S7300教程 S7-300/400的基本结构 S7-300/400属于模块式PLC,主要由机架、CPU模块、信号模块、 功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。 电源模块接口模块 扩展机架 按钮 口门按触器 选择开关 CP模块|小出 电磁阀 限位开关 通信接口 电源 块 电源 通信网络 其他设备 其他PLC 计算机 图1-1PLC控制系统示意图 PLC的主要生产厂家:德国的西门子( SIemens)公司,美国 Rockwell 公司所属的AB公司, GE-Fanuc公司,法国的施耐德( Schneider)公司, 日本的三菱和欧姆龙( OMRON)公司。 西门子自动化与驱动集团的中文网站:www.ad.siemenscom.cn 在该网站主页点击“中文下载目录”、“英文下载资料”或“软件下载 目录”,进入“下载中心”后,可以下载各种工控产品的中英文说明 书、使用手册、产品介绍和一些软件。 如果需要更多的资料和软件,可以访问西门子在德国的网站,网 址为http://www.ad.siemens.de/点击English将语言由德文改为英 文,点击“ Service& Support”,在“ Document type”下面点击“ Manual”, 在“ Please Type Your Question”下面的方框内输入要搜索的手册的关 键字,例如“CP5511”,按“GO”按钮,就会列出与CP5511有关 的手册。点击感兴趣的手册,在出现的画面中点击“ Download”,可 以下载该手册。 PLC的工作过程
S7 300 教程 S7-300/400 的基本结构 S7-300/400 属于模块式 PLC，主要由机架、CPU 模块、信号模块、 功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。 输 出 模 块 CPU模块 输 入 模 块 通信接口 按 钮 选择开关 限位开关 电 源 通信网络 接触器 电磁阀 指示灯 ~ 电 源 接口模块 扩展机架 其他设备 计算机 电源模块 其他PLC 图 1-1 PLC 控制系统示意图 PLC 的主要生产厂家：德国的西门子(Siemens)公司，美国 Rockwell 公司所属的 AB 公司，GE-Fanuc 公司，法国的施耐德(Schneider)公司， 日本的三菱和欧姆龙(OMRON)公司。 西门子自动化与驱动集团的中文网站：www.ad.siemens.com.cn。 在该网站主页点击“中文下载目录”、“英文下载资料”或“软件下载 目录”，进入“下载中心”后，可以下载各种工控产品的中英文说明 书、使用手册、产品介绍和一些软件。 如果需要更多的资料和软件，可以访问西门子在德国的网站，网 址为 http://www.ad.siemens.de/。点击“English”将语言由德文改为英 文，点击“Service & Support”，在“Document type”下面点击“Manual”， 在“Please Type Your Question”下面的方框内输入要搜索的手册的关 键字，例如“CP 5511”，按“GO”按钮，就会列出与 CP 5511 有关 的手册。点击感兴趣的手册，在出现的画面中点击“Download”，可 以下载该手册。 PLC 的工作过程
I0.010.1Q4.0 102Q4.1 I0.404.2 }() I0.0 Q4.0 I02 & 10 3)>=1Q4 4 (a)与 (b)或 (c)非 图1-2基本逻辑运算 表1-1逻辑运算关系表 040=100O4.I=O4 I0.1 I0.2+10.3|=/04 0.o.04.厘0 Q4.10.Q4 01023 0000000 PIC采用循环执行用户程序的方式。OB是用于循环处理的组织 块(主程序),它可以调用别的逻辑块,或被中断程序(组织块)中 断 在起动完成后,不断地循环调用OB1,在OB1中可以调用其它 逻辑块(FB,SFB,FC或SFC)。 循环程序处理过程可以被某些事件中断。 在循环程序处理过程中,CPU并不直接访问ⅣO模块中的输入地 址区和输出地址区,而是访问CPU内部的输入/输出过程映像区。批 量输入、批量输出
