S7-300PLC_硬件课程

1、 S7-300 PLC系统硬件一、S7-300 系统硬件主要包括以下几个部分：1、 信号处理模块；2、 接口模块；3、 功能模块；4、 CPU 中央处理器；5、 通讯处理器6、 通讯网卡7、 工程师、操作员站和操作屏二、硬件详细介绍2.1信号处理模块n 信号处理模块主要分为四类：开关量输入DI、开关量输出DO、模拟量输入AI、模拟量输出AOn 经常使用的开关量输入模块名称和性能ü SM321 16点输入，24V DC；13-30V 为信号1；-305V为信号0；ü SM321 16点输入，120V/230V AC；79-264V 为信号1；040V为信号0；n 经常使用的开

2、关量输出模块名称和性能ü SM322 16点输出，24V DC；信号1时输出L+-0.8V；每通道的最大输出电流0.5A; 阻性负载的最高输出频率100HZ,感性为0.5HZ;带短路电子保护；ü SM322 8点输出，继电器接点；信号1时输出接点闭合；信号0时输出接点断开；接点容量8A（230V AC）或5A （24V DC）；n 经常使用的模拟量输入模块名称和性能ü SM331 8点模拟量输入；用于电阻测量时，为4点；ü 输入信号类型：电压 +-80毫伏; +-250毫伏;+-500毫 伏;+-1V;+-2.5V;+-5V;1-5V;+-10V;电流

3、+-10毫安;+-20毫安;0-20毫安;4-20毫安;电阻 150欧姆;300欧姆;600欧姆热电偶 E,N,J,K型热电阻 Pt100 标准,Ni100标准ü 分辨率:14位 n 经常使用的模拟量输出模块名称和性能ü SM332 4点模拟量输出;ü 信号类型：电压输出0-10V；+-10V；1-5V； 电流输出4-20mA；+-20mA；0-20mAü 分辨率:12位2.2接口模块n 接口模块主要用于连接多机架的PLC系统，即一个S7-300 PLC系统的信号模块如果超过8块，就必须配置接口模块进行扩展。n 经常使用的接口模块名称和性能ü

4、IM360/IM361 接口模块是最为理想的扩展方案；ü IM360插入到CR（中央机架，CPU所在的机架）；ü IM361插入到ER（扩展机架，扩展信号模块所在的机架）；ü 使用IM360/IM361 接口模块最多可以扩展3个机架，既一个传统的PLC系统最多处理32个信号模块；2.3功能模块 n 计数器模块；可直接连接增量编码器，实现连续、单向和循环记数；n 步进电机控制模块；和步进电机配套使用，实现设备的定位任务；n PID控制模块；实现温度、压力和流量等的闭环控制2.4 CPU 中央处理器 n S7-300总共有8种不同的CPU；n CPU312 IFM ，

5、带集成的数字输入/输出的紧凑型CPU，用于带或不带模拟量的小系统，最多8个模块；n CPU313用于有更多编程要求的小型设备；n CPU314IFM，带有集成的数字和模拟输入/输出的紧凑型CPU；n CPU 314 用于安装中等规模的程序以及中等指令执行速度的程序；n CPU 315/315-2DP 用于要求中到大规模的程序和通过PROFIBUS-DP进行分布式配置的设备；n CPU316 用于有大量编程要求的设备；n CPU318-2 用于有要求极大规模的程序和通过PROFIBUS-DP进行分布式配置的设备；n CPU315-2DP 和CPU313 的重要性能参数比较：序号参数名称CPU31

6、3CPU315-2DP1工作存储器12K字节/4K语句64K2装载存储器20K字节96K内置3块数量128FC/128FB/127DB192FC/192FB/255DB4位存储器204820485记数器C1-C64C1-C646定时器T1-T128T1-T1287数字I/O总数256通道81928模拟I/O总数64I/32O5129支持的软件STEP7STEP7/SCL/CFC10PROFIBUS-DP口无有 2.5通讯处理器n 常用的通讯处理器包括：PROFIBUS-DP处理器、PROFIBUS-FMS处理器和工业以太网处理器;n PROFIBUS-DP处理器名称：CP342-5;ü

7、; 用于连接SIEMENS S7-300和PROFIBUS-DP的主/从的接口模块;ü 通过PROFIBUS简单的进行配置和编程;ü 支持的通讯协议：PROFIBUS-DP、S7通讯功能、PGOP通讯;ü 传输率：9 .612Mbit/s自由选择;ü 主要用于和ET200子站配合,组成分布式I/O系统;n PROFIBUS-FMS处理器名称：CP343-5;ü 用于连接SIEMENS S7-300和PROFIBUS-FMS的接口模块;ü 通过PROFIBUS简单的进行配置和编程;ü 支持的通讯协议：PROFIBUS-FMS、

