电气控制与PLC应用技术第八章西门子S7-300PLC-修改

1、电气控制与电气控制与PLCPLC应应用技术第八章西用技术第八章西门子门子S7-300PLCS7-300PLC2021-12-13电气传动的发展2第八章第八章 西门子西门子S7-300PLCl本章主要介绍本章主要介绍SIMATIC S7-300系列系列PLC的硬的硬件系统，包括各个硬件的特性和主要模块。件系统，包括各个硬件的特性和主要模块。和其他和其他PLC一样，一样，SIMATIC S7-300系列系列PLC也是采用循环扫描方式，即也是采用循环扫描方式，即CPU首先扫描输首先扫描输入模块的状态并更新过程映像寄存区，接着入模块的状态并更新过程映像寄存区，接着执行用户程序，并且按照用户程序将输出映

2、执行用户程序，并且按照用户程序将输出映像寄存区的值输出到输出模块。像寄存区的值输出到输出模块。PLC会不断会不断循环地执行上述过程。循环地执行上述过程。2021-12-13电气传动的发展91、.CPU模块操作员控制和显示单元lPLC的CPU模块中集成了CPU、存储器和部分通信接口。各种不同的CPU有各自不同的性能，例如，有些CPU模块还集成了模拟量输入/输出模块和数字量输入/输出模块部件，类似于计算机主机，PLC的CPU模块集成了一台计算机的基本功能。 2021-12-13电气传动的发展102、S7-300的CPU模块组成lS7-300系列PLC和其他类型的PLC类似，其CPU模块也是由中央处

3、理器单元（CPU）、存储器单元、输入/输出单元、通信端口和I/O扩展端口等组成的，它将这几种单元组装在一个箱体内够成PLC的主机，即CPU模块。2021-12-13电气传动的发展111）中央处理器单元（CPU）l和通用计算机一样，CPU是PLC的核心部分，它按照PLC中的系统程序来控制整个PLC有条不紊的运行，其主要任务是接受并存储从编程器或者接口输入的用户程序，在运行时不断扫描I/O口输入的现场状态和数据，并且存入输入映像存储器和数据存储器中，从存储器中逐条读取用户指令，按照用户指令进行数据的传递或者运算，并且根据运算结果更新标志位的状态和输出映像存储器中的内容，再经过输出逻辑部件实现输出控

4、制、指标打印或者数据的通信等功能。同时，PLC具有诊断内部电路的工作故障和指令的语法错误的功能。2021-12-13电气传动的发展122）存储器单元lPLC的CPU存储器单元包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放PLC生产厂家编写的系统程序，其被固化在ROM中，用户不能直接修改。用户存储器分为用户程序存储器（存放用户程序）和功能存储器（存放数据）两部分。下面根据其功能将存储区分为三个部分来介绍，分别是系统存储区、装载存储区和工作存储区。2021-12-13电气传动的发展133、通信接口lSIMATIC S7-300的CPU中集成了MPI和DP等不同的通信接口。l1)多点接口（MP

5、I）l2)通过PROFIBUS-DP接口通信l3)通过PROFINET(PN)通信l4)通过点对点（PtP）通信 2021-12-13电气传动的发展144、循环和响应时间、循环和响应时间l每一个过程都有其循环时间和响应时间l1）循环时间l一个程序被执行一周所占用的时间为程序循环时间，其执行顺序如下：l操作系统启动CPU将输出的过程映像数值复制到输出模块CPU读输入模块的状态并刷新输入过程映像CPU处理并执行用户程序循环结束CPU回到循环开始处并重新启动循环时间监控。l2）响应时间l响应时间是指从检测到一个输入信号至响应输出信号之间所需要的时间。响应时间受到循环时间和其他因素的影响，使得其介于最

6、短响应时间和最大响应时间之间。2021-12-13电气传动的发展158.2.3 信号模块信号模块lS7-300系列PLC有多种型号的信号模块，如表8-5所示。信号模块通过背板总线和CPU模块连接，由CPU模块为其提供电源，并且给信号模块的每一个输入和输出点分配地址。当有数据输入时，输入数据被逻辑电路存放于输入映像存储区，由CPU进行扫描获得；当有数据输出时，CPU将刷新输出映像存储区，逻辑电路将输出映像存储区的数据通过输出模块输出。2021-12-13电气传动的发展161、数字量输入、数字量输入/输出模块输出模块l1)数字量出入模块SM321l2)数字量输出模块SM322l3)数字量输入/输出

7、模块SM3232021-12-13电气传动的发展172、模拟量输入模拟量输入/输出模块输出模块lS7-300有一系列的模拟量输入/输出模块，用来采集传感器的信号，或者直接输出给执行机构以驱动负载。CPU只能处理数字信号，所以对于模拟量输入模块，起作用是将输入的模拟量经过A/D转换为二进制数字量，由CPU采集处理（如图8-13所示）；而模拟量输出模块的作用是将CPU的输出二进制数字信号通过D/A转换为模拟量后输出， 2021-12-13电气传动的发展181）模拟量输入模块SM331l模拟量输入模块主要由A/D转换器、模拟通道开关和光电隔离器等部件组成。其功能是将输入的模拟量信号（010V或者42

8、0 mA）经过通道开关逐次接通，由A/D转换成为数字信号，经过光电隔离后送入存储映像区，等待CPU的采样。根据A/D转换器的位数不同，模拟量输入模块分为12位和16位两种。2021-12-13电气传动的发展192）模拟量输出模块SM332l模拟量输出模块将CPU模块输出的数字信号通过光电隔离、D/A转换、数据处理后送至驱动电路。驱动电路主要有晶体管、可控硅和继电器三种。2021-12-13电气传动的发展203）模拟量输入/输出模块SM334lSM334模块将模拟量输入和输出集成在了一个模块上，其有4输入/2输出、精度为8位和12位两种类型。该模块输入/输出量为010V或者020mA，所以在进行

