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第 2 章 S7-300 可编程控制器的编程基础

第 2 章 S7-300 可编程控制器的编程基础. 重点与难点： S7-300 可编程序控制器（以下简称 S7-300 ）的系统组成及内部资源、 S7-300 的编程软件 STEP 7 、 S7-300 的组态。. 基本要求： 1 ．掌握 S7-300 的组成； 2 ．掌握 S7-300 的内部资源； 3 ．熟悉 S7-300 的编程软件 STEP 7 ； 4 ．理解 S7-300 的组态。. 本章内容： 1 ． S7-300 的系统组成结构； 2 ． S7-300 的编程软件 STEP 7 ； 3 ． S7-300 的组态。. 2.2. 2.3.

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第 2 章 S7-300 可编程控制器的编程基础

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  1. 第 2 章 • S7-300可编程控制器的编程基础

  2. 重点与难点： • S7-300可编程序控制器（以下简称S7-300）的系统组成及内部资源、S7-300的编程软件STEP 7、S7-300的组态。

  3. 基本要求： • 1．掌握S7-300的组成； • 2．掌握S7-300的内部资源； • 3．熟悉S7-300的编程软件STEP 7； • 4．理解S7-300的组态。

  4. 本章内容： • 1．S7-300的系统组成结构； • 2．S7-300的编程软件STEP 7； • 3．S7-300的组态。

  5. 2.2 2.3 2.1 2.4 S7-300的编程软件 S7-300的组态 S7-300的系统组成及内部资源 本章小结

  6. 2.1 S7-300的系统组成及内部资源 • SIMATIC S7系列PLC是德国西门子公司于1995年陆续推出的性能价格比较高的PLC系统。

  7. S7系列PLC是在S5系列基础上研制出来的，SIMATIC S7系列包括：微型SIMATIC S7-200系列，最小配置为8DI/6DO，可扩展2～7个模块，最大I/O点数为64 DI/DO、12AI/4AO；中小型SIMATIC S7-300系列（见图2-1），可扩展32个模块；中高档性能的SIMATIC S7-400系列，可扩展300多个模块。

  8. S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。

  9. 2.1.1 硬件系统基本结构 • S7-300采用模块式结构，由机架和模块组成。

  10. S7-300主要组成部分有：导轨（RACK）、电源模板（PS）、中央处理单元（CPU）、信号模板（SM）、模板功能（FM），还可加上接口模板（IM）和通信处理器（CP），如图2-1和图2-2所示。

  11. 图2-1 S7-300的组成

  12. 1—电源模块（可选）　　2—后备电池（CPU313以上）　　3—DC 24V连接器 4—模式开关 5—状态和故障指示灯 6—存储器卡（CPU313以上） 7—MPI多点接口 8—前连接器　　9—前门 图2-2 S7-300

  13. S7-300采用紧凑的、无槽位限制的模块化组合结构，根据应用对象的不同，可选用不同型号和不同数量的模块，并可以将这些模块安装在同一机架（导轨）或多个机架上。

  14. 图2-3S7-300的结构

  15. S7-300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DC 24V电源。PS 307电源模块还有一些端子可以为信号模块提供24V电源。

  16. S7-300用背板总线将除电源模块之外的各个模块连接起来。

  17. 图2-4 S7-300的扩展结构（CPU 314以上）

  18. S7-300主要组件如表2-1所示。

  19. 表2-1 S7-300主要组件

  20. 1．机架 • 机架是用来安装和固定PLC的各类模块。S7-300的机架是特制的不锈钢或铝制异型板（称为导轨），它的长度有160mm、482mm、530mm、830mm、2 000mm五种，可根据实际需要选择。

  21. S7-400的机架为各类模块提供支架和电源，并通过背板总线连接各模块。

  22. S7-400的机架分为以下4种。 • （1）通用机架UR1/UR2。 • （2）中央机架CR2/CR3。 • （3）扩展机架ER1/ER2。 • （4）UR2-H机架。

  23. 2．电源模块（PS） • 电源模块用于将120V/230V AC电源或24V DC转换为24V和5V DC电源，供CPU、I/O模块、传感器和执行器使用。它与CPU模块和其他信号模块之间通过电缆连接，而不是通过背板总线连接。

  24. 图2-5 PS 307电源模块的接线图

  25. 图2-6 PS 307电源模块的基本电路图

  26. 3．中央处理单元模块（CPU） • SIMATIC S7-300/400提供了多种不同性能的CPU模块，以满足用户不同的要求。

  27. S7-300的CPU模块种类有CPU 312 IFM、CPU 313、CPU 314、CPU 315、CPU 315-2DP等。CPU模块除执行用户程序外，还为S7-300背板总线提供5V DC电源，并通过MPI接口与其他中央处理器或编程装置通信。