图1-2 基本逻辑运算 与 或非 & ( a ) ( b ) ( c ) I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 Q4.0 Q4.1 Q4.2 Q4.0 Q4.1 Q4.2 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 >=1 表 1-1 逻辑运算关系表 与 或 非 Q4.0=I0.0* I0.1 Q4.1 = I0.2+I0.3 Q4.2 =/I0.4 I0. 0 I0. 1 Q4. 0 I0. 2 I0. 3 Q4. 1 I0. 4 Q4. 2 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 PLC 采用循环执行用户程序的方式。OB1 是用于循环处理的组织 块（主程序），它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中 断。 在起动完成后，不断地循环调用 OB1，在 OB1 中可以调用其它 逻辑块(FB, SFB, FC 或 SFC)。 循环程序处理过程可以被某些事件中断。 在循环程序处理过程中，CPU 并不直接访问 I/O 模块中的输入地 址区和输出地址区，而是访问 CPU 内部的输入/输出过程映像区。批 量输入、批量输出
执行OB100 起动循环时间监控 数据写入输出模块 读取输入模块状态 执行用户程序 执行其他任务 图1-4扫描过程 梯形图中Q40的线圈“通电”时,对应的输出过程映像位为1状 态。信号经输出模块隔离和功率放大后,继电器型输岀模块中对应的 硬件继电器的线圈通电,其常开触点闭合,使外部负载通电工作。 外部输入电路接通时,对应的输入过程映像位(例如I0.0为1状态 梯形图中对应的输入位的常开触点接通,常闭触点断开 某一编程元件对应的过程映像位为1状态时,称该编程元件为 ON,过程映像位为0状态时,称该编程元件为OFF 循环时间( Cycle time)是指操作系统执行一次图1-4所示的循环 操作所需的时间,又称为扫描循环时间( Scan Cycle Time)或扫描周 期 ~380V MESBI KM FR 380V KM厂 KM 图1-3异步电动机控制电路
图1-4 扫描过程 数据写入输出模块 读取输入模块状态 执行其他任务 执行用户程序 起动循环时间监控 执行OB100 梯形图中 Q4.0 的线圈“通电”时，对应的输出过程映像位为 1 状 态。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中对应的 硬件继电器的线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。 外部输入电路接通时，对应的输入过程映像位(例如I0.0)为1状态， 梯形图中对应的输入位的常开触点接通，常闭触点断开。 某一编程元件对应的过程映像位为 1 状态时，称该编程元件为 ON，过程映像位为 0 状态时，称该编程元件为 OFF。 循环时间（Cycle time）是指操作系统执行一次图 1-4 所示的循环 操作所需的时间，又称为扫描循环时间（Scan Cycle Time）或扫描周 期。 KM KM SB1 SB2 KM ~380V SB1 SB2 KM ~ 380V M 图1-3 异步电动机控制电路 FR FR
输入映像寄存器 10.1 IL HO AC 220V 102L 04.0 」04( 0 输出映像寄存器 Q4. 图1-5PLC外部接线图与梯形图 I0.1 ∥接在左侧母线上的10.1的常开触点 Q40∥与I0.1的常开触点并联的Q40的常 开触点 I0.2 ∥与并联电路串联的I0.2的常闭触点 Q40∥Q4.0的线圈 梯形图对应的逻辑表达式:Q4.0=(I0.1+Q40)·l0.2
输入映像寄存器 输出映像寄存器 图1-5 PLC外部接线图与梯形图 停止 起动 SB1 SB2 I0.1 I0.2 1L Q4.0 KM AC 220V I0.1 I0.2 Q4.0 I0.2 I0.1 Q4.0 t1 I0.1 I0.2 Q4.0 Q4.0 FR M DC 24V A( O I0.1 // 接在左侧母线上的 I0.1 的常开触点 O Q4.0 // 与I0.1的常开触点并联的Q4.0的常 开触点 ) AN I0.2 // 与并联电路串联的 I0.2 的常闭触点 = Q4.0 // Q4.0 的线圈 梯形图对应的逻辑表达式： Q4.0 = (I0.1+Q4.0)⋅ I0.2
西门子PLC的分类 1.S7系列:传统意义的PLC产品,S7-200是针对低性能要求 的小型PIC。S7-300是模块式中小型PLC,最多可以扩展32个模块。 S7-400是大型PLC,可以扩展300多个模块。S7-300/400可以组成 MPI、 PROFIBUS和工业以太网等 2.M7-300/400:采用与S7-300/400相同的结构,它可以作为CPU 或功能模块使用。具有AT兼容计算机的功能,可以用C,C+十十或 CFC等语言来编程。 3.C7由S7-300PLC,HMI(人机接口)操作面板、IO、通信和 过程监控系统组成。 4. WinAc基于 Windows和标准的接口( ActiveX,OPC),提供软 件PLC或插槽PLC。 S7-300系列PLC简介 S7-300的CPU模块(简称为CPU)都有一个编程用的RS-485接 口,有的有 PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口,可以建立一个 MPI(多点接口)网络或DP网络 牛= 1电源模块2后备电池3.24VDC连接器4模式开关5状态 和故障指示灯
