电气控制与S7-300-PLC编程技术第3章-S7-300-PLC的硬件体系与特点课件

1、S7-300 PLC的硬件体系与特点 （3.13.9）第三章第3章 S7-300 PLC的硬件体系与特点 本章内容3.1 S7-300 PLC的硬件简介 3.2 CPU模块 3.3 信号模块 3.4 接口模块3.5 电源模块3.6 编程设备PG/PC3.7 其他模块3.8 硬件的安装3.9 S7-300的扩展及I/O地址分配导轨（Rack）电源模块（PS）CPU模块接口模块（IM）信号模块（SM）功能模块（FM）3.1 S7-300的硬件简介 S7-300 组成3.2.1 CPU 模块的分类（1）紧凑型CPU 6种紧凑型CPU分别是CPU312C、CPU313C、CPU313C-PtP、CPU

2、313C-2DP、CPU314C-PtP和CPU314-2DP。 （2）标准型CPU 标准型CPU包括CPU312、CPU313、CPU314、CPU315-2DP、CPU315-2PN/DP、CPU317-2DP、CPU317-2PN/DP和CPU319-3PN/DP。 （3）技术功能型CPU 包括CPU315T-2DP和CPU317T-2DP 。（4）故障安全型CPU 包括CPU315F-2DP、CPU315F-2PN/DP、CPU317F-2DP和CPU317F-2PN/DP。 （5）SIPLUS户外型CPU（6）高端型CPU 包括CPU317-2DP、CPU318-2DP等等 。 紧凑

3、型CPU模块 非紧凑型CPU模块 标准型CPU模块 3.2 CPU模块3.2.2 CPU 面板介绍（1）卡槽（2）状态和指示灯（3）CPU的操作模式 四种操作模式：STOP（停机）、STARTUP（启动）、RUN（运行）和HOLD（保持） （4）CPU模块选择开关（5）通信接口（6）电源接线端子（7）CPU模块的集成I/O 不同时期的CPU314面板 3.2 CPU模块3.2.3 CPU 模块存储器（1）PLC使用的物理存储器 随机存取存储器（RAM） 只读存储器（ROM） 快闪存储器（Flash EPROM）和EEPROM（2）微存储卡（3） CPU的存储区3.2 CPU模块装载存储器工作存

4、储器RAM系统存储器RAM动态装载存储器RAM用户程序，如逻辑块、数据块过程映像I/O表位存储器，定时器，计数器可保持装载存储器FEPROM局部数据堆栈，块堆栈中断堆栈，中断缓存区系统存储器3.3 信号模块输入/输出模块统称为信号模块（SM）。包括数字量（开关量）输入（DI）模块、数字量（开关量）输出（DO）模块、数字量（开关量）输入/输出（DI/DO）模块、模拟量输入（AI）模块、模拟量输出（AO）模块和模拟量输入/输出（AI/AO）模块。 SIMATIC S7-300的数字输入/输出模块用于连接开关、2线接近开关、电磁阀、接触器、小功率电动机、灯和电动机启动等，将控制过程的外部数字量电平转

5、化为S7-300的内部信号电平，并将S7-300内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平。 信号模块结构紧凑，组装简单，接线方便。该模块安装在DIN标准导轨上并通过总线连接器与相邻模块相连接。3.3.1 数字量模块（1）数字量输入模块SM321（2）数字量输出模块SM322（3）数字量I/O模块SM323数字量输入模块SM321端子连接及电气原理图 SM323模块端子连接及电气原理图 3.3 信号模块3.3.2 模拟量模块（1）模拟量输入模块SM331（2）模拟量输出模块SM332（3）模拟量输入模块的量程卡（4）模拟量输入模块的输出值计算对应的物理量 SM331与电压型传感器的连接 通过

6、4线回路将负载与隔离的模出模块相连 3.3 信号模块3.3.3 数字量仿真模块 仿真模块SM374常用于调试程序和实验中，直接用模块的开关来模拟数字量输入/输出信号，同时用LED灯显示输入/输出状态。 仿真模块SM374前视图 3.3 信号模块 接口模块用于多机架配置时连接主机架CR和扩展机架ER，有IM360/361/365三种型号。S7-300通过分布式的主机架和3个扩展机架，可以操作多达32个模块，且运行时无需风扇。 3.4 接口模块（1）功能电源模块提供了机架和CPU内部的供电电源，必须配置于1号机架的位置。 PS307电源模型图 （2）电源 电源模块PS307 2A的110V（AC）

