S7-300可编程控制器的概述课件

S7-300可编程控制器的概述S7-300可编程控制器的概述

S7-300的模块介绍2.2S7-300的系统组成2.1S7-300的组态2.3

S7-300可编程控制器的概述

S7-300可编程序控制器（以下简称S7-300）的系统组成、S7-300的编程软件STEP7、S7-300的组态。S7-300可编程控制器的概述

基本要求：1．掌握S7-300的组成；2.熟悉S7-300的编程软件STEP7；3.理解S7-300的组态。S7-300可编程控制器的概述2.1S7-300的系统组成

SIMATICS7系列PLC是德国西门子公司于1995年陆续推出的性能价格比较高的PLC系统。S7-300可编程控制器的概述

S7系列PLC是在S5系列基础上研制出来的，SIMATICS7系列包括：微型SIMATICS7-200系列，最小配置为8DI/6DO，可扩展2～7个模块，最大I/O点数为64DI/DO、12AI/4AO；中小型SIMATICS7-300系列（见图2-1），可扩展32个模块；中高档性能的SIMATICS7-400系列，可扩展300多个模块。S7-300可编程控制器的概述

S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。S7-300可编程控制器的概述

2.1.1硬件系统基本结构

S7-300采用模块式结构，由机架和模块组成。S7-300主要组成部分有：导轨（RACK）、电源模板（PS）、中央处理单元（CPU）、信号模板（SM）、功能模板（FM），还可加上接口模板（IM）和通信处理器（CP），如图2-1和图2-2所示。S7-300可编程控制器的概述

图2-1S7-300的组成S7-300可编程控制器的概述

1—电源模块（可选）2—后备电池（CPU313以上）3—DC24V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）7—MPI多点接口8—前连接器9—前门图2-2S7-300结构图S7-300可编程控制器的概述

S7-300采用紧凑的、无槽位限制的模块化组合结构，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。2.1.2S7-300模块的安装S7-300可编程控制器的概述

图2-3S7-300的安装S7-300可编程控制器的概述S7-300的安装位置S7-300可编程控制器的概述

S7-300的电源模块通过电源连接器或导线与CPU模块相连，为CPU模块提供DC24V电源。PS307电源模块还有一些端子可以为信号模块提供24V电源。S7-300可编程控制器的概述

S7-300用背板总线将除电源模块之外的各个模块连接起来。S7-300可编程控制器的概述

图2-4S7-300的扩展结构（CPU314以上）PLC系统的扩展S7-300可编程控制器的概述

S7-300主要组件如表2-1所示。2.2S7-300的模块S7-300可编程控制器的概述

部件功能导轨导轨是S7-300的机架电源（PS）电源将电网电压（120/230V）变换为S7-300所需的24VDC工作电压中央处理单元（CPU）中央处理单元用来执行用户程序附件：存储器模块，后备电池接口模块（IM）接口模块是连接两个机架的总线信号模块（SM）（数字量/模拟量）信号模块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）功能模块完成定位、闭环控制等功能通信处理器（CP）通信处理器连接可编程控制器附件：电缆、软件、接口模块表2-1 S7-300主要组件S7-300可编程控制器的概述

1．机架机架是用来安装和固定PLC的各类模块。S7-300的机架是特制的不锈钢或铝制异型板（称为导轨），它的长度有160mm、482mm、530mm、830mm、2

000mm五种，可根据实际需要选择。S7-300可编程控制器的概述

S7-400的机架为各类模块提供支架和电源，并通过背板总线连接各模块。S7-400的机架分为以下4种（1）通用机架UR1/UR2（2）中央机架CR2/CR3（3）扩展机架ER1/ER2（4）UR2-H机架。S7-300可编程控制器的概述

电源模块是构成PLC控制系统的重要组成部分，针对不同系列的CPU，西门子有匹配的电源模块与之对应，用于对PLC内部电路和外部负载供电。（1）PS30X系列电源模块有多种S7-300电源模块可为编程控制器供电，也可以向需要24V直流的传感器/执行器供电，比如PS305、PS307。PS305电源模块是直流供电，PS307是交流供电。本节以PS307电源模块为例作详细介绍。图2-5是PS307（2A）的模块示意图。PS307电源模块(2A)具有以下显著特性：（1）输出电流2A。（2）输出电压24VDC，防短路和开路保护。（3）连接单相交流系统(输入电压120/230VAC，50/60Hz)。（4）可靠的隔离特性，符合EN60950标准。（5）可用作负载电源。2．电源模块（PS）S7-300可编程控制器的概述