  28. S7-300的编程装置可以是西门子专用的编程器，如PG705、PG720、PG740、PG760等，也可以用通用微机，配以STEP 7软件包，与MPI卡和MPI编程电缆构成。

  29. S7-400的CPU模块种类有CPU 412-1、CPU 413-1/413-2 DP、CPU 414-1/414-2 DP、CPU 416-1等。S7-400的CPU模块都具有实时时钟功能、测试功能，以及内置两个通信接口等特点。

  30. 4．接口模块（IM） • 接口模块用于多机架配置时连接主机架（或称中央机架，CR）和扩展机架（ER）。 • S7-300的接口模块种类有IM 360、IM 361、IM 365等。

  31. S7-400的接口模块种类有IM 460/461-0、IM460/461-1、IM 460/461-3、IM 460/461-4、IM 463-2、IM 467/IM 467 FO等。

  32. 5．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，它们使不同的过程信号电压或电流与PLC内部的信号电平匹配。

  33. S7-300的信号模块种类有：数字量输入模块SM 321和数字量输出模块SM 322，数字量输入/输出模块SM 323、模拟量输入模块SM 331、模拟量输出模块SM 332、模拟量输入/输出模块SM 334和SM 335。

  34. 模拟量输入模块可以输入热电阻、热电偶、4～20mA DC和0～10V DC等多种不同类型和不同量程的模拟信号。

  35. 每个信号模块都配有自编码的螺紧型前连接器，外部过程信号可方便地连在信号模块的前连接器上。每个信号模块都配有自编码的螺紧型前连接器，外部过程信号可方便地连在信号模块的前连接器上。

  36. S7-400的信号模块种类有：数字量输入模块SM 421和数字量输出模块SM 422，模拟量输入模块SM 431和模拟量输出模块SM 432。

  37. 6．功能模块（FM） • 功能模块主要用于实时性强、存储计数量较大的过程信号处理任务。

  38. S7-300的功能模块有：计数器模块FM 350-1/2和CM 35、快速/慢速进给驱动位置控制模块FM 351、电子凸轮控制器模块FM 352、步进电动机定位模块FM 353、伺服电动机定位模块FM 354、定位和连续路径控制模块FM 357-2、

  39. 步进电动机功率驱动器模块FM STEPDRIVE、超声波位置解码器模块FM 338、闭环控制模块FM 355和FM 355-2/2C/2S、称重模块SIWAREX U/M和智能位控制模块SINUMERIK FM-NC等。

  40. S7-400的功能模块有：计数器模块FM 450-1、快速/慢速进给驱动位置控制模块FM 451、电子凸轮控制器模块FM 452、步进电动机和伺服电动机定位模块FM 453、闭环控制模块FM 455、应用模块FM 458-1DP和S5智能I/O模块等。

  41. 7．通信处理器模块（CP） • 通信处理器模块是一种智能模块，它用于PLC之间、PLC与计算机和其他智能设备之间的通信，可以将PLC接入PROFIBUS DP、AS-i和工业以太网，或用于实现点对点通信等。

  42. 通信处理器可以减轻CPU处理通信的负担，并减少用户对通信的编程工作。通信处理器可以减轻CPU处理通信的负担，并减少用户对通信的编程工作。

  43. S7-300有多种用途的通信处理器模块，如CP 340、CP 342-5 DP、CP 343-FMS等，其中既有为装置进行点对点通信设计的模块，也有为PLC上网到西门子的低速现场总线网SINEC L2和高速SINEC H1网而设计的网络接口模块。

  44. 常用的通信处理器包括：PROFIBUS-DP处理器、PROFIBUS-FMS处理器和工业以太网处理器。常用的通信处理器包括：PROFIBUS-DP处理器、PROFIBUS-FMS处理器和工业以太网处理器。

  45. 2.1.2 CPU模块 • PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用。

  46. 每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存储用户程序和数据，以扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入指定的寄存器中，同时，诊断电源与PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存储用户程序和数据，以扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入指定的寄存器中，同时，诊断电源与PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。

  47. 进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。进入运行后，从用户程序存储器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。

  48. 与通用计算机一样，PLC中的CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据总线、控制总线及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。与通用计算机一样，PLC中的CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据总线、控制总线及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。

  49. 它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。

  50. CPU的控制器控制CPU的工作，由它读取指令、解释指令并执行指令。

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