s7300400硬件组成与组态方法

1、2、S7-300/400硬件组成与组态方法2.12.22.32.42.52.62.72.8S7-300概述处理单元电源PS307数字量I/O单元模拟量I/O单元接口模板S7-300的配置S7-400概述S7-300系列PLC简介SIMATIC S7-300的大量功能能够支持和帮助用户进行编程、启动和维护，其主要功能如下：(1) 高速的指令处理。0.10.6 us的指令处理时间在中等到较低的性能要求范围内开辟了全新的应用领域。(2) 人机界面(HMI)。方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，因此人机的编程要求大大减少。(3) 诊断功能。CPU的智能化的诊断系统可连续系统的功能是否正

2、常，错误和特殊系统。(4) 口令保护。多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术，防止的和修改。导轨总线连接器固定螺丝SIMATIC S7-300的组成SIMATIC S7-300系列PLC是模块化结构设计，各种单独模块之间可进行广。它的主要组成部分有导轨(RACK)、电源泛组合和扩展。其系统模块(PS)、处理单元模块(CPU)、接口模块(IM)、信号模块(SM)、功能模块(FM)等。它通过MPI网的接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其它S7 PLC相连。FM:- 计数- 闭环CP:- 点-到-点- PROFIBUS- 工业以太网CPUIM(可选)SM: DISM: DOSM: AISM

3、: AOPS(可选)IMSMSM 332361321CPU模块处理部件PSIMFMSM 331SM 332307360351通信部件MPI网背板总线PGOP其他PLCS7-300系列PLC系统框图S7-300 的组件及功能导轨. 是S7-300的机架电源（PS）.将电网电压 (120/230 V) 变换为S7-300 所需的24 V DC 工作电压处理单元（CPU）. 执行用户程序附件：器模块，后备电池接口模块（IM）.连接两个机架的总线信号模块（SM）（数字量/模拟量）. 把不同的过程信号与S7-300相匹配附件：总线连接器，前连接器功能模块（FM）. 完成、闭环等功能通讯处理器（CP）.

4、连接可编程器附件：电缆、软件、接口模块部件功能S7-300的扩展能力S7-300是模块化的组合结构，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。与CPU312 IFM和CPU313配套的模块只能安装在一个机架上。除了电源模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上最多只能再安装8个信号模块或功能模块。CPU314/315/315-2DP最多可扩展4个机架，IM360/IM361接口模块将S7-300背板总线从一个机架连接到下一个机架，。S7-300的扩展能力PSIMRIMRPSPSFMPS本机1234567891011槽号IMSCPUIM

5、R安装形式 立式形式 卧式形式安装规范q 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q 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 mmq 接口模块安装在CPU的右面q 一个机架上最多插八个 I/O 模块（信号模块、功能模块、通讯处理器）q 多层组态只适用于CPU 314/315/316/317/318q 保证机架与安装部分的连接电阻很小（例如通过垫圈来连接）S7-300的CPU模块概述S7-300有CPU312 IFM、CPU313、CPU314、CPU314

6、 IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等8种不同的处理单元可供选择。CPU315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP都具有现场总线扩展功能。CPU以梯形图LAD、功能块FBD或语句表STL进行编程。处理单元CPU的主要特性，包括表列出了部分器容量、指令执行时间、最大I/O点数、各类编程元件(位存、计数器、定时器、可调用块)数量等。处理单元CPU的主要特性特性CPU312 IFMCPU313CPU314CPU315/CPU315-2DP装载器 内置 20KB RAM 内置 20 KBEEPROM 内置20KRAM 最大可扩展 256器卡

7、 内置 40 KRAM 最大可扩展 512器卡 内 置80KRAM 最大可扩展 512器卡随机器6 KB12 KB24 KB48 KB执行时间位操作0.6 s0.6 s0.3 s0.3 s字操作2 s2 s1 s1 s定点加3 s3 s2 s2 s浮点加60 s60 s50 s50 s最大数字I/O 点数1441285121024最大模拟I/O 通道323264128最大配置1 个机架1 个机架4 个机架4 个机架处理单元CPU的主要特性续前表时钟软件时钟软件时钟硬件时钟硬件时钟定时器64128128128计数器32646464位器1024204820482048可调用块组织块 OB31313

