西门子S7-300的教学版讲解

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1、培训类别 （高技能培训） S7-300 最基础、最 全面的PLC介绍 及 应用 课题一、PLC的基础理论 问题二、PLC的选用原则 问题三、S7-300概述 问题四、S7-300的CPU模块 问题一、PLC的基本概念 问题五、S7-300安装 问题三、S7-300概述 S7-300 是德国西门子公司生产的可编程序控制 器(PLC)系列产品之一。其模块化结构、易于实现 分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗 震动冲击性能好，使其在广泛的工业控制领域中 ，成为一种既经济又切合实际的解决方案。 一、特性 针对低性能要求的模块化中小控制系统 可配不同档次的CPU 可选择不同类型的扩展模块 可以扩展

2、多达32个模块 模块内集成背板总线 网络连接 - 多点接口 (MPI), - PROFIBUS 或 - 工业以太网 通过编程器PG访问所有的模块 无插槽限制 借助于“HWConfig”工具可以进行组态和 设置参数 二、特点 循环周期短、处理速度高 指令集功能强大（包含350多条指令）， 可用于复杂功能 产品设计紧凑，可用于空间有限的场合 模块化结构，设计更加灵活 有不同性能档次的CPU模块可供选用 功能模块和I/O模块可选择 有可在露天恶劣条件下使用的模块类型 三、编程工具 使用STEP7软件对S7-300进行编程。 STEP7包含了自动化项目从项目的启动、实施到 测试以及服务每一个阶段所需的

3、全部功能。 STEP7中的编程语言 1、顺序功能图 2、梯形图 3、语句表 4、功能块图 5、结构文本 四、安装一个S7系统的步骤 S7300PLC 1、导轨（Rail） S7-300的模块机架（起物理支撑作用，无背板总线 ） 2、电源模块（PS） 将市电电压（AC120/230V）转换为DC24V，为CPU和 24V直流负载电路（信号模块、传感器、执行器等） 提供直流电源。输出电流有2A、5A、10A三种 正常：绿色LED灯亮 过载：绿色LED灯闪 短路：绿色LED灯暗（电压跌落，短路消失后自动 恢复） 电压波动范围：5% 六、S7300系统的组成部件 PS307电源模块 PS307是西门子

4、公司为S7-300专配的24 V DC电源。 PS307系列模块除输出额定电流不同外(有2 A、5 A、 10 A三种)，其工作原理和各种参数都相同。 PS307可安装在S7-300的专用导轨上，除了给S7- 300 CPU供电外，也可给I/O模块提供负载电源。 3、CPU模块 各种CPU有不同的性能，例如有的CPU集成有数字量和模拟量 输入/输出点，有的CPU集成有PROFIBUSDP等通信接口。 CPU前面板上有状态故障指示灯、模式开关、24V电源端子、 电池盒与存储器模块盒（有的CPU没有）。 4、信号模块 (SM) 信号模块是数字量输入/输出模块和模拟量输入/ 输出模块的总称，它们使不

5、同的过程信号电压或 电流与PLC内部的信号相匹配。 数字量输入模块：SM321系列，24V DC， 120/230V AC 数字量输出模块：SM322系列，继电器型，晶 体管型，可控硅型 模拟量输入模块：SM331系列，电压，电流， 电阻，热电偶 模拟量输出模块：SM332系列，电压，电流 功能 使不同级的过程信号电平和S7-300的内部信号电 平相匹配 5、功能模块 (FM) 功能模块主要用于对时间要求苛刻、存储器容量要 求较大的过程信号处理任务。 -计数：计数器模块 -定位：快速/慢速进给驱动位置控制模块、电子凸 轮控制器模块、步进电动机定位模块、伺服电动机 定位模块等 -闭环控制：闭环控

6、制模块 -工业标识系统：接口模块、称重模块、位置输入模 块、超声波位置解码器等。 6、接口模块 (IM) 接口模块用于多机架配置时连接主机架（CR）和扩 展机架（ER）。S7300通过分布式的主机架和3个 扩展机架，最多可以配置32个信号模块、功能模块 和通信处理器。 连接： IMS 360发送、IMR 361接收；对于双层组态，常用 硬连线的IM 365 接口模块 距离： 采用IM 365 、两层机架，电缆最大长度可达1米； 采用IM 360 / 361 、多层机架，机架之间电缆最大 长度10米 7、通讯处理器(CP) 扩展中央处理单元的通讯任务，提供以下的连网能力 ： -点到点连接 -PR

