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1、S7 300 教程 S7-300/400 的基本结构 S7-300/400 属于模块式 PLC，主要由机架、CPU 模块、信号模块、 功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。 输 出 模 块 CPU模块 输 入 模 块 通信接口 按 钮 选择开关 限位开关 电 源 通信网络 接触器 电磁阀 指示灯 电 源 接口模块 扩展机架 计算机 其他设备 电源模块 其他PLC 图 1-1 PLC 控制系统示意图 PLC 的主要生产厂家： 德国的西门子(Siemens)公司， 美国 Rockwell 公司所属的 AB 公司， GE-Fanuc 公司， 法国的施耐德(Schneider)公司，
2、 日本的三菱和欧姆龙(OMRON)公司。 西门子自动化与驱动集团的中文网站： 。 在该网站主页点击“中文下载目录” 、 “英文下载资料”或“软件下载 目录” ，进入“下载中心”后，可以下载各种工控产品的中英文说明 书、使用手册、产品介绍和一些软件。 如果需要更多的资料和软件，可以访问西门子在德国的网站，网 址为 :/ad.siemens.de/。点击“English”将语言由德文改为英 文， 点击 “Service & Support” ， 在 “Document type” 下面点击 “Manual” ， 在“Please Type Your Question”下面的方框内输入要搜索的手册的
3、关 键字，例如“CP 5511” ，按“GO”按钮，就会列出与 CP 5511 有关 的手册。点击感兴趣的手册，在出现的画面中点击“Download” ，可 以下载该手册。 PLC 的工作过程 图1-2 基本逻辑运算 与或非 & ( b )( c ) ( a ) I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 Q4.0 Q4.1Q4.2 Q4.2Q4.1Q4.0 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 =1 表 1-1 逻辑运算关系表 与 或 非 Q4.0=I0.0* I0.1 Q4.1 = I0.2+I0.3 Q4.2 =/I0.4 I0. 0 I0. 1 Q4. 0 I0. 2
4、 I0. 3 Q4. 1 I0. 4 Q4. 2 0 0 0000 01 0 1 0011 10 1 0 0101 1 1 1111 PLC采用循环执行用户程序的方式。OB1是用于循环处理的组织 块（主程序），它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中 断。 在起动完成后，不断地循环调用OB1，在OB1中可以调用其它 逻辑块(FB, SFB, FC或SFC)。 循环程序处理过程可以被某些事件中断。 在循环程序处理过程中，CPU并不直接访问I/O模块中的输入地 址区和输出地址区，而是访问CPU内部的输入/输出过程映像区。批 量输入、批量输出。 图1-4 扫描过程 数据写入输出模块 读取输入模
5、块状态 执行其他任务 执行用户程序 起动循环时间监控 执行OB100 梯形图中Q4.0的线圈“通电”时，对应的输出过程映像位为1状 态。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中对应的 硬件继电器的线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。 外部输入电路接通时， 对应的输入过程映像位(例如I0.0)为1状态， 梯形图中对应的输入位的常开触点接通，常闭触点断开。 某一编程元件对应的过程映像位为1状态时，称该编程元件为 ON，过程映像位为0状态时，称该编程元件为OFF。 循环时间（Cycle time）是指操作系统执行一次图1-4所示的循环 操作所需的时间，又称为扫描循环时间（Scan
6、 Cycle Time）或扫描周 期。 KM KMSB1 SB2 KM 380V SB1 SB2 KM 380V M 图1-3 异步电动机控制电路 FR FR 输入映像寄存器 输出映像寄存器 图1-5 PLC外部接线图与梯形图 停止 起动 SB1 SB2 I0.1 I0.2 1L Q4.0 KM AC 220VI0.1 I0.2 Q4.0 I0.2 I0.1 Q4.0 t1 I0.1I0.2 Q4.0 Q4.0 FR M DC 24V A( O I0.1 / 接在左侧母线上的I0.1的常开触点 O Q4.0 / 与I0.1的常开触点并联的Q4.0的常 开触点 ) AN I0.2 / 与并联电路
7、串联的I0.2的常闭触点 = Q4.0 / Q4.0的线圈 梯形图对应的逻辑表达式： Q4.0 = (I0.1+Q4.0)2 . 0I 西门子PLC的分类 1S7系列：传统意义的PLC产品， S7-200是针对低性能要求 的小型PLC。S7-300是模块式中小型PLC， 最多可以扩展32个模块。 S7-400是大型PLC，可以扩展300多个模块。S7-300/400可以组成 MPI、PROFIBUS和工业以太网等。 2M7-300/400： 采用与S7-300/400相同的结构， 它可以作为CPU 或功能模块使用。具有AT兼容计算机的功能，可以用C，C或 CFC等语言来编程。 3C7由S7-3
8、00 PLC，HMI（人机接口）操作面板、I/O、通信和 过程监控系统组成。 4WinAC基于Windows和标准的接口(ActiveX，OPC)，提供软 件PLC或插槽PLC。 S7-300系列PLC简介 S7-300的CPU模块（简称为CPU）都有一个编程用的RS-485接 口，有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一个 MPI（多点接口）网络或DP网络。 3 24789 156 1.电源模块 2.后备电池 3. 24V DC 连接器 4.模式开关 5.状态 和故障指示灯 6.存储器卡(CPU 313 以上) 7. MPI多点接口 8.前连接器 9.前盖 图2-2
