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1、SIEMENS S7 PLC概述,王 兵,SIMATIC综述,SIEMENS AUTOMATIC,SIMATIC,SIMATIC S7 系列PLC是德国西门子公司在S5系列PLC基础上于1995年陆续推出的性能价格比较高的PLC系统。其中，微型的有SIMATIC S7-200系列，最小配置为8DI/6DO，可扩展27个模块，最大I/O点数为64 DI/DO、12 AI/4 AO；中小型的有SIMATIC S7-300系列；中高档性能的有S7-400系列。SIMATIC S7系列PLC都采用了模块化、无排风扇结构且具有易于用户掌握等特点，使得S7系列PLC成为各种从小规模到中等性能要求以及大规模
2、应用的首选产品。,S7系列PLC 概述,S7-200/300/400 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。,PLC的输入电路,PLC的输出电路,PLC的工作过程,PLC的主要生产厂家,目前PLC的生产厂家及PLC的型号很多，在中国应用较多的有SIEMENS、AB、OMRON、SCHNEIDER、GE-FANUC、MITSUBISHI、LG等。,此次学习SIEMENS S7系列300/400 PLC,S7-200 ,S7-21x (旧版本),S7-22x,S7-200: 模块/扩展模块(EM),I / O 模块,功能模块(
3、FM),通讯处理器 (CP),S7-200: S7-22x系列CPU设计,本机DI状态指示,状态指示,本机DO状态指示,S7-300,S7-300组合单元及装配图,S7-300: CPU设计,2002年 10月之前的CPU 314,2002年 10月之后的CPU 314,S7-300 CPU的运行模式,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，可以接收全局数据和检查系统。 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。 HOLD模式：在起动和RUN模式执行程序时遇到调试用的断点，用户程序的执行被挂起（暂停），定时器被冻结。 STARTUP模
4、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RUN-P位置，通电时自动进入启动模式。,S7-300 CPU的状态与故障显示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（5V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
5、重新启动时常亮；请示存储器复位时以0.5Hz的频率闪亮，正在执行存储器复位时以2Hz的频率闪亮。 BUSF（总线错误，红色）：PROFIBUS-DP接口硬件或软件故障时亮，集成有DP接口的CPU才有此LED。集成有两个DP接口的CPU有两个对应的LED（BUS1F和BUS2F）。,S7-300 CPU的模式选择开关,（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
6、从 STOP状态搬到 MRES位置，可复位存储器，使 CPU回到初始状态。,用钥匙开关进行复位存储器的方法,开始一个新的编程工作时，我们需要将中央处理器进行清零处理。它将很容易地通过操作CPU上的钥匙开关来实现。为此我们必须进行以下的操作步骤： 1接通PLC工作电源，并等待至CPU的自检测运行完成。 2转动钥匙开关至MRES位置，并保持这个状态，直至STOP LED熄灭1S，亮1S，再熄灭1S后转为常亮状态。,3放开钥匙开关转至STOP位置，再迅速转回MRES位置并保持这个在这个位置，STOP LED开始以2Hz的频率至少闪动3S，表示正在执行复位，最后STOP LED一直亮，可以松开钥匙。开
7、关自动返回STOP位置。 4STOP发光二极管的闪动，表示CPU已被清零。 5存储器已被清零，可以传输新程序。,6存储器被取出或插入时,CPU发出系统复位请求，STOP LED以0.5Hz的频率闪动。此时可将模式选择开头扳到MRES位置，执行复位操作。 程序的下传只能是钥匙开关在STOP或RUNP位置进行。,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。由于紧凑型CPU没有安装集成的装载存储器，在使用CPU时必
8、须插入MMC，CPU与MMC 是分开定货的。 2.标准型CPU：CPU 312，313，314，315，315-2DP和316-2DP。,3.户外型 CPU：可以在恶劣的环境下使用。 CPU 312 IFM和314 IFM是户外紧凑型CPU，另外还有314户外型和 315-2DP。 4.高端 CPU：317-2DP和 CPU 318-2DP，这两种CPU具有大容量存储器和PROFIBUD-2DP主站/从站接口，用于大规模I/O配置和建立分布式I/O结构。 5.故障安全型 CPU：CPU 315F，它带有PROFIBUD-2DP主站/从站接口，可以组态为故障安全型自动化系统，满足安全运行的要求。