8、S7通讯功能、PGOP通讯;ü 传输率：9 .61.5Mbit/s自由选择;ü 主要用于和操作员站的连接;n 工业以太网处理器名称：CP343-1;ü 用于连接SIEMENS S7-300和工业以太网接口模块;ü 10/100M bit/s全双工,自动切换ü 接口连接:RJ45、AUIü 支持的通讯协议：ISO、TCP/IP通讯协议;和S7通讯、PGOP通讯ü 主要用于和操作员站的连接;2.6通讯网卡n PC-ADAPTER 用于PC的串口和PLC的MPI口直接连接n CP5611 通讯卡,支持MPI协议、PROFIBUS-

9、DP协议、S7 connections；用于工程师站操作员站和PLC的多点连接;n CP5613通讯卡,支持MPI协议、PROFIBUS-DP协议、S7 connections；用于工程师站操作员站和PLC的多点连接;n CP1613 通讯卡，支持ISO协议、TCP/IP协议、S7 connections；用于工程师站操作员站和PLC的多点连接;n CP5412 A2通讯卡，支持PROFIBUS FMS协议；用于工程师站操作员站和PLC的多点连接;2.7工程师站、操作员站和操作屏n 一台装有STEP 7软件的PC我们就称之为工程师站，它主要完成系统硬件和组态、符号编辑以及程序编程等任务；l 硬

10、件配置：用于对自动化系统和模块进行参数设置；l 网络通讯：用于配置MPI、PROFIBUS或工业以太网进行的数据传输；l 符号编辑：用于定义符号名称、数据类型和注释，将物理地址名称化；l 程序编程：三种编程语言可供选用；语句表（STL）、梯形图（LAD）、功能块图（FBD）； n 一台装有WINCC软件的PC我们就称之为操作员站，其主要完成操作员站画面组态、变量连接、系统报警、变量曲线生成等功能；我公司承做的项目，大多基于WIN2000或WINXP的PCS7软件制作。n 人机界面HMIü 文本显示的操作屏，OP3、OP7、OP17；可以连接S7-200300400系统ü 图

11、形显示的操作屏，OP27、OP37；可以连接S7-200300400系统ü 图形显示的触摸屏，TP27、TP37；可以连接S7-200300400系统图例： 三、网络详细介绍和几个典型配置实例n S7-300系统网络主要包括以下几个部分；ü MPI多点接口网络； 特点：一个网络可达32个站；通讯速率：187.5Kbits/s或12Mbits/s;通讯距离50米；所有S7-300400的CPU都集成了该口。该网主要用来连接短距离的工程师站和操作员站。 ü PROFIBUS FMS网络；通讯速率：1.5Mbits/s;通讯距离600米； 该网主要用来连接长距离的操作员

12、站；ü PROFIBUS DP网络；一个网络可达125个站通讯，但同网中只能有一个主站；速率：可达12Mbits/s;在12M时，通讯距离100米，在187.5K时，通讯距离1000米；该网主要用来连接现场分布式I/O站和与别的SIEMENS PLC通讯；ü 以太网；通讯速率：10/100Mbits/s;通讯距离100米；可使用光纤，通讯距离3100米； 该网广泛用来连接长距离的工程师站和操作员站；3.1 Profibus-DP1.DP协议允许CPU与分布式I/O之间进行高速的（最快12Mbps）数据交换，也是当前应用最广泛、支持设备最多的现场总线协议。2.Profibus

13、-DP的传输技术采用RS485，通过两根导线连接。为保证系统的可靠性，系统配备西门子公司的专用Profibus-DP电缆，在使用过程中如果出现电缆损坏，应购买专用电缆更换。3.DP总线连接器提供总线与IM153-x的连接，同时提供端点的跳线，如上图所示，当拨到ON位置时表示总线端点，短接220，拨到OFF时不是端点，直接与出端连接。由此可看出连接正常的总线两线间有110左右的电阻值。这也是判断总线连接是否正常的检测手段之一。4. 通讯与设备在总线上的位置无关，只与地址有关。3.2 ET 200 分布式I/O 1.ET 200 分布式I/O是基于PROFIBUS-DP 现场总线的分布式I/O。I