图2-5PS307电源模块的接线图S7-300可编程控制器的概述（2）S7-300的电流消耗量和功率损耗一个实际的S7-300PLC系统，在确定所有的模块后，要选择合适的电源模块。所选定的电源模块的输出功率必须大于CPU模块、所有I/O模块、各种智能模块的总消耗功率之和，有时甚至还要考虑某些执行单元的功率，并且要留有30％左右的余量。在具体产品设计时，应该仔细研究各个模块的功率参数，最后确定电源模块的型号、规格。当同一电源模块既要为主机单元又要为扩展单元供电时，从主机单元到最远一个扩展单元的线路压降必须小于0.25V。S7-300可编程控制器的概述

3．中央处理单元模块（CPU）SIMATICS7-300/400提供了多种不同性能的CPU模块，以满足用户不同的要求。S7-300可编程控制器的概述

S7-300系列PLC有20多种不同型号的CPU，每种CPU都具有不同的性能。如型号中含有“C”的表示紧凑型CPU；型号中含有“PN”的表示支持PROFINET通信；型号中含有“DP”的表示带有9针DP接口；型号中含有“PtP”的表示带有15针PtP接口。S7-300CPU的分类如下。（1）紧凑型CPU:CPU312C,313C,313C-PtP（2）标准型CPU:CPU312,313,314,315（3）户外型CPU：CPU312IFM,314IFM（4）高端CPU:317-2DP和318-2DP（5）故障安全型CPU:CPU315FS7-300可编程控制器的概述CPU314SIEMENSSFBATFDC5VFRCERUNSTOPRUN-PRUNSTOPMRESSIMATICS7-300BatterieMPICPU315-2DPSIEMENSRUN-PRUNSTOPMRESSIMATICS7-300BatterieDPSFBATFDC5VFRCERUNSTOPMPISFDPBUSFS7-300:CPUS7-300CPU的面板

1.旧型号S7-300CPU的面板状态指示灯模式选择开关电池盒编程器接口存储器卡插槽S7-300可编程控制器的概述27（1）模式选择开关S7-300可编程控制器的概述（2）状态指示灯发光二极管LED含义说明SF(红色)系统错误／故障下列事件引起灯亮：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存储器卡故障(只在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冲器中的内容，以确定错误／故障的真正原因BATF(红色)电池故障如果电池有下列情况，则灯亮：①失效；②未装入DC5V(绿色)5VDC电源如果内部的5V直流电源正常，则灯亮FRCE(黄色)保留专用强制功能是点亮RUN（绿色）运行模式CPU启动时以2Hz频率闪烁，运行时常亮STOP（橙色）停止模式CPU没有扫描用户程序时点亮S7-300可编程控制器的概述29（3）各种插槽与接口存储器卡插槽：可插入FEPROM存储器卡，用以保存程序而不必依赖后备电池。MPI接口：编程器接口。DP接口：PROFIBUSDP网络的接口。（4）电池盒可以装入锂电池，在停电时用以保存程序和数据。SFDP灯：红色。DP口故障指示。BUSF灯：红色。PROFIBUS总线故障指示。S7-300可编程控制器的概述2.新型号S7-300CPU的面板S7-300可编程控制器的概述313.与旧面板的区别（1）横向宽度只有旧面板的一半。（2）取消了电池和FEPROM存储器卡，以微存储卡（MMC卡）取而代之。旧型号中没有FEPROM存储器卡CPU仍能运行，而新型号中CPU没有MMC卡因用户程序无处存放而无法运行。由于MMC卡的容量可以很大（64KB~8MB），因此不但可用来存放用户程序，甚至可用来存放整个项目（Project）。（3）模式选择开关只有三个位置：RUN、STOP和MRES。（4）与旧面板上的DP接口一样，在新面板上是否有第二个接口，第二个接口是DP口还是PtP口，取决于CPU的型号。S7-300可编程控制器的概述标准型CPUsCPU312CPU314CPU315-2DPCPU317-2DPCPU318-2紧凑型CPUsCPU312CCPU313CCPU313C-2PtPCPU313C-2DPCPU314C-2PtPCPU314C-2DP故障安全型CPUsCPU315F-2DPCPU317F-2DPS7-300家族标准CPU紧凑型CPUS7-300可编程控制器的概述

S7-300的CPU模块种类有CPU312IFM、CPU313、CPU314、CPU315、CPU315-2DP等。CPU模块除执行用户程序外，还为S7-300背板总线提供5VDC电源，并通过MPI接口与其他中央处理器或编程装置通信。S7-300可编程控制器的概述