8、13/14功能块 FB32128128128功能调用 FC32128128128数据块 DB63127127127系统数据块 SDB6696系统功能块 SFC25343437/40系统功能块 SFB2S7-300 CPU模块的前面板（LED指示灯及开关）指示灯SF系统故障BATE电池故障DC5V指示RUN/STOP开关RUN/RUN-P/STOP/MRESMPI通讯接口DP通讯接口电源接线端子卡插座电池盒S7-300 CPU的工作方式(1) RUN-P：可编程运行方式。CPU扫描用户程序，既可以用编程装置从CPU中读出，也可以由编程装置装入CPU中。用编程装置可程序的运行。在此位置钥匙不能拔出

9、。(2) RUN：运行方式。CPU扫描用户程序，可以用编程装置读出并PLU中的程序，但不能改变装载器中的程序。在此位置可以拔出钥匙，以防止程序在正常运行时被改变操作方式。(3) STOP：停止方式。CPU不扫描用户程序，可以通过编程装置从CPU中读出，也可以序到CPU。在此位置可以拔出钥匙。程(4) MRES：该位置瞬间接通，用以清除CPU的器CPU上用于状态和故障显示LED的含义发光二极管 LED含义说明SF(红色)系统错误故障下列引： 硬件故障 固件出错 编程出错 参数设置出错 算术运算出错 定时器出错 器卡故障(只在 CPU313 和 314 上) 电池故障或电源接通时无后备电池(只用于

10、CPU313和 314 上) 输入输出的故障或错误(只对外部 I/O)用编程装置读出诊断缓中的内容，以确定错误 故障的真正BATF( 红 色， 只 在CPU313 和 314 上有)电池故障如果电池有下列情况，则灯亮：失效；未装入DC 5 V(绿色)用于 CPU 和 S7-300的 5 V DC 电源如果内部的 5 V 直流电源正常，则灯亮FRCE(黄色)保留2.3 电源PS3071总体结构24VDC指示电压选择开关24V通/断开关系统电压接线端子24VDC输出端子2 电源PS 307 （5A）输入电压：120V230V输入电流：2A1A 输出电压：24VDC 输出电流：5A功耗：18W防短路

11、和开路保护可靠向总线提供电流；1.2安3 电源PS 307 （2A） 功耗10W 输出电流（ 2A） 输出电压24V直流，防短路和开路保护 可靠 向总线提供电流；1.2安4 电源PS 307（10A） 功耗30W 输出电流（ 10A） 输出电压24V直流，防短路和开路保护 可靠 向总线提供电流；1.2安4功耗分析CPU314提供总线电流 1.2A消耗24V电流 1.0A功耗10W消耗总线电流 0.35A功耗2W提供总线电流 0.8A 消耗24V电流 0.5A 功耗5W提供总线电流 0.8A 消耗总线电流 0.1A 功耗0.5W消耗总线电流 0.08A功耗0. 35WIM360 （1对3）IM3

12、61 （1对3）IM365 （1对1）SM321（）SM321（DI 16×24V）消耗总线电流 0.025A消耗24V电流 0.001A功耗3.5 WSM322（DO 16 ×24V） 消耗总线电流 0.070A消耗24V电流 0.100A功耗4.9 WSM331（AI 8 ×12 B）消耗总线电流 0.060A消耗24V电流 0.200A功耗1.3 WSM332（AO 4 ×12B）消耗总线电流 0.060A消耗24V电流 0.240A功耗3.0 W功耗分析原则5总线电流 不大于1.2A ，总功耗不超过机柜可能散发的总功率。S7-300的数字量输入模

13、块SM321数字量输入模块将现场过程送来的数字信号电平转换成S7-300内部信号电平。数字量输入模块有直流输入方式和交流输入方式。对现场输入元件，仅要求提供开关触点即可。输入信号进入模块后，一般都经过光电和滤波，然后才送至输入缓等待CPU采样。采样时，信号经过背板总线进入到输入映像区。数字量输入模块SM321有四种型号模块可供选择，即直流16点输入、直流32点输入、交流16点输入、交流8点输入模块。图3.5(a)、(b)所示为直流32点输入和交流16点输入对应的端子连接及电气原理图。1L2220123456701234567345678923242526272829M背板接口总线1232012

