4_1-第4章 s7-300plc 第1节 硬件 配置方式及地址分配_ppt课件

第4章 S7-300可编程控制器 l西门子S7-300 PLC属于SIMATIC S7 系列可编程 控制器。S7系列主要包括S7-200(微型机)、S7-300 （中型机）和S7-400（大型机）等。 l在S7-300系列里，有多种型号的CPU模块，各型 号的区别是CPU速度、存储器容量、可配置的特 殊单元数量及可扩展的I/O板数量等。 l 300系列CPU包括CPU312CPU319系列。系列 内分为标准型（31X）、紧凑型（31XC）和故障 安全型（31XF）、技术功能型（31XT）等，接 口也有RS-485 （31X-2PtP） 、PROFIBUS-DP（ 31X-2DP）、PROFINET工业以太网/DP接口（ 31X-2PN/DP）等。 l1.导轨（RACK-300) S7-300的模块机架，起物理支撑作用，无背板 总线。模块之间由背板总线连接器连接。长度分 为160mm、482mm、530mm、830mm等。定货 号为6ES7 390-XXXXX-XXXX。 4.1 S7-300PLC硬件、配置方式及地址分配 4.1.1 S7-300系列PLC硬件 l2.电源（PS-300） l 用于为各机架上的各模块供电。将交流电转 换为24VDC输出。分2A、5A、和10A。定货号 为6ES7 307-XXXXX-XXXX。 5A尺寸mm：80*125*120 l3.CPU模块（CPU-300） l CPU模块也称为主机模块，分为标准型、紧 凑型（带集成I/O）、故障安全型、技术功能 型等。各类型中接口型式不同分为多种型号。 l定货号为6ES7 31XX-XXXXX-XXXX。 无 、 C、F、T29 l4.信号模块（SM-300） l1）数字量输入模块（6ES7 321-XXXXX-XXXX） l 分为直流输入（DC24 125V）、交流输入（ 24 230V） 、交直流输入，一般点数分为8 点、16点、32点。有多种型号可选。 lSM321 直流输入型模块接口电路之一 24VDC LED 20 背 板 总 线 接 口 内部M连通 M内 3 2 19 LED M 9 M内 M M 各通道输入端M点连通 光耦 12 l晶体管输出型接口电路之一 1L+ LED 背 板 总 线 接 口 M 光耦 负载 1M 24VDC 晶体管输出型 1 3 9 10 2 l继电器输出型接口电路之一 L+ LED 背 板 总 线 接 口 M 光耦 负载 M 24VDC 继电器输出型 M 继电器 N l双向晶闸管输出型接口电路之一 LED 背 板 总 线 接 口 M 光耦 负载 双向晶闸管输出型 L1 N l3）数字量输入/输出模块（6ES7 323-XXXXX-XXXX） 分8入/8出和16入/16出两种。 l4）模拟量输入模块（6ES7 331-XXXXX-XXXX） l 输入信号为电压（支持多种电压范围选择 ）、电流（支持多种电流范围选则）、热电阻 和热电偶（支持多种分度号），点数分为2点、 4点、8点，有多种型号可选。 l 输入模块上有量程卡（A、B、C、D四个位 置），需根据量程范围选择正确位置。每两个 通道共用一个量程卡。 l转换数据表示方法：转换精度为915位（与 模块型号有关），采用16位二进制补码定点数 表示。最高位为符号位，0表示正数，1表示负 数。即转换数据采取左对齐，使用时应注意技 术手册的说明。 l例如：对于12位精度的转换器 0 1578123456914 13 12 11 10 01578123456914 13 12 11 10 符号 符号 000000000010 000000000010000 即：原始数据每变化1，则转换数据变化为8。 转换数据 原始数据 0 0 l基本型原理及接线图 1、电压测量 2、背板总线接口 3、电气隔离 4、A/D转换器 5、等电位连接 l5）模拟量输出模块（6ES7 332-XXXXX-XXXX） 输出信号为电压（支持多种电压范围选择 ） 、电流（支持多种电流范围选则） ，点数 分为2点、4点、8点，精度分为915位，有多 种型号可选。 l基本型原理及接线图（电压输出时） 电流输出时，各S端不连接 6）模拟量输入/输出模块（6ES7 334-XXXXX-XXXX 、6ES7 335-XXXXX-XXXX） l 分4入/2出和4入/4出两种，精度分为8或12位。 l5、功能模块（FM-300） l用于时间要求苛刻、存储器容量要求较大的过 程信号处理任务，如：计数器模块（FM350） 、定位模块（FM351、 FM354 、 FM353）、电 子凸轮控制器（FM352）、闭环控制模块（ FM355）等等。 