S7-400的CPU模块种类有CPU412-1、CPU413-1/413-2DP、CPU414-1/414-2DP、CPU416-1等。S7-400的CPU模块都具有实时时钟功能、测试功能，以及内置两个通信接口等特点。S7-300可编程控制器的概述

4．接口模块（IM）接口模块用于多机架配置时连接主机架（或称中央机架，CR）和扩展机架（ER）。S7-300的接口模块种类有IM360、IM361、IM365等。S7-300可编程控制器的概述

S7-400的接口模块种类有IM460/461-0、IM460/461-1、IM460/461-3、IM460/461-4、IM463-2、IM467/IM467FO等。S7-300可编程控制器的概述

5．信号模块（SM）信号模块是数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块的总称，它们使不同的过程信号电压或电流与PLC内部的信号电平匹配。S7-300可编程控制器的概述

S7-300的信号模块种类有：数字量输入模块SM321和数字量输出模块SM322，数字量输入/输出模块SM323、模拟量输入模块SM331、模拟量输出模块SM332、模拟量输入/输出模块SM334和SM335。S7-300可编程控制器的概述

模拟量输入模块可以输入热电阻、热电偶、4～20mADC和0～10VDC等多种不同类型和不同量程的模拟信号。S7-300可编程控制器的概述

每个信号模块都配有自编码的螺紧型前连接器，外部过程信号可方便地连在信号模块的前连接器上。图2-6S7-300的20针前连接器S7-300可编程控制器的概述

S7-400的信号模块种类有：数字量输入模块SM421和数字量输出模块SM422，模拟量输入模块SM431和模拟量输出模块SM432。S7-300可编程控制器的概述

图2-7数字量直流输入模块1．数字量输入模块S7-300可编程控制器的概述

图2-8数字量交流输入模块S7-300可编程控制器的概述表2-2数字量输入模块SM321的技术特性SM321模块直流16点输入模块直流32点输入模块交流16点输入模块交流8点输入模块输入点数1632168额定负载电压L+24VDC24VDC——负载电压范围20.4V～28.8V20.4V～28.8V——额定输入电压24VDC24VDC120VAC120V/230VAC额定输入电压“1”范围13V～30V13V～30V79V～132V79V～264VS7-300可编程控制器的概述

SM321模块直流16点输入模块直流32点输入模块交流16点输入模块交流8点输入模块额定输入电压“0”范围−3V～5V−3V～5V0～20V0～40V输入电压频率——47Hz～63Hz47Hz～63Hz与背板总线隔离方式光耦光耦光耦光耦输入电流（“1”信号）7mA7.5mA6mA6.5mA/11mA最大允许静态电流15mA15mA1mA2mA续表S7-300可编程控制器的概述续表SM321模块直流16点输入模块直流32点输入模块交流16点输入模块交流8点输入模块典型输入延迟时间1.2mA～4.8mA1.2mA～4.8mA25mA25mA消耗背板总线最大电流25mA25mA16mA29mA消耗L+最大电流1mA———功率损耗3.5mA4W4.1W4.9WS7-300可编程控制器的概述

图2-9数字量继电器输出模块2．数字量输出模块S7-300可编程控制器的概述

图2-10数字量可控硅输出模块S7-300可编程控制器的概述

图2-11数字量晶体管输出模块S7-300可编程控制器的概述

3．模拟量模块生产过程中有大量连续变化的模拟量需要用PLC来测量或控制。S7-300可编程控制器的概述

有的是非电量，如：温度、压力、流量、液位、物体的成分（例如气体中的含氧量）、频率等；有的是强电电量，如：发电动机组的电流、电压、有功功率和无功功率、功率因数等。S7-300可编程控制器的概述52模拟量模板的用途生产过程物理量标准的模拟信号传感器变送器•压力•温度•流量•速度•

pH值•粘性•等±500mV±1V±5V±10V±20mA4...20mA等DACPQW...PQW...:::PQW...模拟量输出模板MR模块ADC结果存储器PIW...PIW...:::PIW...模拟量输入模板CPU::::::LPIW304TPQW320:模拟执行器

物理量......................................S7-300可编程控制器的概述

图2-12模拟输入模块S7-300可编程控制器的概述可编程控制器天津大学李刚54量程卡S7-300可编程控制器的概述

图2-13模拟输出模块（与负载连接）S7-300可编程控制器的概述

6．功能模块（FM）

功能模块主要用于实时性强、存储计数量较大的过程信号处理任务。S7-300可编程控制器的概述

S7-300的功能模块有：计数器模块FM