14、3456701234567131415161718193334353637M3839M2040M24 V24 V通道号状态LED(绿色)(a)数字量输入模块端子连接及电气原理图（SM321 16×24VDC）1N201234567345M678910NM背板总接口线11N0123456712131415M1617181920NM通道号绿色状态灯(b)数字量输入模块端子连接及电气原理图（ SM321 16×120VAC ）S7-300的数字量输出模块SM322数字量输出模块SM322将S7-300内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平，可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电

15、、灯和电启动器等。晶体管输出模块只能带直流负载，属于直流输出模块；¾可控硅输出方式属于交流输出模块；¾继电器触点输出方式的模块属于交直流两用输出模块。¾从响应速度上看，晶体管响应最快，继电器响应最慢；从安全效果及应用灵活性角度来看，以继电器触点输出型最佳。S7-300的数字量322的技术特性SM322 模块16 点晶体管32 点晶体管16 点可控硅8 点晶体管8 点可控硅8 点继电器16 点继电器输出点数额定电压24 V DC24 V DC120 V AC24 V DC120/230V AC额定电压范围20.428.8 V DC20.428.8 V DC93132

16、 V AC20.428.8 V DC93264 V AC与总线方式光耦光耦光耦光耦光耦光耦光耦最大输出电流“1”信号0.5 A0.5 A0.5 A2 A1 A“0”信号0.5 mA0.5 mA0.5 mA0.5 mA2 mA最小输出电流(“1”信号)5 mA5 mA5 mA5 mA10 mA触点开关容量2 A2 A触点开关频率阻性负载100 Hz100 Hz100 Hz100 Hz10 Hz2 Hz2 Hz感性负载0.5 Hz0.5 Hz0.5 Hz0.5 Hz0.5 Hz0.5 Hz0.5 Hz灯负载100 Hz100 Hz100 Hz100 Hz1 Hz2 Hz2 Hz触点使用106 次1

17、06 次短路保护电子保护电子保护熔断保护电子保护熔断保护诊断红色 LED 指示红色 LED 指示最大电流消耗从背板总线80 mA90 mA184 mA40 mA100 mA40 mA100 mA从 L+120 mA200 mA3 mA60 mA2 mA功率损耗4.9 W5 W9 W6.8 W8.6 W2.2 W4.5 WS7-300的数字量I/O模块SM323SM323模块有两种类型，一种是带有8个共地输入端和8个共地输出端，另一种是带有16个共地输入端和16个共地输出端，两种特性相同。I/O额定负载电压24 V DC，输入电压“1”信号电平为1130 V，“0”信号电平为35 V，I/O通过

18、光耦与背板。在额定输入电压下，输入延迟为1.24.8 ms。输出总线具有电子短路保护功能 SM321 16×120VAC16点输入4点/组电1信号：79132V0信号：020V输入电流6mA 功耗4.1 W电缆600-1000m2输出单元SM322 SM322 16×24VDC/0.5A16点输出8点/组电1信号输出：L+（-0.8V）电流500mA 0信号：电流0.5mA 功耗4.9 W电缆600-1000m SM322 16×120VAC/0.5A16点输出8点/组电1信号输出：L1（-1.5/ 8.5V ）电流500mA 0信号：电流1.0mA 功耗9.0

19、W电缆600-1000m SM322 8× 230VAC /1A继电器8点输出2点/组电输出电压：250V输出电流： 最大3A功耗2.2 W电缆600-1000mS7-300的模拟量模块模拟量值的表示方法S7-300的CPU用16位的二进制补码表示模拟量值。其中最高位为符号位S，“0”表示正值，“1”表示负值，被测值的精度可以调整，取决于模拟量模块的性能和它的设定参数，对于精度小于15位的模拟量值，低字节中幂项低的位不用。下表展示了S7-300模拟量值所有可能的精度，标有“×”的位就是不用的位，一般填入“0”。S7-300模拟量输入模块可以直接输入电压、电流、电阻、热电偶等