7、电源通过整流后转换为直流电源，在控制电路控制开关管的高频工作下，将直流电源变为高频的交流电源，通过开关变压器后，再次产生高频的24V电压，再经过整流变为24V直流电源，供给PLC工作。 3.5 电源模块 PC/MPI适配器使用户能在PC和PLC之间建立数据联系。有两种接口：RS-232接口和USB接口。若在PC上安装通信卡，能使PC和PLC之间通过网络进行通信。有连接到PLC的MPI、PROFIBUS、工业以太网的各种通信卡。设置“设置 PG/PC接口”对话框中的PC/PG接口参数，方法如下：（1）“应用程序访问点”设置为“S7ONLINE”，如右图所示。（2）在“所分配的接口参数集”的表中，

8、选择所需接口参数 为“PC Adapter（MPI）”或者为CP5611 (MPI)。（3）可以单击“属性”打开“属性PC Adapter（MPI）”对话框，根据用户使用的编程电缆设置正确的PC接口。如下图所示。 3.6 编程设备PG/PC（1）通信处理器模块（CP3X） 通信处理模块为PLC应用系统接入PROFIBUS网络、工业以太网和AS-i等网络提供了极大的便利。通过集成在STEP7中的参数化工具可进行简便的参数设置。 （2）特殊功能模块（FM） （3）称重模块SIWAREX SIWAREX U是紧凑型电子称，用于化学工业和食品等行业测定料仓和斗的料位，对起重机载荷进行监控，对传送带载荷

9、进行测量或对工业提升机、轧机超载进行安全防护等。该模块有以下功能：衡器的校准、重量值的数字滤波、重量测定、衡器置零、极限值监控和模块的功能监视。 3.7 其他模块 要组建一个S7-300的硬件系统，至少要用到导轨、电源模板、CPU模板、信号模板。有的CPU将信号模板集成在CPU模板上。整个S7-300的硬件系统中，最多可配置32块I/O模板，分布在四个机架上，模板之间用U型连接器连接，可利用MPI、PROFIBUS和工业以太网组成网络，使用STEP7组态工具可以对硬件进行组态和设置。 3.9.1 安装导轨 DIN导轨是S7-300可编程序控制器的机械安装铝制机架。导轨用螺钉紧固安装在墙上或机柜

10、中，S7-300的所有模块均直接用紧定螺钉紧固在导轨上。 S7-300的安装 3.9.2 接线（1）电源模块的接线（2）信号模块的接线 连接电源模块和CPU 信号模块的接线3.8 硬件的安装3.10.1 S7-300的扩展 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。 除了带CPU的中央机架，S7-300最多可以增加3个扩展机架。 3.9 S7-300的扩展及I/O地址分配（1）只有一个扩展机架的组态 如果只有1个扩展机架，可以使用价格便宜的IM365接口模块对，它由两个接口模块和连接它们的1m长的电缆

11、组成。组态是将两个IM365模块分别插到主机架和扩展机架的第3槽，机架之间的连线是自动生成的。 （2）13个扩展机架的组态 中央机架使用IM360，扩展机架使用IM361，最多可以增加3个扩展机架。各相邻机架之间的电缆最长为10m。每个IM361需要接外部的DC24V电源，给本扩展机架上的所有模块供电。 多机架的S7-300 PLC架构 3.10.2 数字量I/0地址分配 S7-300的数字量（开关量）I/O点地址由地址标示符、地址的字节部分和位部分组成，1个字节由07这8位组成。例如I3.2是一个数字量输入点的地址，小数点前面的3是地址的字节部分，小数点后面的2表示它是字节中的第2位。I3.

12、0I3.7组成一个输入字节IB3。3.9 S7-300的扩展及I/O地址分配S7-300数字量模板的默认地址 3.10.3 模拟量I/0地址分配 模拟量模块以通道为单位，一个通道占一个字或2字节的地址。S7-300的模拟量模块的字节地址为IB256767。一个模拟量模块最多有8个通道，从256号字节开始，S7-300给每个模拟量模块分配16B（8个字）的地址。M号机架的N号槽的模拟量模块的起始字节地址为。 3.9 S7-300的扩展及I/O地址分配S7-300模拟量模板的默认地址 习题 （1）S7-300每个机架最多只能安装_个信号模块、功能模块或通信处理器模块。最多可以使用_个扩展机架。电源

13、模块在中央机架最_边的1号槽，CPU模块只能在_号槽，接口模块只能在_号槽。（2） S7-300中央机架的9号槽的16点数字量输出模块的字节地址为_。11号槽的32点数字输入模块的字节地址为_。7号槽的6AI/8AO模块的模拟量输入字的地址为_，模拟量输出字的地址为_。3-2 RAM与FEPROM各有什么特点？3-3 S7-300系列PLC主要有哪几类模块构成？3-4 装载存储器和工作存储器各有什么作用，它们的区别？3-5 信号模块是哪些模块的总称？3-6 数字量输入模块有哪几种类型？它们各有什么特点？3-7 交流数字量输入模块与直流数字量输入模块分别适用于什么场合？3-8 简述RUN方式和RUN-P方式有何区别？3-9