9、控制任务的设计时需要对输入信号和输出信号进行电信号的变换。 2021-12-13电气传动的发展214）其他输入/输出模块l（1）仿真模块SM374.在PLC系统开发中，需要调试模拟现场的情况，在此使用仿真模块SM374，该模块可以仿真数字量的16点输入、16点输出或者8点输入、8点输出。l（2）占位模块DM370.占位模块DM370的作用是给数字量模块保留一个插槽，使得所设计的PLC系统具有更大的灵活性和适应性。如果使用某一模块替代占位模块，则系统的机械布局和地址的设置等不发生任何变化。 2021-12-13电气传动的发展228.2.4接口模块接口模块l接口模块（IM）用于多机架配置时连接主机

10、架（CR）和扩展机架（ER）。S7-300通过分布式的主机架（CR）和3个扩展机架（ER），可以操作多达32个模块，且运行时无需风扇。l接口模块有IM360、IM361和IM365。如：RM365用于一个中央机架和一个扩展机架的配置中，IM360/IM361用于一个中央机架和最多3个扩展机架的配置中。2021-12-13电气传动的发展238.2.5通信模块lS7-300通信模块（CP）是用于连接网络和点对点通信用的专用模块，比如用于S7-300和SIMATIC C7通过PROFIBUS通信的模块CP343-5，用于S7-300和工业以太网通信的模块CP343-1及CP343-1 IT等。202

11、1-12-13电气传动的发展248.2.6 功能模块lS7-300 PLC有许多功能模块，用于进行复杂的、重要的但独立于CPU的过程，如高速计数和定位操作（开环或闭环控制）等。西门子S7-300功能模块适用于各种场合，功能模块的所有参数都在STEP 7中分配，操作方便，而且不必编程。其包括计数器模块（FM350）、定位模块（FM351）、凸轮控制模块（FM352）和闭环控制模块（FM355）等许多用于特定场合的模块。2021-12-13电气传动的发展251、计数器模块lFM350是智能化计数器模块，可以进行频率测量、转速测量、长度测量和位置检测。常用的计数器模块型号有：l FM350-1：智能

12、化单通道计数器模块，可以检测最高频率达到500Hz的脉冲。它有连续计数、单向计数和循环计数3种工作模式。l FM350-2:8通道智能计数模块。它有7种不同的工作方式，即连续计数、单次计数、周期计数、频率测量、速度测量、周期测量和比例运算。lCM35计数器模块：8通道智能计数模块，可执行通用的计数和测量任务，也可以用于最多4轴的简单定位控制。它有4种工作模式，即加计数器/减计数器、8通道定时器、8通道周期测量和4轴简易定位。2021-12-13电气传动的发展262、定位模块与凸轮控制模块l常用的定位模块与凸轮控制模块有：l 双通道定位模块FM351：用于控制变级电动机和标准电动机的变频器。l

13、电子式凸轮控制模块FM352：在某些场合，例如需要在运行时间内处理工作，电子式凸轮控制模块FM352是机械解决方案的一种经济的替代方案，它能再32个凸轮轨迹中行程128个凸轮。l 步进电机模块FM353：高速机械设备中使用的步进电机定位模块，可应用于有高的时钟脉冲速率的高度动态机械轴。l 伺服电机驱动模块FM354：高速机械设备中使用的伺服电机的智能定位模块，可用于控制对动态性能、精度和速度都有高要求的复杂的往复进给运动。l 定位和连续路径控制模块FM357：非常适宜于最多4个插补轴的协同定位，既能用于伺服电机，也能用于步进电机。2021-12-13电气传动的发展273、闭环控制模块l闭环控制

14、模块FM355有4个闭环控制通道，用于压力、流量、液位等的控制，有自优化温度控制算法和PID算法。FM355-2是用于温度闭环控制的4通道闭环控制模块，它可以方便地实现在线温度自优化温度控制。FM355模块还适宜于复杂的应用。2021-12-13电气传动的发展284、称重模块lSIWAREX U称重模块是紧凑型电子称，用于化学工业和食品工业，可用来测定料仓和储斗的料位，对起动机载荷进行监控，对传送带载荷进行测量或对工业提升机、轧机超载进行安全防护等。lSIWAREX M是有校验能力的电子称重和配料单元，可以用它组成多料秤称重系统。它可以作为功能模块集成到S7-300。SIWAREX U有置零和

15、称皮重、自动零点追踪、设置极限值、操纵配料阀、称重静止报告和配料误差监视等功能。2021-12-13电气传动的发展295.2 S7-300的配置lPLC配置后有多个模块，如数字输入/输出模块和模拟量输入/输出模块等，其中每一个模块都有若干个输入/输出点，每个点都有其自己的地址，这些地址都是由CPU模块进行分配的，所以我们需要知道一个设置好后的PLC上的输入/输出点的地址。2021-12-13电气传动的发展308.3 安装STEP 7l在安装过程中，安装程序将检查硬盘上是否有授权 (License Key)。如果没有发现授权，会提示用户安装授权。可以选择在安装程序的过程中就安装授权，或者稍后再执行授权程序。在前一种情况中，应插入授权软盘。 2021-12-13电气传动的发展318.3.2 STEP7软件在安装使用过程中的注意事项l用户在安装STEP7软件时，有时会遇到一些安装出错的现象，下面我们介绍如何能够顺利完成STEP7安装的步骤：l检查操作系统兼容性：检查操作系统兼容性：l根据上一节向您介绍的方法，核实您安装的STEP7软件