l常用产品定货号为6ES7 35X-XXXXX-XXXX。 FM 350FM 354FM 355 l6、通信处理器模块（CP-300） lS7-300支持工业以太网、PROFIBUS（现场总线 ）、AS（自动化系统）、MPI（多点接口）及点 对点连接等通信网络。有多种通信网络接口模 块可选。如CP340、CP341、CP342、CP343。 l定货号为6ES7 34X-XXXXX-XXXX。 FM 340/341 FM 342FM 343 l7、接口模块（IM-300） l用于S7-300机架扩展的接口模块分为用于CPU 机架的和用于扩展机架的接口模块。例如： IM360（CPU机架用）/IM361（扩展机架用）、 IM365/IM365等。 l定货号为6ES7 36X-XXXXX-XXXX。 IM 360IM 361 l用于S7-300分布式I/O终端的常用接口 模块为IM153系列模块（PROFIBUS-DP 接口），如IM 153-1、IM153-2、 IM153-3等。 l定货号为6ES7 153-XXXXX-XXXX。 IM 153 IM 365（1对） 主机架和扩展机架上 各配置1个 l8.其它附件 l 如MMC、前连接器、总线连接器、U型连 接器（即背板总线连接器）等。 MMC 前连接器 20芯40芯 MPI/DP总线连接器背板总线连接器 l1. 单机架系统 l S7-300的模块全部安装在CPU机架（CR） 上。由电源模块、CPU模块及最多8个SM（信 号模块）、FM（功能模块）、CP（通信处理 器模块）等组成。 电源 模块 CPU 模块 SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP 4.1.2 S7-300系列PLC系统组成（配置方式） l2. 多机架系统 （本地扩展） l在CPU机架基础上可扩展13个机架（ER）。 PS IM 361 SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP PS IM 361 SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP PS IM 361 SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP PS CPU 模块 IM 360 SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP CR ER-1 ER-2 ER-3 l系统最多可配置32个模块（SM、FM、CP等）。 应注意：模块总数、支持的FM及CP数与CPU型 号有关。 l接口模块为CP360/361，CPU机架上配置CP360 ，扩展机架上配置CP361。 l机架间的连接电缆分为1、2.5、5和10米四种 ，即最长为10米。(注：IM 360 与 IM 361 之间 的最大距离为 10 m) l各机架总电流负荷不能超过1.2A。 l单扩展机架时，可使用一对IM365模块，CPU机 架和扩展机架上各放置一个。 l使用IM365时，扩展机架上只能配置SM。两机 架间的连接电缆长度为1米（即最长1米）。 l扩展机架总电流负荷不能超过0.8A。 PS IM 365 SMSMSMSMSMSMSMSM PS CPU 模块 IM 365 SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP CR ER l3. S7-300网络系统 l1) MPI网络 lMPI网络Multi Point Interface Network ， 即多点接口网络。 MPI S7-300 S7-400 PG/PC S7-300 RS-485 HMI PG/PC编程设备/个人计算机 HMI人机接口，如操作面板、触摸屏等。 l MPI接口为S7-300系统默认接口,各系统均提供 MPI接口。 lMPI使用RS-485接口，传输介质一般为双绕线，使 用MPI协议，为经济型方案。 l同时连接对象最多6-64个(依CPU型号而定)，网络 最大传输速率为1.5Mbps，默认为187.5Kbps。 l相邻接点间最大距离为50米（加中继时可到1000米 ）。 l网络上的每个MPI接点（编程器、人机接口、CPU 、功能模块、通信模块等）应设置不同的MPI地址 （1-126当中的数）。 