7、OFIBUS -工业以太网 8、附件 总线连接器和前连接器 七、S7300的系统结构 S7300采用紧凑的、无槽位限制的模块结构，电源模块（PS ）、CPU、信号模块（SM）、功能模块（FM）、接口模块（IM ）和通信处理器（CP）都安装在导轨上。导轨是一种专用的 金属机架，只需将模块钩在DIN标准的安装导轨上，然后用螺 栓锁紧就可以了。有多种不同长度规格的导轨供用户选择。 电源模块总是安装在机架的最左边，CPU模块紧靠电源模块。 如果有接口模块，它放在CPU模块的右侧。 S7300用背板总线将除电源模块之外的各个模块连接起来。 背板总线集成在模块上，模块通过U形总线连接器相连，每个 模块都有

8、一个总线连接器，后者插在各模块的背后。安装时 先将总线连接器插在CPU模块上，并固定在导轨上，然后依次 装入各个模块。 S7300的系统结构 外部接线接在信号模块和功能模块的前连接器的端 子上，前连接器用插接的方式安装在模块前门后面 的凹槽中，前连接器与模块是分开订货的。 S7300的电源模块通过电源连接器或导线与CPU模 块相连，为CPU模块提供DC24V电源。PS307电源模块 还有一些端子可以为信号模块提供24V电源。 问题四、S7-300的CPU模块 S7300有20种不同型号的CPU，分别适用于不同等级 的控制要求。有的CPU集成了数字量I/O，有的同时集 成了数字量I/O和模拟量I

9、/O。 CPU模块面板上有状态和故障指示灯LED、模式选择开 关和通信接口。大多数CPU还有后备电池盒，存储器 插槽可以插入多达数兆字节的Flash EPROM微存储器 卡（简称MMC卡），用于掉电后程序和数据的保存。 一、状态和故障显示LED SF（红色）：系统错误、编程错误或从有诊断功能 模板来的故障。 BF（或BATF 红色）：电池故障，电池电压低或没 有电池时亮。 DC5V（绿色）：CPU和S7300总线的5V电源电压正 常时亮。（提供给背板总线） FRCE（黄色）：至少有一个I/O接口被强制时亮。 RUN（绿色）：CPU启动时闪亮（2Hz），运行时常亮 STOP（黄色）：CPU在ST

10、OP、HOLD状态或重新启动时 常亮；当要求存储器复位时以0.5Hz的频率闪烁，正 在执行存储器复位时以2Hz的频率闪烁。 二、CPU的功能 执行用户程序； 为S7背板总线提供5V电源； 在MPI网络中，通过MPI（多点接口）与其 他MPI网络节点进行通信。 三、CPU的运行模式 CPU有四种工作模式：STOP（停机）、STARTIP（ 启动）、RUN（运行）、HOLD（保持）。在所有的 模式中，都可以通过MPI接口与其他设备通信。 STOP模式：CPU模块通电后自动进入STOP模式， 在该模式不执行用户程序，程序被终止。 RUN模式：执行用户程序，刷新输入和输出，处 理中断和故障信息服务。

11、HOLD模式：在起动和RUN模式执行程序时遇到调 试用断点、用户程序的执行被挂起（暂停），定 时器被冻结。 STARTUP模式：启动模式，可以用钥匙开关或编 程软件启动CPU。如果钥匙开关在RUN或RNUP位 置，通电时自动进入启动模式。 四、CPU的模式选择开关 有的CPU的模式选择开关是一种钥匙开关，操作时需 要插入钥匙，用来设置CPU当前的运行方式。钥匙拔 出后，就不能改变操作方式。这样可以防止未经授 权的人员非法删除或改写用户程序。 RUN-P：运行-编程状态（可读写存储器），在此位 置不可以拔出钥匙开关。 RUN： 运行状态（只可读存储器），不可以修改 用户程序，在此位置可以取出钥匙

