第2章S7-300系列PLC的硬件系统

第二章S7-300系列PLC的硬件系统

第一节

S7-300PLC简介第二节

S7-300CPU模块第三节

S7-300信号模块（SM）第四节

S7-300功能模块（FM）第五节

S7-300接口模块与电源模块第六节

S7-300通信处理器模块（CP）第七节

S7-300编程元件

第八节

S7-300硬件组态

习题与思考题第一节

S7-300PLC简介S7-300结构特点1、采用集成的背板总线（Back-PlaneBus）2、采用DIN标准导轨，安装和更换模板方便3、硬件组态灵活4、机架扩展方便

系统背版总线导轨（机架）S7-300模块①标准型CPU（StandardCPUs）系列②集成型CPU系列③紧凑型CPU（CompactCPUs）系列④故障安全型CPU（Fail-safeCPUs）系列CPU314C-2DP外型结构图第二节S7-300CPU模板CPU314C-2DP配置①配置MMC卡（MicroMemoryCart微存储卡）；②配置9针MPI（MultiPonitInterface多点通信接口）；③配置9针DP（DecentralPeripherals分散外围设备）接口；④数字量输入点数：24；⑤数字量输出点数：16；⑥模拟量输入通道数：5；⑦模拟量输出通道数：2；⑧高速计数器：4；⑨定位通道：1；

注：个别型号配置15针PtP(PonittoPoint点对点)接口。一、数字量输入／输出（DI／DO）模板

1、数字量输入（DI）模板SM321常用的有直流16点、直流32点、交流8点、交流16点等四种输入模块。

第三节S7-300信号模板（SM）

直流16点输入

交流16点输入2、数字量输出（DO）模板SM322SM322数字量输出模块按功率驱动器件和负载回路电源的类型可分为直流电源驱动的晶体管输出型、交流电源驱动的晶闸管输出型、交／直流电源驱动的继电器输出型。常用的有8点、16点、32点三种输出模块。

32点晶体管输出16点继电器输出3、数字量输入／输出（DI／DO）模板SM323数字量输入／输出模块是指同一功能模块上兼具数字量输入点和数字量输出点，分别有集成8个共地输入端和8个共地输出端、集成16个（8点一组）共地输入端和16个（8点一组）共地输出端两种类型

8点输入／8点输出的直流模块

二、模拟量输入／输出（AI／AO）模板

1、模拟量输入（AI）模板SM331转换精度：9～15位，有8AIx12、2AIx12和8AIx16位三种模块。AI8×14位模拟量输入模块的端子接线如图所示。

输入接线方式2、模拟量输出（AO）模板SM332SM322有8AO×12、4AO×12、2AO×12和4AO×16位等类型，输出精度：12位～16位。8AO×12位模拟量输出模块，其输出范围：电压：1～5V、0～10V、±10V；电流：0～20mA、4～20mA、±20mA。输出接线方式3、模拟量输入／输出（AI／AO）模板SM334输入／输出精度：8位、12位；输入测量范围：0～10V或0～20mA；输出范围：0～10V或0～20mA。

一、单通道高速智能计数器模板FM350-1主要特点：①可进行增减计数，计数范围可根据需要从0到32位或±31位；②最高接收频率500KHz；③可实现单次计数、连续计数、周期计数、频率测量、速度测量、周期测量；④可实现单倍频、双倍频及四倍频计数。

第四节S7-300功能模板（FM）二、快速进给／慢速驱动定位模板FM351FM351是用于S7-300自动化系统中执行受控定位（通过快速/慢速运行的驱动器）的智能模块。该模块有二个独立通道，一次可控制一个旋转轴或一个线性轴。其定位功能：1、点动方式用点动键控制非同步轴或同步轴快速或慢速运动。2、绝对增量逼近方式轴移动到一个绝对的目标位置，数值存储于FM351的表格中。3、相对增量逼近方式轴沿指定的方向移动到一个预先设定的距离，数值存储于FM351的表格中且最多输入100个增量。4、参考点逼近方式通过增量编码器，使接通控制器后保持同步。