l2) PROFIBUS S7-300 PROFIBUS DP PG/PC PG/PC S7-400 PROFIBUS ET 200 S5-115U HMI ET200分布式I/O终端 lPROFIBUS使用RS-485接口或光纤接口，FMS协议 ，目前以被PROFINET代替。 lPROFIBUS-DP使用RS-485接口，PROFIBUS-DP 协议。 l采用主/从站方式，一个主站最多连接126个从站。 l网络最大传输速率为12Mbps，默认使用1.5Mbps。 l每个网段的长度依传输速率不同，最长可以是100- 1200米。（使用光纤接口时，可到15千米。） l网络上的每个PROFIBUS接点（编程器、人机接 口、CPU、功能模块、通信模块等）应设置不同的 PROFIBUS地址（1-126当中的数）。 l本地及分布式I/O系统配置示例： PS IM 361 SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP PS CPU -2DP IM 360 SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP SM/ FM /CP PS IM 153 SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP PS IM 153 SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP SM/ FM/ CP 分布式 I/O终端 本地 系统 PROFIBUS-DP 视使用的IM153型号的不同，最多可配置8或12个模块。 l3) Ethernet Industrial Ethernet PG/PCS5-115U S7-400 PC with WinCC S7-300 同轴电缆 模式 以太网交换机 PG/PC S7-400 PC with WinCC S7-300 交换机 模式 l支持双绞线、同轴电缆、光纤。使用TCP/IP协议 ，最多1024个接点。 l使用双绞线时，每个网段的长度最长为100米。网 络最大传输速率为10或100Mbps。 l使用同轴电缆时，每个网段的长度最长为500米。 网络最大传输速率为10Mbps。 l使用光纤接口时，依传输速率最长为几千米到几十 千米,网络最大传输速率为10或100Mbps。 l网络上的每个IP接点（编程器、人机接口、带以太 网接口的CPU模块、功能模块、通信模块等）应 设置不同的IP地址。 l存储器有3个基本区域：装载存储器、工作存储 器和系统存储器。 l1、装载存储器 l用于保存用户程序（不包括符号地址及注释）和 系统数据（即组态、连接和模块参数等）。 l部分型号的CPU内集成有装载存储器，而有些型 号的CPU采用MMC作为装载存储器。 l对于集成的装载存储器具有掉电保护功能。 l使用MMC的装载存储器，因数据保存在MMC 上，所以可认为能永久保留。 4.1.3 S7-300系列PLC的存储区分布 l2、工作存储器 l用于存储CPU运行时的用户程序和数据，OB（组 织块）、FB（功能块）、FC（功能）、DB（数据 块）等。只有与程序运行有关的块被装入工作存储 器，在CPU启动时，从装载存储器装入。 l工作存储器集成在CPU内且不可扩展，其容量及保 持性特性与CPU型号有关，。 l3、系统存储器 l系统存储器是CPU为用户程序提供的存储器，也集 成在CPU内且不可扩展。系统存储器分为若干区域 ，如：过程映像I/O区、位存储区、定时器和计数 器区、堆栈区、诊断缓冲区，以及临时存储区等， 需保持的数据可在组态时设置。 l存储系统构成及关系示意图 （以配MMC的CPU为例） 硬盘存储器 MMC 工作存储器 逻辑块 数据块 系统数据块 程序注释 符号表 逻辑块 数据块 系统数据块 工作存储器存放与 运行相关的逻辑块 以及组态数据。 装载存储器 编程设备 CPU模块 装载存储器的剩余 空间可作为一般的 文件存储器使用 系统存 储器也 集成在 CPU内 系统存储器：位存 储器、定时器和计 数器、I/O过程映 像区、堆栈区、诊 断缓冲区、临时数 据存储区等。 4.1.4 S7-300系列PLC的寻址（地址分配） l1、基于槽位的寻址 l基于模块槽位的寻址为默认设置。 l机架号为0，号机架为CPU机架，其余 13号为扩展机架。 lCPU机架上的槽号为111。 1号槽用于放置电 源模块（PS）； 2号槽用于放置CPU模块（ CPU）； 3号槽用于放置接口模块（IM），无 扩展模块时，此槽位空置； 411号槽用于放 置其它模块(SM、FM、CP）。 l扩展机架上的槽号也为111。 