S7-300可編程控制器的概述課件

S7-300可編程控制器的概述S7-300可編程控制器的概述

S7-300的模塊介紹2.2S7-300的系統(tǒng)組成2.1S7-300的組態(tài)2.3

S7-300可編程控制器的概述

S7-300可編程序控制器（以下簡稱S7-300）的系統(tǒng)組成、S7-300的編程軟件STEP7、S7-300的組態(tài)。S7-300可編程控制器的概述

基本要求：1．掌握S7-300的組成；2.熟悉S7-300的編程軟件STEP7；3.理解S7-300的組態(tài)。S7-300可編程控制器的概述2.1S7-300的系統(tǒng)組成

SIMATICS7系列PLC是德國西門子公司于1995年陸續(xù)推出的性能價(jià)格比較高的PLC系統(tǒng)。S7-300可編程控制器的概述

S7系列PLC是在S5系列基礎(chǔ)上研制出來的，SIMATICS7系列包括：微型SIMATICS7-200系列，最小配置為8DI/6DO，可擴(kuò)展2～7個(gè)模塊，最大I/O點(diǎn)數(shù)為64DI/DO、12AI/4AO；中小型SIMATICS7-300系列（見圖2-1），可擴(kuò)展32個(gè)模塊；中高檔性能的SIMATICS7-400系列，可擴(kuò)展300多個(gè)模塊。S7-300可編程控制器的概述

S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。S7-300可編程控制器的概述

2.1.1硬件系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

S7-300采用模塊式結(jié)構(gòu)，由機(jī)架和模塊組成。S7-300主要組成部分有：導(dǎo)軌（RACK）、電源模板（PS）、中央處理單元（CPU）、信號模板（SM）、功能模板（FM），還可加上接口模板（IM）和通信處理器（CP），如圖2-1和圖2-2所示。S7-300可編程控制器的概述

圖2-1S7-300的組成S7-300可編程控制器的概述

1—電源模塊（可選）2—后備電池（CPU313以上）3—DC24V連接器4—模式開關(guān)5—狀態(tài)和故障指示燈6—存儲器卡（CPU313以上）7—MPI多點(diǎn)接口8—前連接器9—前門圖2-2S7-300結(jié)構(gòu)圖S7-300可編程控制器的概述

S7-300采用緊湊的、無槽位限制的模塊化組合結(jié)構(gòu)，根據(jù)應(yīng)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(jī)架（導(dǎo)軌）或多個(gè)機(jī)架上。2.1.2S7-300模塊的安裝S7-300可編程控制器的概述

圖2-3S7-300的安裝S7-300可編程控制器的概述S7-300的安裝位置S7-300可編程控制器的概述

S7-300的電源模塊通過電源連接器或?qū)Ь€與CPU模塊相連，為CPU模塊提供DC24V電源。PS307電源模塊還有一些端子可以為信號模塊提供24V電源。S7-300可編程控制器的概述

S7-300用背板總線將除電源模塊之外的各個(gè)模塊連接起來。S7-300可編程控制器的概述

圖2-4S7-300的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)（CPU314以上）PLC系統(tǒng)的擴(kuò)展S7-300可編程控制器的概述

S7-300主要組件如表2-1所示。2.2S7-300的模塊S7-300可編程控制器的概述

部件功能導(dǎo)軌導(dǎo)軌是S7-300的機(jī)架電源（PS）電源將電網(wǎng)電壓（120/230V）變換為S7-300所需的24VDC工作電壓中央處理單元（CPU）中央處理單元用來執(zhí)行用戶程序附件：存儲器模塊，后備電池接口模塊（IM）接口模塊是連接兩個(gè)機(jī)架的總線信號模塊（SM）（數(shù)字量/模擬量）信號模塊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）功能模塊完成定位、閉環(huán)控制等功能通信處理器（CP）通信處理器連接可編程控制器附件：電纜、軟件、接口模塊表2-1 S7-300主要組件S7-300可編程控制器的概述

