S7-300硬件组成PPT

1、,培训类别 （高技能培训）,培训教师：徐彬,西门子S7-300 PLC 应用与维修,1,课题二、S7-300硬件组成,问题一、PLC的选用原则,问题二、S7-300概述,问题三、S7-300的CPU模块,问题四、S7-300安装,2,问题一、PLC的选择原则,1、PLC功能 2、PLC工作可靠性 3、PLC参数 （1）CPU性能 （2）存储容量 （3）驱动能力 4、价格性价比,3,问题二、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

2、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 可以扩展多达32个模块,4, 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,5,二、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

3、型,6,三、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,7,四、安装一个S7系统的步骤,8,五、S7-300的模块,9,S7300PLC,10,1、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L

4、ED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,11,PS307电源模块 PS307是西门子公司为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。,12,PS307 10 A模块端子接线图,13,3、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PROFI

5、BUSDP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）。,14,4、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,15,5、功能模块 (FM) 功

6、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。,16,6、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

7、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,17,7、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 PROFIBUS 工业以太网 8、附件 总线连接器和前连接器,18,七、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，

8、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。,19,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

9、电源。,20,问题三、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/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。,21,22,一、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5

10、V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STOP、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。,23,24,二、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。,25,三、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MP

11、I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。 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。,26,四、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

12、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。,27,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

13、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，STOPLED以0.5Hz的频率闪动。此时应将模式选择开关扳到MRES位置，执行复位操作。,28,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）。,29,执行存储器复位和完全再启动,1. 把模式开关设定在 STOP,30

14、,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。,31

15、,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/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。,32,七、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）

16、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。,33,九、实时钟与运行时间计数器 CPU312IFM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。,34,十、存储器 存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器

17、。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。,35,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，右用锂电池保存RAM中的用户程序和某些数据，需要更换锂电池时，由PLC发出信号，通知用户。现在部分PLC仍用RAM来储存用户程序。 2、只读存储器（ROM） ROM的内容就发出，不能写

18、入。电源消失后仍能保存储存的内容，ROM一般用来存放PLC的系统程序。 3、快闪存储器和EEPROM 快闪存储器（Flash EPROM）简称为FEPROM；可电擦除可编程的只读存储器的简称为EEPROM。它们兼有ROM和RAM的特点，只是写入信息的时间较长，它们用来存放用户程序和需要长期保存的重要数据。,36,S7-300的电流耗量和功率损耗 S7-300模块使用的电源由S7-300背板总线提供，一些模块还需从外部负载电源供电。在组建S7-300应用系统时，考虑每块模块的电流耗量和功率损耗是非常必要的，表1列出了在24 V直流负载电源情况下，各种S7-300模块的电流耗量、功率损耗以及从24

19、 V负载电源吸取的电流。表2列出了在120/230 V AC负载电源下，模块的电流耗量和功率损耗。,37,表1：S7-300模块的电流耗量和功率损耗(24 V DC负载电源),38,39,表2：S7-300模块的电流耗量和功率损耗(120/230 V AC负载电源),40,一个实际的S7-300 PLC系统，确定所有的模块后，要选择合适的电源模块，所选定的电源模块的输出功率必须大于CPU模块、所有I/O模块、各种智能模块等总消耗功率之和，并且要留有30左右的裕量。当同一电源模块既要为主机单元又要为扩展单元供电时，从主机单元到最远一个扩展单元的线路压降必须小于0.25 V。,41,例如，一个S7

20、-300 PLC系统由下面的模块组成： 1块中央处理单元CPU 314 2块数字量输入模块SM321，1624 V l块继电器输出模块SM322，8230 V AC l块数字量输出模块SM322，1624 V DC l块模拟量输入模块SM331，812位 2块模拟量输出模块SM332，412位 各模块从S7-300背板总线吸取的电流225407060260340 mA 各模块从24 V负载电源吸取的电流1000217510020022401857 mA 各模块的功率损耗823.52.24.91.32329.4 W,42,从上面计算可知，信号模块从S7-300背板总线吸取的总电流是340 mA，