1号槽用于放 置电源模块（PS）；2号槽空置；3号槽用于 放置接口模块（IM）； 411号槽用于放置 其它模块。 lI/O地址分配的基本规则如下： l数字量地址从0字节开始分配，每个槽分配4 个字节数字量地址（共32位，即最多32点数 字量I/O）。 l模拟量地址从256字节开始分配，每个槽分配 16字节的模拟量地址（共8个字,即最多8路模 拟量I/O）。 l基于槽位的寻址（以字节为单位） P S I M S M S M S M S M S M S M S M S M P S CPU 模块 I M S M S M S M S M S M S M S M S M CR ER 槽号 起始地址（数字） 起始地址（模拟） 45678 9 10 11 048 12 16 20 24 28 256 272 288 304 320 336 352 368 槽号 起始地址（数字） 起始地址（模拟） 45678 9 10 11 32 36 40 44 48 52 56 60 384 400 416 432 448 464 480 496 l2、用户自定义寻址 l 使用用户定义寻址可以从CPU控制的地址区域 中自由分配任何所选则模块的地址。 l 应注意，只有某些型号的CPU支持用户自定义 寻址。 l3、信号模块的寻址 l 数字量输入：I + 字节地址 + 位地址 l IB + 字节地址（0、1、2） l IW + 字的低字节地址（0、2、4） l 如I0.0,IB0，IW0 (字地址为0、2、4、偶数 地址，即IW0由IB0和IB1组成，IW2由IB2和IB3 组成）等。 l 数字量输出：Q + 字节地址 + 位地址 l QB + 字节地址 l QW + 字地址 l 如Q0.0,QB0，QW0 (字地址为0、2、4、 偶数字节地址）等。 l可设置模拟量I/O映像区时，可使用下面方式 寻址模拟量 l 模拟量输入：IW + 字地址 l 如IW256 (字地址为偶数字节地址） l 模拟量输出：QW + 字地址 l 如QW288（字地址为偶数字节地址） l4、外设I/O寻址 l 对于没有I/O映像区的外部I/O，可采用直接 访问方式访问（大部分S7-300PLC的CPU模块 对模拟量I/O的访问需采用此方式） ，称作过 程I/O访问，字头为PI或PQ。 l外设I/O寻址支持字节（PIB、PQB）、字（ PIW、PQW）、双字（PID、PQD）寻址。现 以模拟量I/O为例： l 模拟量输入：PIW + 字地址 l 例如PIW256 (字地址为偶数字节地址） l 模拟量输出：PQW + 字地址 l 例如PQW272 (字地址为偶数字节地址） l5、位（状态）存储区寻址 l 依CPU型号，存储器大小为2568192B不等 ，支持位寻址、字节寻址、字寻址和双字寻 址。 l位存储区以M标识，如：M0.0、MB0、MW0 、MD0 (字地址为偶数地址0、2、4，双字地 址为0、4、8）等。 l6、定时、计数器存储区寻址 l 依CPU型号不同，一般有2562048个定时 器，2562048个计数器。定时器标识符为T， 计数器标识符为C。如：T0、T5，C0、C13 等。 l7、数据块DB l1）共享数据块(Shared DB) l 共享数据块为系统或用户自定义的数据结构（与 C语言中的结构类似），可供所有逻辑块使用。名 称为DBn，n为编号（一般为12047，具体可定义 的个数，视CPU型号而定），其属性为Shared 。在 DB中可定义各种类型的数据变量，且可对变量赋初 值。支持DB绝对地址访问及变量形式访问。 l2）背景数据块(Instance DB) l 与某一功能块(FB)或系统功能块(SFB)相关联， 名称也为DBn ，但其结构由对应的FB/SFB决定。 其属性为Instance，且属性中有其所归属的FB或 SFB标识。 l3）数据块的访问 l 共享数据块与背景数据块的访问方法相同。 l数据块中的数据可采用先打开,后访问或直接访问 的方法来访问。 l 先打开后访问时，先用数据块打开指令打开要 访问的DBn，然后可直接采用DBXm1.m2、 DBBm、DBWm、DBDm的直接地址形式访问。 l DBX为数据块中数据位的标识，如寻址数据块 中某一位时采用DBXm1.m2形式，m1为字节地址 ，m2为位地址。 l DBB为数据块中的数据字节，字节寻址为 DBBm，m为字节地址。 l DBW为数据块中的数据字，字寻址为DBWm ，m为偶数地址。 l DBD为数据块中的数据双字，双字寻址为 DBDm，m为0、4、8等。 l 直接访问时采用绝对地址访问或变量名称访 问形式来访问。 l 采用绝对地址访问的形式为 DBn.DBXm1.m2、 DBn.DBBm、