三、步进电动机定位模板FM353FM353是用于S7-300自动化系统中控制步进电机实现各种定位任务（位置开环）的智能模块。它既可以实现简单的点对点定位控制，也可以满足对响应精度、响应速度要求较高的复杂往复运动控制。其定位功能：1、点动方式用点动键控制轴运动。2、增量方式沿预定义的路径控制轴运动。3、MDI（手动数据输入）和运行中的MDI方式在任意希望的、可指定的位置，随时进行轴定位。4、自动/单段控制用于复杂定位路径的轴运动，连续/选择进给，前进/后退。

四、伺服电动机定位模板FM354FM354是用于S7-300自动化系统中驱动伺服电机实现各种定位任务（位置闭环）的智能模块。它既可以实现简单的点对点定位控制，也可以满足对响应精度、响应速度要求较高的复杂往复运动控制。其定位功能：1、点动方式用点动键控制伺服轴运动。2、增量方式沿预定义的路径控制伺服轴运动。3、MDI（手动数据输入）和运行中的MDI方式在任意希望的、可指定的位置，随时进行伺服定位。4、自动/单段控制用于复杂定位路径的伺服运动，连续/周期进给，向前/向后。五、闭环控制模板FM355FM355是用于S7-300自动化系统中实现闭环控制任务的智能化模块。它具有四个独立通道，以及四个模拟量输入通道，可与热电偶、电阻式温度计Pt100、电压传感器、电流传感器等连接，并根据采集的模拟量数据（转换精度为12位或14位），实现温度控制、压力控制、流量控制和位置控制等。其控制功能：1、具有多种控制器结构可实现固定设定点控制、跟进器控制、三组件控制、串级控制、比例控制、混合控制、分程控制。2、具有多种工作模式自动、手动、安全、跟进控制模式（转换为预置的安全值）、DDC（直接数字控制）、跟进/SPC控制器（SPC=设定值控制）、备份模式(CPU停止或CPU发生故障时，FM355可独立地继续控制，设定可参数化的安全设定点和安全调节变量)。3、控制算法自优化模糊温度控制算法和PID控制算法。

一、接口IM模板用于S7-300系列PLC的中央机架到扩展机架的连接。1、接口模板IM365用于连接中央机架与1个扩展机架;2、接口模板IM360／IM361S7-300系列的最大配置为1个中央机架与3个扩展机架，当扩展机架超过1个时，将接口模板IM360插入中央机架，在扩展机架中插入接口模板IM361，每个扩展机架最多可安装8块模板。二、电源（PS）模板

第五节S7-300接口模块与电源模块一、CP340通信处理器模板用于建立点对点（PointtoPoint）低速连接。有3种

通信接口，RS232C（V.24）、20mA（TTY）、RS422／RS485（X.27）。二、CP341通信处理器模板用于建立点对点（PointtoPoint）的高速连接。三、CP342-2／CP343-2通信处理器模板用于实现S7-300到AS-I接口总线的连接。四、CP342-5通信处理器模板用于实现S7-300到PROFIBUS-DP现场总线的连接。

第六节S7-300通信处理器（CP）模块五、CP343-1通信处理器模板用于实现S7-300到工业以太网总线的连接。六、CP343-1TCP通信处理器模板使用标准的TCP／IP通信协议，实现S7-300（只限服务器）、S7-400（服务器和客户机）到工业以太网的连接。七、CP343-5通信处理器模板用于实现S7-300到PROFIBUS-FMS现场总线的连接。

第七节S7-300的编程元件一、输入继电器输入继电器的作用是接收来自现场的控制按钮、行程开关及各种传感器等的输入信号。S7-300的输入映像寄存器是以字节为单位的寄存器，CPU一般按“字节.位”的编址方式，可按位、字节、字、双字读取相邻1、8、16或32个输入继电器的状态。