西门子 PLC 的分类 1．S7 系列：传统意义的 PLC 产品， S7-200 是针对低性能要求 的小型 PLC。S7-300 是模块式中小型 PLC，最多可以扩展 32 个模块。 S7-400 是大型 PLC，可以扩展 300 多个模块。S7-300/400 可以组成 MPI、PROFIBUS 和工业以太网等。 2．M7-300/400：采用与 S7-300/400 相同的结构，它可以作为 CPU 或功能模块使用。具有 AT 兼容计算机的功能，可以用 C，C＋＋或 CFC 等语言来编程。 3．C7 由 S7-300 PLC，HMI（人机接口）操作面板、I/O、通信和 过程监控系统组成。 4．WinAC 基于 Windows 和标准的接口(ActiveX，OPC)，提供软 件 PLC 或插槽 PLC。 S7-300 系列 PLC 简介 S7-300 的 CPU 模块（简称为 CPU）都有一个编程用的 RS-485 接 口，有的有 PROFIBUS-DP 接口或 PtP 串行通信接口，可以建立一个 MPI（多点接口）网络或 DP 网络。 32 4 7 8 9 1 56 1.电源模块 2.后备电池 3. 24V DC 连接器 4.模式开关 5.状态 和故障指示灯
6存储器卡CPU313以上)7MP多点接口8前连接器 9前盖 图2-2S7-300PLC 功能最强的CPU的RAM为512KB,最大8192个存储器位,512 个定时器和512个计数器,数字量最大65536,模拟量通道最大为 4096。有350多条指令。 计数器的计数范围为1~999,定时器的定时范围为10ms~9990s。 图2-3S7-300的安装 总线连接器
6.存储器卡(CPU 313 以上) 7. MPI 多点接口 8.前连接器 9.前盖 图 2-2 S7-300 PLC 功能最强的 CPU 的 RAM 为 512KB，最大 8192 个存储器位，512 个定时器和 512 个计数器，数字量最大 65536，模拟量通道最大为 4096。有 350 多条指令。 计数器的计数范围为 1～999，定时器的定时范围为 10ms～9990s。 图 2-3 S7-300 的安装
扩展机架 机架2 电源模块 4567891011槽号 扩展机架 机架1 电源模块34567 91011槽号 中央机架仁 删"E 电源模块CPU模块 图24多机架的S7-300PLC 只需要扩展一个机架,可以使用价格便宜的IM365接口模块对。 数字量模块从0号机架的4号槽开始,每个槽位分配4个字节的 地址,32个1O点。 模拟量模块一个通道占一个字地址。从IB256开始,给每一个模 拟量模块分配8个字。 1.模块诊断功能 可以诊断岀以下故障:失压,熔断器熔断,看门狗故障, EPROM RAM故障。 模拟量模块共模故障、组态/参数错误、断线、上下溢出。 2.过程中断 数字量输入信号上升沿、下降沿中断,模拟量输入超限,CPU暂 停当前程序,处理OB40
电源模块 CPU 模块 IM IM IM 槽号 1 2 3 45 1 67 8 1 9 10 机架0 机架1 机架2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 4 5 6 7 8 9 10 槽号 槽号 电源模块 电源模块 中央机架 扩展机架 扩展机架 11 11 11 图 2-4 多机架的 S7-300 PLC 只需要扩展一个机架，可以使用价格便宜的 IM 365 接口模块对。 数字量模块从 0 号机架的 4 号槽开始，每个槽位分配 4 个字节的 地址，32 个 I/O 点。 模拟量模块一个通道占一个字地址。从 IB256 开始，给每一个模 拟量模块分配 8 个字。 1．模块诊断功能 可以诊断出以下故障：失压，熔断器熔断，看门狗故障，EPROM、 RAM 故障。 模拟量模块共模故障、组态/参数错误、断线、上下溢出。 2．过程中断 数字量输入信号上升沿、下降沿中断，模拟量输入超限，CPU 暂 停当前程序，处理 OB40
状态与故障显示LED SF(系统出错故障显示,红色):CPU硬件故障或软件错误时亮。 BATF(电池故障,红色):电池电压低或没有电池时亮。 DC5V(+5V电源指示,绿色):5V电源正常时亮。 FRCE(强制,黄色):至少有一个IO被强制时亮 RUN(运行方式,绿色):CPU处于RUN状态时亮;重新启动 时以2Hz的频率闪亮;HOLD(单步、断点)状态时以0.5Hz的频 率闪亮。 STOP(停止方式,黄色):CPU处于STOP,HOLD状态或重新 启动时常亮 BUSF(总线错误,红色) SEMENS日 aDc5V日 状态与故障LED日FRC 彐sTo 存储器 卡插槽 RAN-P 模式选择器 MRES 后备电池 电源与系统 20② 只凵L_ PROFIBUS-D 图2-5CPU318-2的面板 2.模式选择开关