20、信号，而模拟量输出模块可以输出010 V，15 V，10V10 V，020 mA，420 mA，2020 mA等模拟信号。模拟量值可能的精度以位数表示的精度(带符号位)单 位模拟值十进制十六进制高字节低字节891011123216842180H40H20H10H8H4H2H1HS0000000S0000000S0000000S0000000S0000000S0000000S0000000S00000001×××××××01××××××001××&

21、#215;××0001××××00001×××000001××0000001×00000001S7-300的模拟量输入模块SM331模拟量输入(简称模入(AI)模块SM331目前有三种规格型号，即8AI×l2位模块、2AI×l2位模块和8AI×l6位模块。SM331主要由A/D转换部件、模拟切换开关、补偿电路、部件、逻辑电路等组成。A/D转换部件是模块恒流源、光电的定的，其转换原理采用方法，被测模拟量的精度是所设时间的正函数，也即时间越长，被测值

22、的精度越高。SM331可选四档时间：2.5 ms、16.7 ms、20 ms和l00 ms，相对应的以位表示的精度为8、12、12和14。2.5 模拟量I/O单元1输入单元SM331 SM331 8×12位8点输入电测电压80mV/10V电流0/20mA 电阻PT/NI100 电偶E,N,J,K精度9/12 /12 /14位转换时间：4/18/23/103mS 消耗电流60mA 功耗1.3 W电缆200m模拟量输入模块SM331与电压型传感器的连接L MMUMMADC逻辑S7-300UMMANA模拟量输入模块SM331与2线变送器电流输入的连接LM传感器例如2线变送器计MMPMADC

23、逻辑S7-300背板总线PM2线变送器MANA模拟量输入模块SM331与4线变送器电流输入的连接LM传感器例如计MMPMADC逻辑S7-300背板总线PMMANALM4线变送器(3) 图中所示是热电阻(如Ptl00)与输入模块的4线连接回路示意图。通过端IC+和IC将恒定电流送到电阻型温度计或电阻，通过M+和M端子测得在电阻型温度计或电阻上产生的电压，4线回路可以获得很高的测量精度。如果接成2线或3线回路，则必须在M+和IC+之间以及在M和IC之间跨接线，不过这将降低测量结果的精度。模拟量输入模块SM331与热电阻(如Ptl00) 的4线连接LMMMICADC逻辑S7-300背板总线ICICM

24、ANAS7-300的模拟量输出模块SM332模拟量输出(简称模出(AO)模块SM332目前有三种规格型号，即4AO×l2位模块、2AO×12位模块和4AO×l6位模块，分别为4通道的12位模拟量输出模块、2通道的12位模拟量输出模块、4通道的16位模拟量输出模块。SM332与负载/执行装置的连接SM332可以输出电压，也可以输出电流。在输出电压时，可以采用2线回路和4线回路两种方式与负载相连。采用4线回路能获得比较高的输出精度。如图2输出单元SM332SM332 2×12位2点输出电输出量：电压，电流精度：11/12位每通道转换时间：0.8 mS消耗电流

25、60mA 功耗3.0 W电缆200m模拟量输出模块SM332通过4线回路与负载的连接LMQV(QI)S逻辑DACS7-300背板总线RLSMANACPUUISOML M地线S7-300的模拟量I/O模块SM334模拟量I/O模块SM334有两种规格，一种是有4模入/2模出的模拟量模块，其输入、输出精度为8位，另一种也是有4模入/2模出的模拟量模块，其输入、输出精度为12位。SM334模块输入测量范围为010 V或020 mA，输出范围为010V或020 mA。它的I/O测量范围的选择是通过恰当的接线而不是通过组态软件编程设定的。SM334的通道地址见表3.8。模拟量I/O模块SM334的通道地

26、址通道地址输入通道0模块的起始输入通道1模块的起始 2 B 的地址偏移量输入通道2模块的起始 4 B 的地址偏移量输入通道3模块的起始 6 B 的地址偏移量输出通道0模块的起始输出通道1模块的起始 2 B 的地址偏移量S7-300的其他模块q 计数器模块q 位置与位置检测模块q 接口模板IM360 ， IM3601q FM 355闭环模块2.6 接口模板1接口模板IM365 1对1接口消耗总线电流100mA提供到机架1电流800mA 功耗0.5 W电缆1m2接口模板IM3601对3接口消耗总线电流350mA提供到机架1电流800mA 功耗2.0 W电缆10mIM3611对3接口消耗24VDC电