1．機(jī)架機(jī)架是用來安裝和固定PLC的各類模塊。S7-300的機(jī)架是特制的不銹鋼或鋁制異型板（稱為導(dǎo)軌），它的長度有160mm、482mm、530mm、830mm、2

000mm五種，可根據(jù)實(shí)際需要選擇。S7-300可編程控制器的概述

S7-400的機(jī)架為各類模塊提供支架和電源，并通過背板總線連接各模塊。S7-400的機(jī)架分為以下4種（1）通用機(jī)架UR1/UR2（2）中央機(jī)架CR2/CR3（3）擴(kuò)展機(jī)架ER1/ER2（4）UR2-H機(jī)架。S7-300可編程控制器的概述

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(fù)載供電。（1）PS30X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。PS305電源模塊是直流供電，PS307是交流供電。本節(jié)以PS307電源模塊為例作詳細(xì)介紹。圖2-5是PS307（2A）的模塊示意圖。PS307電源模塊(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(hù)。（3）連接單相交流系統(tǒng)(輸入電壓120/230VAC，50/60Hz)。（4）可靠的隔離特性，符合EN60950標(biāo)準(zhǔn)。（5）可用作負(fù)載電源。2．電源模塊（PS）S7-300可編程控制器的概述

圖2-5PS307電源模塊的接線圖S7-300可編程控制器的概述（2）S7-300的電流消耗量和功率損耗一個(gè)實(shí)際的S7-300PLC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(shí)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(jì)時(shí)，應(yīng)該仔細(xì)研究各個(gè)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機(jī)單元又要為擴(kuò)展單元供電時(shí)，從主機(jī)單元到最遠(yuǎn)一個(gè)擴(kuò)展單元的線路壓降必須小于0.25V。S7-300可編程控制器的概述

3．中央處理單元模塊（CPU）SIMATICS7-300/400提供了多種不同性能的CPU模塊，以滿足用戶不同的要求。S7-300可編程控制器的概述

S7-300系列PLC有20多種不同型號的CPU，每種CPU都具有不同的性能。如型號中含有“C”的表示緊湊型CPU；型號中含有“PN”的表示支持PROFINET通信；型號中含有“DP”的表示帶有9針DP接口；型號中含有“PtP”的表示帶有15針PtP接口。S7-300CPU的分類如下。（1）緊湊型CPU:CPU312C,313C,313C-PtP（2）標(biāo)準(zhǔn)型CPU:CPU312,313,314,315（3）戶外型CPU：CPU312IFM,314IFM（4）高端CPU:317-2DP和318-2DP（5）故障安全型CPU:CPU315FS7-300可編程控制器的概述CPU314SIEMENSSFBATFDC5VFRCERUNSTOPRUN-PRUNSTOPMRESSIMATICS7-300BatterieMPICPU315-2DPSIEMENSRUN-PRUNSTOPMRESSIMATICS7-300BatterieDPSFBATFDC5VFRCERUNSTOPMPISFDPBUSFS7-300:CPUS7-300CPU的面板