21、没有超过CPU 314提供的1.2 A电流。各模块从24 V电源吸取的总电流约为1.857 A，虽没有超过2 A，但考虑到电源应留有一定裕量，所以电源模块应选PS307 5 A。上述计算没有考虑接输出执行机构或其它负荷时的电流消耗，设计中不应忽略这一点。PS307 5 A的功率损耗为18 W，所以该S7-300结构总的功率损耗是1829.447.4 W。该功率不应超过机柜所能散发的最大功率，在确定机柜的大小时要确保这一点。,43,1、S7-300的安装位置 S7-300既可以水平安装，也可以垂直安装。 注意其允许的环境温度： 垂直安装 040； 水平安装 060；,问题五、S7-300安装,4

22、4,对于水平安装，CPU和电源必须安装在左面 对于垂直安装，CPU 和电源必须安装在底部 必须保证下面的最小间距： - 机架左右为20 mm - 单层组态安装时，上下为40 mm 两层组态安装时，上下至少为80 mm 接口模块安装在CPU的右面,2、安装规范,45,3、单机架安装模块 所需处理的信号量少 在CPU右边可以安装不超过八个模块（SM、FM、CP） 一个单机架上的全部模块的背板总线上的电流不超过以下数值： - 1.2A（除CPU312、CPU312C和CPU312IFM外） - 0.8A（CPU312、CPU312C和CPU312IFM）,46,4、多机架安装模块 所需处理的信号量大

23、 没有足够的插槽 多层组态只适用于CPU 314/315/316 接口模块总是位于3号槽（槽1：电源；槽2：CPU） 每个机架上不超过8个信号模块（SM、FM、CP），这些模块总是位于接口模块的右边 能插入的模块数（SM、FM、CP）受到S7-300背板总线所提供电流的限制（每个机架总线上不应超过1.2A),47,5、S7-300的扩展能力,48,6、最大扩展能力 当选用CPU的类型为314或315时，扩展机架部分的槽4-11位最多达32个模板、每个机架（层）8个模板。 槽号 槽 1 到 3 为固定分配 槽 1 - PS （电源），如用外部电源，则组态时用空位 槽 2 - CPU （中央处理器

24、） 槽 3 - IM （接口模板） 功能槽 4 到 11 自由分配给 SM（信号模板）、FM（位控模板）、CP（通讯模板）,49,7、安装导轨,482 mm 530 mm 830 mm,50,8、安装检查表, 所有部件是否齐备 ?（见部件清单） 安装导轨！ 安装电源 ! 把总线连接器连到CPU，并安装模块 ! 把总线连接器连到 I/O 模块，并安装模块 ! 连接前连接器，并插入标签条和槽号！ 给模块配线（电源，CPU 和 I/O 模块）,51,52,打开电源模块和CPU模块面板上的前盖 松开电源模块上接线端子的夹紧螺钉 将进线电缆连接到端子上，并注意绝缘 上紧接线端子的夹紧螺钉 用连接器将电源

25、模块与CPU模块连接起来并上紧螺钉 关上前盖 检查进线电压的选择开关把槽号插入前盖！,9、电源和CPU的接线,53,10、前连接器的接线,前连接器用于将系统中的传感器和执行器连接至S7300PLC。将传感器和执行器连接到前连接器上，并插入模块中。 前连接器按端子密度分有两种类型：20针和40针，按联接方式又分为弹簧负载型端子和螺钉型端子。,54,安装方法： 打开信号模块的前盖 将前连接器放在接线位置 将夹紧装置插入前连接器中 剥去电缆的绝缘层 (6 mm 长度) 将电缆连接到端子上 用夹紧装置将电缆夹紧 将前连接器放在运行位置 关上前盖 填写端子标签并将其压入前盖中在前连接器盖上粘贴槽口号码,55,11、准备启动 把钥匙插入CPU 插入后备电池 如果用户程序不是存入在存储器模块中（该模块中的程序不靠电源保持） 如果出现断电时必须保持大量的数据 如果需要插入存储器模块 不需要后备电池就可以保持用户程序和数据 具有较大的“装载存储器”,56,钥匙开关用于选择操作模式（STOP、RUN和存储器复位）。该开