二、输出继电器Q输出继电器的作用就是提供一对常开触点驱动外部负载。S7-300的输出继电器是以字节为单位的寄存器，采用“字节.位”的编址方法，可按位、字节、字、双字读取相邻1、8、16或32个输出继电器的状态。输出继电器与其它内部器件显著区别是且仅有一个实实在在的物理动合触点，用来接通负载。这个动合触点可以是继电器输出型、晶体管输出型或双向晶闸管输出型。

三、辅助继电器M（或称为位存储器）辅助继电器与传统的继电器控制线路中的中间继电器相同，但不能直接驱动外部负载。它与位存储区的一个基本单元相对应，它可由所有的编程元件触点进行驱动。在S7-300中，辅助继电器一般以位为单位使用，采用“字节.位”的编址方式，每1位相当1个中间继电器，可按位、字节、字、双字存储，S7-300的辅助继电器的数量为2048个。四、外部输入寄存器PI用户程序可以通过外部输入寄存器直接访问输入模板。外部输入寄存器可按字节、字、双字读取。五、外部输出寄存器PQ用户程序可以通过外部输出寄存器直接访问输出模板。外部输出寄存器可按字节、字、双字读取。六、定时器T定时器是由位和字组成的复合存储单元，定时器的触点状态用位存储单元表示，字存储单元用于存储定时器的定时时间值。它的作用与继电器控制线路中的时间继电器基本相似。S7-300的定时器由时基和定时值组成，定时时间等于时基与定时值（1～999）的乘积。定时范围10ms～9.99s、100ms～1min39s900ms、1s～16min39s、10s～2h46min30s。①脉冲定时器SP。②扩展定时器SE。③通电延时定时器SD。④保持型通电延时定时器SS。⑤断电延时定时器SS。七、计数器CS7中计数器对RLO的正跳沿进行计数。它由位存储器与字存储器组成，位存储单元表示计数器的触点状态，字存储单元用于存储计数器的当前计数值。计数器的计数方式分为：递增计数、递减计数和增／减计数。递增计数是从0（或预置的初始值）开始直到计数值达到上限999时，才停止累加。递减计数是从预置的初始值开始直到计数器的计数值达到0时，才不再减小。计数范围为1～999。八、数据块寄存器DB数据块寄存器用于存储所有数据块的数据，分为共享数据块DB和背景数据块DI。可按字节、字、双字访问数据块寄存器。九、本地数据寄存器L本地数据寄存器用于存储逻辑块中使用的临时数据，可按位、字节、字、双字访问本地数据存储器。第八节S7-300的硬件组态

一、单机架组态单机架结构共有11个槽位，其中：1、电源模块PS307必须安装在1号槽位上。2、CPU模块紧挨电源模块，安装在2号槽位上。3、3号槽位用于安装连接扩展机架的接口模块IM，对于单机架结构，该槽位空。4、各种信号模块SM，安装在4号～11号槽位上。从4号槽位开始，CPU为信号模块按类型递增分配I/O地址。二、多机架组态每个机架最多可安装8个信号模板（SM），通过IM365（机架距离最远1米）或者IM360／361（机架距离最远10米），一个S7-300系统最多可安装3个扩展机架，最多可安装32个信号。

三、S7-300信号模块地址的确定S7-300数字量模块地址的默认值S7-300模拟量模块地址的默认值四、SETP7地址编写方法1、绝对地址绝对地址是根据编程元件在存储区的位置，用编程元件的类型、字节地址和位地址来表示，或者用字地址及双字地址表示，使得CPU能够按照绝对地址访问各个编程元件。

2、符号地址符号地址是用符号名表示特定的绝对地址。

程序的可读性强

有益于程序归档

有助于故障寻踪五、S7-300机架组态机架组态：模板安装的槽位。电源模板的合理选择以满足电流和功率的要求。

模

板规