1．状态与故障显示 LED SF（系统出错/故障显示，红色）：CPU 硬件故障或软件错误时亮。 BATF（电池故障，红色）：电池电压低或没有电池时亮。 DC 5V（＋5V 电源指示，绿色）： 5V 电源正常时亮。 FRCE（强制，黄色）：至少有一个 I/O 被强制时亮。 RUN（运行方式，绿色）：CPU 处于 RUN 状态时亮；重新启动 时以 2 Hz 的频率闪亮； HOLD（单步、断点）状态时以 0.5Hz 的频 率闪亮。 STOP（停止方式，黄色）：CPU 处于 STOP，HOLD 状态或重新 启动时常亮。 BUSF（总线错误，红色）。 SF BATF DC 5V FRCE RAN STOP SF DP BASF RAN-P RAN STOP MRES 存储器 卡插槽 多点接口 (MPI) PROFIBUS-DP 接口 状态与故障LED 模式选择器 后备电池 电源与系统 接地端子 图 2-5 CPU 318-2 的面板 2．模式选择开关
(1)RUN-P(运行-编程)位置:运行时还可以读出和修改用户程序, 改变运行方式 (2)RUN(运行)位置:CPU执行、读出用户程序,但是不能修 改用户程序。 (3)STOP(停止)位置:不执行用户程序,可以读出和修改用 户程序。 (4)MRES(清除存储器):不能保持。将钥匙开关从STOP状 态搬到MRES位置,可复位存储器,使CPU回到初始状态。 复位存储器操作:通电后从STOP位置扳到MRES位置,“STOP” LED熄灭ls,亮ls,再熄灭1s后保持亮。放开开关,使它回到STOP 位置,然后又回到MRES,“STOP”LED以2Hz的频率至少闪动3s, 表示正在执行复位,最后“STOP”LED一直亮。 某些CPU模块上有集成IO PLC使用的物理存储器:RAM,ROM,快闪存储器( Flash EPROM) 和 EEPROM
（1）RUN-P(运行-编程)位置：运行时还可以读出和修改用户程序， 改变运行方式。 （2）RUN (运行)位置：CPU 执行、读出用户程序，但是不能修 改用户程序。 （3）STOP（停止）位置：不执行用户程序，可以读出和修改用 户程序。 （4）MRES（清除存储器）：不能保持。将钥匙开关从 STOP 状 态搬到 MRES 位置，可复位存储器，使 CPU 回到初始状态。 复位存储器操作：通电后从 STOP 位置扳到 MRES 位置，“STOP” LED 熄灭 1s，亮 1s，再熄灭 1s 后保持亮。放开开关，使它回到 STOP 位置，然后又回到 MRES，“STOP”LED 以 2Hz 的频率至少闪动 3s， 表示正在执行复位，最后“STOP”LED 一直亮。 某些 CPU 模块上有集成 I/O。 PLC 使用的物理存储器：RAM，ROM，快闪存储器（Flash EPROM） 和 EEPROM
S7-300CPU的分类 1.紧凑型CPU:CPU312C,313C,313C-PtP,313C2DP,314C-PtP 和314C-DP。各CPU均有计数、频率测量和脉冲宽度调制功能。有 的有定位功能,有的带有IO 2标准型CPU:CPU312,CPU313,314,315,315-2DP和316-2DP 3.户外型CPU:CPU312IFM,314IFM,314户外型和315-2DP。 在恶劣的环境下使用。 4.高端CPU:317-2DP和CPU318-2DP。 5.故障安全型CPU:CPU35F。 S7-300的输入/输出模块 输入输出模块统称为信号模块(SM。 前连接器插在前盖后面的凹槽内。一个编码元件与之啮合,该连 接器只能插入同类模块。 24V 图2-7数字量输入模块 图2-8数字量输入模块 两线式接近开关的漏电流小于输入模块允许的静态电流,汇点输 入的电流流进输入模块,反之为源输入电路
S7-300 CPU 的分类 1．紧凑型 CPU：CPU 312C，313C，313C-PtP，313C-2DP，314C-PtP 和 314C-2DP。各 CPU 均有计数、频率测量和脉冲宽度调制功能。有 的有定位功能，有的带有 I/O。 2．标准型 CPU：CPU 312，CPU 313，314，315，315-2DP 和 316-2DP。 3．户外型 CPU：CPU 312 IFM，314 IFM，314 户外型和 315-2DP。 在恶劣的环境下使用。 4．高端 CPU：317-2DP 和 CPU 318-2DP。 5．故障安全型 CPU：CPU 315F。 S7-300 的输入/输出模块 输入/输出模块统称为信号模块(SM)。 前连接器插在前盖后面的凹槽内。一个编码元件与之啮合，该连 接器只能插入同类模块。 图2-7 数字量输入模块 背板总线接口 M M 24V 嗫 背板总线接口 N 嗫 ~ 图2-8 数字量输入模块 嗫 嗫 嗫 两线式接近开关的漏电流小于输入模块允许的静态电流，汇点输 入的电流流进输入模块，反之为源输入电路