1.舊型號S7-300CPU的面板狀態(tài)指示燈模式選擇開關(guān)電池盒編程器接口存儲器卡插槽S7-300可編程控制器的概述27（1）模式選擇開關(guān)S7-300可編程控制器的概述（2）狀態(tài)指示燈發(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(yùn)算出錯定時(shí)器出錯存儲器卡故障(只在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)電池故障如果電池有下列情況，則燈亮：①失效；②未裝入DC5V(綠色)5VDC電源如果內(nèi)部的5V直流電源正常，則燈亮FRCE(黃色)保留專用強(qiáng)制功能是點(diǎn)亮RUN（綠色）運(yùn)行模式CPU啟動時(shí)以2Hz頻率閃爍，運(yùn)行時(shí)常亮STOP（橙色）停止模式CPU沒有掃描用戶程序時(shí)點(diǎn)亮S7-300可編程控制器的概述29（3）各種插槽與接口存儲器卡插槽：可插入FEPROM存儲器卡，用以保存程序而不必依賴后備電池。MPI接口：編程器接口。DP接口：PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)的接口。（4）電池盒可以裝入鋰電池，在停電時(shí)用以保存程序和數(shù)據(jù)。SFDP燈：紅色。DP口故障指示。BUSF燈：紅色。PROFIBUS總線故障指示。S7-300可編程控制器的概述2.新型號S7-300CPU的面板S7-300可編程控制器的概述313.與舊面板的區(qū)別（1）橫向?qū)挾戎挥信f面板的一半。（2）取消了電池和FEPROM存儲器卡，以微存儲卡（MMC卡）取而代之。舊型號中沒有FEPROM存儲器卡CPU仍能運(yùn)行，而新型號中CPU沒有MMC卡因用戶程序無處存放而無法運(yùn)行。由于MMC卡的容量可以很大（64KB~8MB），因此不但可用來存放用戶程序，甚至可用來存放整個(gè)項(xiàng)目（Project）。（3）模式選擇開關(guān)只有三個(gè)位置：RUN、STOP和MRES。（4）與舊面板上的DP接口一樣，在新面板上是否有第二個(gè)接口，第二個(gè)接口是DP口還是PtP口，取決于CPU的型號。S7-300可編程控制器的概述標(biāo)準(zhǔn)型CPUsCPU312CPU314CPU315-2DPCPU317-2DPCPU318-2緊湊型CPUsCPU312CCPU313CCPU313C-2PtPCPU313C-2DPCPU314C-2PtPCPU314C-2DP故障安全型CPUsCPU315F-2DPCPU317F-2DPS7-300家族標(biāo)準(zhǔn)CPU緊湊型CPUS7-300可編程控制器的概述

S7-300的CPU模塊種類有CPU312IFM、CPU313、CPU314、CPU315、CPU315-2DP等。CPU模塊除執(zhí)行用戶程序外，還為S7-300背板總線提供5VDC電源，并通過MPI接口與其他中央處理器或編程裝置通信。S7-300可編程控制器的概述

S7-400的CPU模塊種類有CPU412-1、CPU413-1/413-2DP、CPU414-1/414-2DP、CPU416-1等。S7-400的CPU模塊都具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能、測試功能，以及內(nèi)置兩個(gè)通信接口等特點(diǎn)。S7-300可編程控制器的概述

4．接口模塊（IM）接口模塊用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架（或稱中央機(jī)架，CR）和擴(kuò)展機(jī)架（ER）。S7-300的接口模塊種類有IM360、IM361、IM365等。S7-300可編程控制器的概述

S7-400的接口模塊種類有IM460/461-0、IM460/461-1、IM460/461-3、IM460/461-4、IM463-2、IM467/IM467FO等。S7-300可編程控制器的概述

5．信號模塊（SM）信號模塊是數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊的總稱，它們使不同的過程信號電壓或電流與PLC內(nèi)部的信號電平匹配。S7-300可編程控制器的概述

S7-300的信號模塊種類有：數(shù)字量輸入模塊SM321和數(shù)字量輸出模塊SM322，數(shù)字量輸入/輸出模塊SM323、模擬量輸入模塊SM331、模擬量輸出模塊SM332、模擬量輸入/輸出模塊SM334和SM335。S7-300可編程控制器的概述

模擬量輸入模塊可以輸入熱電阻、熱電偶、4～20mADC和0～10VDC等多種不同類型和不同量程的模擬信號。S7-300可編程控制器的概述

每個(gè)信號模塊都配有自編碼的螺緊型前連接器，外部過程信號可方便地連在信號模塊的前連接器上。圖2-6S7-300的20針前連接器S7-300可編程控制器的概述

