總線電流350mA提供到機架1電流800mA 功耗2.0 W電纜10mIM3611對3接口消耗24VDC電

27、流0.5 mA 提供到機架1電流800mA 功耗5.0 W電纜10m2.7 S7-300的配置1.關于PLC的編址S7-300模塊地址的確定根據(jù)機架上模塊的類型，地址可以為輸入(I)或輸出(O)。數(shù)字I/O模塊每個槽劃分為4 B(等于32個I/O點)。模擬I/O模塊每個槽劃分為16 B(等于8個模擬量通道)，每個模擬量輸入通道或輸出通道的地址總是一個字地址。0機架的第一個信號模塊槽(4號槽)的地址為0.03.7，一個16點的輸入模塊只占用地址0.01.7，地址2.03.7未用。數(shù)字量模塊中的輸入點和輸出點的地址由字節(jié)部分和位部分組成。例如：I 1.4輸入字節(jié)地址位地址地址分配原則每個槽位占四個

28、字節(jié), 遞增確定數(shù)字量信號地址：確定模擬量信號地址：每個槽位占16個點, 遞增2. 基本單元的編址3. 近程擴展確定數(shù)字量信號地址：PSIM96.0to 99.7100.0to 103.7104.0to 107.7108.0to 111.7112.0to 115.7116.0to 119.7120.0to 123.7124.0to 127.7機架3(接受)PSIM64.0to 67.768.0to 70.772.0to 75.776.0to 79.780.0to 83.784.0to 87.788.0to 91.792.0to 95.7機架2(接受)PS32.0to 35.736.0to 39

29、.740.0to 43.744.0to 47.748.0to 51.752.0to 55.756.0to 59.760.0to 63.7IM(接受)機架1PS0.0to 3.74.0to 7.78.0to 11.712.0to 15.716.0to 19.720.0to 23.724.0to 27.728.0to 31.7CPUIM)機架0(槽1234567891011 確定模擬量信號地址：機架 3機架 2機架 1R 0234567891011槽電源模塊IM(接收)640to 654656to 670672to 686688to 702704to 718720to 734736to 75075

30、2to 766電源模塊IM(接收)512to 526528to 542544to 558560to 574576to 590592to 606608to 622624to 638電源模塊IM(接收)384to 398400to 414416to 430432to 446448to 462464to 478480to 494496to 510電源模塊CPUIM()256to 270272to 286288to 302304to 318320to 334336to 350352to 366368to 3824 . 舉例 近程擴展 總體結構 機架0 機架1 機架2 機架35 . 舉例 基本單元S7-

31、400系列PLC的硬件組成S7-400的技術參數(shù)CPU 412-1CPU 413-1CPU 414-1CPU 416-1/-2DP/-2DP每條二進制指令的執(zhí)行時間200 nsec200 nsec100 nsec80 nsec用戶工作裝載裝載器48 KB8 KB16 MB72 KB8 KB16 MB128 KB8 KB16 MB512 KB/ 0.8MB/ 1.6MB16 KB16 MB器器 (內部集成)器 (外部)操作409682562564096825625681928256256163848512512器標志(位)時鐘器定時器計數(shù)器塊類型/數(shù)目FB 塊FC 塊DB 塊過程映象區(qū)大小(輸入

32、/輸出)最大的 I/O 地址區(qū)集成接口25625651225625651251210241024204820484096p. 128 Bytep. 128 Bytep. 256 Bytep. 512 Bytep. 2 KByte*)p. 2 KByte*)p. 8 KByte*)p. 16 KByte*)MPIMPI,MPIMPI1 Byte = 8 數(shù)字量輸入/輸出2 Byte = 1 模擬量輸入/輸出*)CPU 416-1/ -2DP/ -2DPCPU 412-1CPU 413-1CPU 414-1組織塊主循環(huán)掃描 日期時間中斷時間延時中斷看門狗中斷 硬件中斷多處理器中斷啟動故障, 異步故障, 同步OB 1OB 10,11OB 20,21OB 32,35OB 40,41OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,122OB 1OB 10,11OB 20,21OB 32,35OB 40,41OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,122OB 1OB 10-13OB 20-23OB 32-35OB 40-43OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,122OB 1OB 10-17OB 20-23OB 30-38OB 40-47OB 60OB 100,101O