27、流0.5 mA 提供到机架1电流800mA 功耗5.0 W电缆10m2.7 S7-300的配置1.关于PLC的编址S7-300模块地址的确定根据机架上模块的类型，地址可以为输入(I)或输出(O)。数字I/O模块每个槽划分为4 B(等于32个I/O点)。模拟I/O模块每个槽划分为16 B(等于8个模拟量通道)，每个模拟量输入通道或输出通道的地址总是一个字地址。0机架的第一个信号模块槽(4号槽)的地址为0.03.7，一个16点的输入模块只占用地址0.01.7，地址2.03.7未用。数字量模块中的输入点和输出点的地址由字节部分和位部分组成。例如：I 1.4输入字节地址位地址地址分配原则每个槽位占四个

28、字节, 递增确定数字量信号地址：确定模拟量信号地址：每个槽位占16个点, 递增2. 基本单元的编址3. 近程扩展确定数字量信号地址：PSIM96.0to 99.7100.0to 103.7104.0to 107.7108.0to 111.7112.0to 115.7116.0to 119.7120.0to 123.7124.0to 127.7机架3(接受)PSIM64.0to 67.768.0to 70.772.0to 75.776.0to 79.780.0to 83.784.0to 87.788.0to 91.792.0to 95.7机架2(接受)PS32.0to 35.736.0to 39

29、.740.0to 43.744.0to 47.748.0to 51.752.0to 55.756.0to 59.760.0to 63.7IM(接受)机架1PS0.0to 3.74.0to 7.78.0to 11.712.0to 15.716.0to 19.720.0to 23.724.0to 27.728.0to 31.7CPUIM)机架0(槽1234567891011 确定模拟量信号地址：机架 3机架 2机架 1R 0234567891011槽电源模块IM(接收)640to 654656to 670672to 686688to 702704to 718720to 734736to 75075

30、2to 766电源模块IM(接收)512to 526528to 542544to 558560to 574576to 590592to 606608to 622624to 638电源模块IM(接收)384to 398400to 414416to 430432to 446448to 462464to 478480to 494496to 510电源模块CPUIM()256to 270272to 286288to 302304to 318320to 334336to 350352to 366368to 3824 . 举例 近程扩展 总体结构 机架0 机架1 机架2 机架35 . 举例 基本单元S7-

31、400系列PLC的硬件组成S7-400的技术参数CPU 412-1CPU 413-1CPU 414-1CPU 416-1/-2DP/-2DP每条二进制指令的执行时间200 nsec200 nsec100 nsec80 nsec用户工作装载装载器48 KB8 KB16 MB72 KB8 KB16 MB128 KB8 KB16 MB512 KB/ 0.8MB/ 1.6MB16 KB16 MB器器 (内部集成)器 (外部)操作409682562564096825625681928256256163848512512器标志(位)时钟器定时器计数器块类型/数目FB 块FC 块DB 块过程映象区大小(输入

32、/输出)最大的 I/O 地址区集成接口25625651225625651251210241024204820484096p. 128 Bytep. 128 Bytep. 256 Bytep. 512 Bytep. 2 KByte*)p. 2 KByte*)p. 8 KByte*)p. 16 KByte*)MPIMPI,MPIMPI1 Byte = 8 数字量输入/输出2 Byte = 1 模拟量输入/输出*)CPU 416-1/ -2DP/ -2DPCPU 412-1CPU 413-1CPU 414-1组织块主循环扫描 日期时间中断时间延时中断看门狗中断 硬件中断多处理器中断启动故障, 异步故障, 同步OB 1OB 10,11OB 20,21OB 32,35OB 40,41OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,122OB 1OB 10,11OB 20,21OB 32,35OB 40,41OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,122OB 1OB 10-13OB 20-23OB 32-35OB 40-43OB 60OB 100,101OB 80-87OB 121,122OB 1OB 10-17OB 20-23OB 30-38OB 40-47OB 60OB 100,101O