12、开关。 STOP： 停止运行状态（可修改程序），在此位置 可以取出钥匙开关。 MRES： 清存储器，此位置钥匙开关不能保持，松 手时开关将自动返回STOP位置。 MRES：将钥匙开关从STOP状态扳到MRES位置，可复 位存储器，使CPU回到初始状态。工作存储器、RAM 装载存储器中的用户程序和地址区被清除，全部存 储器位、定时器、计数器和数据块均被删除，即复 位为0，包括有保持功能的数据。如果有快闪存储器 卡，CPU在复位后将它里面的用户程序和系统参数复 制到工作存储区。 存储卡被取掉或插入时，CPU发出系统复位请求， STOP LED以0.5Hz的频率闪动。此时应将模式选择 开关扳到MRE

13、S位置，执行复位操作。 用钥匙开关执行存储器复位的方法： 1、合上电源开关 2、把钥匙开关转到STOP位置 3、把钥匙开关转到MRES位置（存储器复位）并保持 在这个位置直到STOP指示灯慢闪两次（约3秒） 4、把钥匙开关转回STOP位置，然后在1秒钟内再转 到MRES，直到STOP指示灯快闪。 当CPU要求复位时，就进行一次存储器复位（也可用 编程器进行存储器复位）。 五、微存储器卡 Flash EPROM微存储卡（MMC）用于在断电时保存用户 程序和某些数据，它可以扩展CPU的存储器容量，也 可以将有些CPU的操作系统保存在MMC中，这对于操作 系统的升级是非常方便的。MMC用作装载存储器

14、或便 携式保存媒体。MMC的读写直接在CPU内进行，不需要 专用的编程器。由于CPU31xC没有安装集成的装载存 储器，在使用CPU时必须插入MMC，CPU与MMC是分开订 货的。 如果在写访问过程中拆下SIMATIC微存储卡，卡中的 数据会被破坏。在这种情况下，必须将MMC插入CPU中 并删除它，或在CPU中格式化存储卡。只有在断电状 态或CPU处于STOP状态时，才能取下存储卡。 六、通信接口 所有的CPU模块都有一个多点接口MPI，有的CPU模块 一个一MPI和一个PROFIBUSDP接口，有的CPU模块 有一个MPI/DP接口和一个DP接口。 MPI用于PLC与其他西门子PLC、PG/

15、PC（编程器或个 人计算机）、OP（操作员接口）通过MPI网络的通信 。 PROFIBUSDP用于与其他西门子带DP接口的PLC、 PG/PC、OP和其他DP主站和从站通信。传输速率最高 12Mbit/s。 七、电池盒 电池盒是安装锂电池的盒子，在PLC断电时，锂电池 用来保证实时钟的正常运行，并可以在RAM中保存用 户程序和更多的数据，保存的时间为1年。有的低端 CPU（如312FM与313）因为没有实时钟，因此没有配 备锂电池。 八、电源接线端子 电源模块上的L1、N端子接AC220V电源，接地端子和M 端子一般用短路片短接后接地，机架的导轨应接地。 电源模块上的L和M端子分别是DC24V

16、输出电压的正 、负极。用专用的电源连接器连接电源模块和CPU模 块的L和M端子。 九、实时钟与运行时间计数器 CPU312 IFM与CPU313因为没有锂电池，只有软件 实时钟，PLC断电时停止计时，恢复供电后从断电 瞬时的时刻开始计时。有后备锂电池的CPU有硬件 实时钟，右以在PLC电源断电时继续运行，运行小 时计数器的计数范围为032767h。 十、存储器 存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。 系统程序相当于个人计算机的操作系统，由PLC生 产厂家设计并固化在ROM（只读存储器）中，用户 不能读取。用户程序由用户设计，它使PLC能完成 用户要求的特定功能。用户程序存储器的容量以 字（16位二进制数）为单位。 PLC使用以下几种物理存储器： 1、随机存取存储器（RAM） 用户可以用编程装置将用户程序读出或写入RAM，电源中断 后信息将丢失。 RAM的工作速度高，价格便宜，改写方便，在中断PLC的外部 电源后，右用锂