9、,S7-300:模块,PS (可选),电源模块,PS307,中央处理单元(CPU),CPU312C(新型),CPU314 (新型),CPU315-2DP(新型),接口模块,IM360,数字量输入/输出模板,SM321,SM323,SM322,模拟量输入/输出模板,SM331,SM335,SM332,FM352电子凸轮控制器,FM351定位模块,功能模板,通讯模块,CP341（点对点模板）,CP343-1（以太网模板）,CP343-2（AS-I主站模板 ）,S7-300最大扩展能力,一个扩展机架上除 了接口模块外最多 只能再安装八个信 号模块或功能模 块，最多可以扩展 为四个机架。中央 处理单元
10、总是在 机架的号槽位 上，号槽安装电 源模块，号槽总 是安装接口模块， 槽号至11，可 自由分配信号模块、 功能块。,S7-300的模块地址,数字I/O模块每个槽划分为4yte（等于32个I/O ），模拟I/O模块每个槽划分为16Byte（等于个模拟量通道），每个模拟量输入或输出通道的地址总是一个字的地址。,S7-300的扩展模块,S7-400,S7-400: 模块,PS,S7-400的机架,包含CPU的称为中央（CR）。包含系统中的模块并连接到CR 的机架为扩展机架（ER），下图是组态为CR、带有18个插槽的机架。,S7-400的机架,S7-400系统的机架是安装各个模块的基本框架。这些模块
11、通过背板总路线交换数据和信号及供电。机架可用于安装、导轨安装及柜内安装。,下图中（1）为I/O总线，用于快速交换I/O信号。每个机架均有一条I/O总线，对信号模块的过程数据进行时间要求严格的访问均通过I/O总路线进行。（2）为通讯总线（C总线）是串行背板总线，用于快速交换与I/O信号相应的大量数据。除机架ER1和ER2外，其余每个机架均有一条通讯总线。,S7-400的UR1机架,S7-400的UR2机架,S7-400的ER1机架,S7-400的CR2机架,S7-400的CR3机架,S7-400的UR2-H机架,S7-400的接口模块,连接中央机架和扩展机架的方法,电源模块容量的计算,假如将下列
12、模块装入到一个带18个插槽的CR上： 1个CPU417-4 3个模拟量输入模块SM431；AI1616位 5个数字量输入模块SM421；DI3224VDC 6个数字量输入模块SM422；DO3224VDC/0.5A 1个发送IM，IM460-0 利用来自各个数据表单的数据来计算此机架的电流消耗I，如下表所示：,SIMATIC S7-400：概述,系统可扩展性 组装密度高 分级 CPU 性能 多处理器 可连接 21 个扩展机架 模块种类多样（SM、FM、CP） 灵活的组网工具 性能 处理能力强 （每条二进制指令 80 nsec） 多达 16 Mbytes 的用户存储器 强大的通信工具 通用性 通
13、过使用特殊功能 面向 S5 的专用移植工具,S7-400 模块概览,PS,230V / 4A 230V / 10A 230V / 20A 24V / 4A 24V / 10A 24V / 20A,32 x DC 24V 16 x UC 24-60V （IR + Diagn.） 16 x UC 120-230V 16 x UC 120 V （IR + Diagn.） 32 x AC 120V 16 x AC 230V （IR + Diagn.）,DI,32 x DC 24V, 0.5A 16 x DC 24V, 2A 16 x AC 120/230V, 2A 16 x UC 5230V, 5A,
14、 Relay 8 x AC 120/230V, 5A,DO,8 x U/I, 13 Bit 8 x U/I, 14 Bit,AO,8 x U/I or 4 x R, 13 Bit 25 ms 每通道转换时间 8 x U/I/TC or 4 x R/RTD, 14 bits, 25 ms每通道转换时间， 线性平滑 8 x U/I or 4 x R, 14 bits 50 us每通道转换时间 16 x U/I/TC or 8 x R/RTD, 16 bits, 2.5/25ms每通道转换时间， 线性平滑,AI,3m with K-Bus 3m w/o K-Bus 100m with K-Bus 6
15、00m to IM314 in S5,IM,机架,UR 1,2 ER 1,2 CR 2,S7-CPUs,CPU 412-1 CPU 413-1 CPU 413-2 DP CPU 414-1 CPU 414-2 DP CPU 416-1 CPU 416-2 DP CPU 417-4,FM,2 通道计数器 凸轮控制器 饲服电机定位 快速行程定位 / 慢速电机 M7-FM,CP,1 通道点对点 2 通道点对点 Ethernet Profibus,M7-CPUs,CPU 486-3 CPU 488-3 CPU 488-4 CPU 488-5,S7-400: CPU设计,S7-300 的存储器概念,注释,符号,块: 逻辑块 (OB,FC,FB) 数据块 (DB),S7-400的存储器概念,注释,符号,块: 逻辑块 (OB,FC,FB) 数据块 (DB),Flash EPROM存储器卡中块的读出和写入,内部装载存储器 RAM,工作存储器 RAM,S7-300/400 PLC存储区,