14、/O 传送信号到CPU只需ms 级。只需要很小的空间，能在非常严酷的环境（例如酷热、严寒、强压、潮湿或多粉尘）中使用。 2.ET 200 的分类 (1) ET200S 是分布式I/O 系统。(2) ET 200M 是模块化的分布式I/O，采用S7-300 全系列模块，最多8 个模块。ET 200M 户外型温度范围-25°C 到+60°C。(3) ET 200is 是本质安全系统，适用于有爆炸危险的区域。(4) ET 200X：IP65/67 的分布式I/O，相当于CPU 314，可用于有粉末和水流喷溅的场合。(5) ET 200eco 是经济实用的I/O，IP67。(6)

15、ET 200R 适用于机器人，能抗焊接火花的飞溅。(7) ET 200L 是小巧经济的分布式I/O，像明信片大小的I/O 模块。(8) ET 200B：整体式的一体化分布式I/O。 3.ET 200M通过Profibus-DP与CPU连接和通讯。可实现I/O模块的就近放置，例如可将电机控制的I/O模块集中在一个或多个ET200M上，装在独立的电机柜，放置在MCC室中，这样从MCC室至DCS控制室只有一根Profibus-DP电缆，可以大量节省电机控制电缆，同时可以大幅度降低线路故障率， 缩短维护时间。3.2典型配置实例配置1：一个工程师站操作员站（装有STEP7 和WINCC软件）；一个编程适

16、配器（将PLC的MPI口和ES的串口连接，以进行程序下载调试以及变量传输）；一个S7-300 CPU；一个电源模块（24VDC）；和几个信号处理模块。组建一个小系统。配置2：组建一个中等控制系统n 一个工程师站操作员站（装有STEP7 和WINCC软件）；n 一个操作员站（装WINCC软件）,n 两个56115613网卡（将PLC的MPI口和ES和OS连接，以进行程序下载调试以及变量传输）；n 一个S7-300 CPU；n 一个扩展机架；n 两个电源模块（24VDC）；n 几个信号处理模块；配置3：组建一个大型分布式控制系统n 一个工程师站操作员站（装有STEP7 和WINCC软件）；n 两个

17、操作员站（装WINCC软件）;n 三个1613网卡（将PLC系统以以太网络和ES和OS连接，以进行程序下载调试以及变量传输）；n 一个S7-315-2DP CPU；n 二个分布式I/O站ET200M;n 三个电源模块（24VDC）；n 几个信号处理模块。组建一个中等控制系统。四、系统电路4.1模拟量输入 模拟量输入直接从端子接入模拟量输入模块（SM331），一般四线制电流信号（如电磁流量计信号和电机电流）经常会有较强的干扰，需要将其负端与10和11脚短接，否则不能检测到信号。两线制电流信号一般不需要将负端短接，但当同一块模块中同时接入四线制和两线制电流信号时，有可能出现两线制电流信号受到四线制

18、电流信号的干扰，此时可将任意一路两线制电流信号的负端与10和11短接，可排除该故障。 四线制电流信号可直接在端子上量取电压换算成420mA电流，两线制电流信号可量取负端与0V之间电压换算成420mA电流，模块内部采样电阻阻值为25，因此对应电压为0.1V0.5V。4.2模拟量输出模拟量输出信号直接从模块（SM332）连接到端子输出，直接连接现场阀门定位器或电机变频器，一般输出为420mA。由于接收端有采样电阻，可直接量取端子间电压变化来间接反映电流变化，电压大小与采样电阻阻值相关。4.3数字量输入数字量输入由柜内供电（24V），当该数字量信号为电机状态时，由独立开关电源供电。当外部常开触点断开

19、，接收0V，当外部常开触点闭合，接收24V。4.4数字量输出数字量输出为1时，模块输出24V；为0时，模块输出0V。主要有以下应用：1 电机启停 普通电机 / 变频电机 软启动电机2 状态阀门切换（三通阀，开关阀）五、下载在使用过程中如果出现主控制器故障需更换或主控制器程序丢失，需要将程序和硬件组态下载到主控制器中。由于网络没有设置或设置已经丢失，不能通过管理总线下载，而必须先通过MPI方式下载硬件组态，才能建立以太网通讯，然后通过以太网下载程序。通过MPI也可以下载程序，但由于程序数据量较大，而MPI方式通讯速度较低，因此建议在以太网方式下下载程序。5.1下载硬件组态MPI总线提供ES与主控制器的直接连接，用MPI方式连接需以下设备：CP5611卡1张、DP头2个，DP电缆若干。首先将CP5611卡正确安装到ES站中，再将DP头用DP电缆用如下方式连接，然后将一个DP头插到CP5611的接口，另一个接到主控制器的MPI口。 硬件连接好了以后，需要在Control PanelàSet PG/PC中做以