9、S7-300 PLC 功能最强的CPU的RAM为512KB，最大8192个存储器位，512 个定时器和512个计数器，数字量最大65536，模拟量通道最大为 4096。有350多条指令。 计数器的计数范围为1999， 定时器的定时范围为10ms9990s。 图2-3 S7-300的安装 电源模块CPU 模块 IM IM IM 槽号 1 2 345 1 678 1 910 机架0 机架1 机架2 345678910 345678910 槽号 槽号 电源模块 电源模块 中央机架 扩展机架 扩展机架 11 11 11 图2-4 多机架的S7-300 PLC 只需要扩展一个机架，可以使用价格便宜的IM
10、 365接口模块对。 数字量模块从0号机架的4号槽开始，每个槽位分配4个字节的 地址，32个I/O点。 模拟量模块一个通道占一个字地址。从IB256开始，给每一个模 拟量模块分配8个字。 1模块诊断功能 可以诊断出以下故障：失压，熔断器熔断，看门狗故障，EPROM、 RAM故障。 模拟量模块共模故障、组态/参数错误、断线、上下溢出。 2过程中断 数字量输入信号上升沿、下降沿中断，模拟量输入超限，CPU暂 停当前程序，处理OB40。 1状态与故障显示LED SF（系统出错/故障显示， 红色） ：CPU硬件故障或软件错误时亮。 BATF（电池故障，红色）：电池电压低或没有电池时亮。 DC 5V（5
11、V电源指示，绿色）： 5V电源正常时亮。 FRCE（强制，黄色）：至少有一个I/O被强制时亮。 RUN（运行方式，绿色）：CPU处于RUN状态时亮；重新启动 时以2 Hz的频率闪亮； HOLD（单步、断点）状态时以0.5Hz的频 率闪亮。 STOP（停止方式，黄色）：CPU处于STOP，HOLD状态或重新 启动时常亮。 BUSF（总线错误，红色）。 SF BATF DC 5V FRCE RAN STOP SF DP BASF RAN-P RAN STOP MRES 存储器 卡插槽 多点接口 (MPI) PROFIBUS-DP 接口 状态与故障LED 模式选择器 后备电池 电源与系统 接地端子
12、图2-5 CPU 318-2的面板 2模式选择开关 （1）RUN-P(运行-编程)位置： 运行时还可以读出和修改用户程序， 改变运行方式。 （2）RUN (运行)位置：CPU执行、读出用户程序，但是不能修 改用户程序。 （3）STOP（停止）位置：不执行用户程序，可以读出和修改用 户程序。 （4）MRES（清除存储器）：不能保持。将钥匙开关从STOP状 态搬到MRES位置，可复位存储器，使CPU回到初始状态。 复位存储器操作：通电后从STOP位置扳到MRES位置， “STOP” LED熄灭1s， 亮1s， 再熄灭1s后保持亮。 放开开关， 使它回到STOP 位置，然后又回到MRES， “STO
13、P”LED以2Hz的频率至少闪动3s， 表示正在执行复位，最后“STOP”LED一直亮。 某些CPU模块上有集成I/O。 PLC使用的物理存储器：RAM，ROM，快闪存储器（Flash EPROM） 和EEPROM。 S7-300 CPU的分类 1 紧凑型CPU：CPU 312C，313C，313C-PtP，313C-2DP，314C-PtP 和314C-2DP。各CPU均有计数、频率测量和脉冲宽度调制功能。有 的有定位功能，有的带有I/O。 2 标准型CPU：CPU 312，CPU 313，314，315，315-2DP和316-2DP。 3 户外型CPU：CPU 312 IFM，314 I
14、FM，314户外型和315-2DP。 在恶劣的环境下使用。 4高端CPU：317-2DP和CPU 318-2DP。 5故障安全型CPU：CPU 315F。 S7-300的输入/输出模块 输入/输出模块统称为信号模块(SM)。 前连接器插在前盖后面的凹槽内。一个编码元件与之啮合，该连 接器只能插入同类模块。 图2-7 数字量输入模块 背板总线接口 M M 24V ? 背板总线接口 N ? 图2-8 数字量输入模块 ? ? ? 两线式接近开关的漏电流小于输入模块允许的静态电流，汇点输 入的电流流进输入模块，反之为源输入电路。 负载 PLC 1L M 背板总线接口 图2-10 数字量输出模块 负载
15、L+ M 背板总线接口 图2-9 数字量输出模块 M ? ? ? ? ? ? ? ? 负载 1L+ 背板总线接口 图2-11 数字量输出模块 DC 24V 1M ? M ? ? SM323是S7-300的数字量输入输出模块，8DI/8DO，16DI/16DO。 ADC逻辑 光电隔离 内部电源 多路开关 背板总 ? CH0 CH1 CH6 CH7 图2-12 模拟量输入模块 线接口 L+ M 24V MANA 表2-13 SM331模拟量输入模块的模拟值 双极性 范围 百分比 十进制 十六进制5V 10 V 20 mA 上溢出 118.515% 32767 7FFFH 5.926 V 11.85
16、1V 23.70 mA 超出范围 117.589% 32511 7EFFH 5.879 V 11.759V 23.52 mA 100.000% 27648 6C00H 5V 10 V 20 mA 0 % 0 0H 0V 0 V 0mA 正常范围 -100.000% - 27648 9400H -5V - 10 V -20 mA 低于范围 -117.593% - 32512 8100H -5.879 V - 11.759 V -23.52 mA 下溢出 -118.519% - 32768 8000H -5.926 V - 11.851 V -23.70 mA 单极性 范围 百分比 十进制 十六进制010 V 020 mA 420 mA 上溢出 118.515% 32767 7FFFH 11.852 V 23.70 mA 22.96mA 超出范围 117.589% 32511 7EFFH 11.759 V 23.52 mA 22.81mA 100.000% 2