S7-400的信號模塊種類有：數(shù)字量輸入模塊SM421和數(shù)字量輸出模塊SM422，模擬量輸入模塊SM431和模擬量輸出模塊SM432。S7-300可編程控制器的概述

圖2-7數(shù)字量直流輸入模塊1．?dāng)?shù)字量輸入模塊S7-300可編程控制器的概述

圖2-8數(shù)字量交流輸入模塊S7-300可編程控制器的概述表2-2數(shù)字量輸入模塊SM321的技術(shù)特性SM321模塊直流16點(diǎn)輸入模塊直流32點(diǎn)輸入模塊交流16點(diǎn)輸入模塊交流8點(diǎn)輸入模塊輸入點(diǎn)數(shù)1632168額定負(fù)載電壓L+24VDC24VDC——負(fù)載電壓范圍20.4V～28.8V20.4V～28.8V——額定輸入電壓24VDC24VDC120VAC120V/230VAC額定輸入電壓“1”范圍13V～30V13V～30V79V～132V79V～264VS7-300可編程控制器的概述

SM321模塊直流16點(diǎn)輸入模塊直流32點(diǎn)輸入模塊交流16點(diǎn)輸入模塊交流8點(diǎn)輸入模塊額定輸入電壓“0”范圍?3V～5V?3V～5V0～20V0～40V輸入電壓頻率——47Hz～63Hz47Hz～63Hz與背板總線隔離方式光耦光耦光耦光耦輸入電流（“1”信號）7mA7.5mA6mA6.5mA/11mA最大允許靜態(tài)電流15mA15mA1mA2mA續(xù)表S7-300可編程控制器的概述續(xù)表SM321模塊直流16點(diǎn)輸入模塊直流32點(diǎn)輸入模塊交流16點(diǎn)輸入模塊交流8點(diǎn)輸入模塊典型輸入延遲時(shí)間1.2mA～4.8mA1.2mA～4.8mA25mA25mA消耗背板總線最大電流25mA25mA16mA29mA消耗L+最大電流1mA———功率損耗3.5mA4W4.1W4.9WS7-300可編程控制器的概述

圖2-9數(shù)字量繼電器輸出模塊2．?dāng)?shù)字量輸出模塊S7-300可編程控制器的概述

圖2-10數(shù)字量可控硅輸出模塊S7-300可編程控制器的概述

圖2-11數(shù)字量晶體管輸出模塊S7-300可編程控制器的概述

3．模擬量模塊生產(chǎn)過程中有大量連續(xù)變化的模擬量需要用PLC來測量或控制。S7-300可編程控制器的概述

有的是非電量，如：溫度、壓力、流量、液位、物體的成分（例如氣體中的含氧量）、頻率等；有的是強(qiáng)電電量，如：發(fā)電動機(jī)組的電流、電壓、有功功率和無功功率、功率因數(shù)等。S7-300可編程控制器的概述52模擬量模板的用途生產(chǎn)過程物理量標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號傳感器變送器?壓力?溫度?流量?速度?

pH值?粘性?等±500mV±1V±5V±10V±20mA4...20mA等DACPQW...PQW...:::PQW...模擬量輸出模板MR模塊ADC結(jié)果存儲器PIW...PIW...:::PIW...模擬量輸入模板CPU::::::LPIW304TPQW320:模擬執(zhí)行器

物理量......................................S7-300可編程控制器的概述

圖2-12模擬輸入模塊S7-300可編程控制器的概述可編程控制器天津大學(xué)李剛54量程卡S7-300可編程控制器的概述

圖2-13模擬輸出模塊（與負(fù)載連接）S7-300可編程控制器的概述

6．功能模塊（FM）

功能模塊主要用于實(shí)時(shí)性強(qiáng)、存儲計(jì)數(shù)量較大的過程信號處理任務(wù)。S7-300可編程控制器的概述

S7-300的功能模塊有：計(jì)數(shù)器模塊FM