资源描述：
第2章S7-300PLC系统组成及内部资源,2.1S7-300PLC硬件系统组成,S7-300由多种模块部件组成，包括导轨（Rack）、电源模块（PS）、CPU模块、接口模块（IM）、输入输出模块（SM）、功能模块（FM）、通讯处理器模块（CP）。各种模块能以不同方式组合在一起，从而可使控制系统设计更加灵活，满足不同的应用需求。,图2-1S7-300PLC的基本组成,导轨,系统背版总线,导轨（机架）,S7-300模块,电源模块,后备电池,24VDC连接器,CPU工作模式选择开关,CPU模块,CPU状态及故障指示灯,MMC存储卡,MPI多点接口,信号模块的前连接器,前门,信号模块,2.1.1电源模块,1.PS30X系列电源模块有多种S7-300电源模块可为可编程控制器各模块供电，也可以向需要24V直流的传感器/执行器供电。有4种PS3052A输出电流、PS3072A、PS3075A、PS30710A。（swtichpowersupply）PS305电源模块是直流供电输入电压可以是直流24/48/72/96/110V；PS307是交流供电可以是交流120V/230V。,PS307电源模块面板示意图,PS307（2A）电源模块在非正常工作状态下的反应,表2-1电源模块在非正常工作状态下的反应,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。最好留有30的余量。,1、状态和故障显示CPU上安装有6个LED指示灯，显示运行状态和故障。,2.1.2CPU模块,RS485,,SF（红色）系统出错/故障指示灯。CPU硬件或软件错误时亮。BATF（红色）电池故障指示灯（只有CPU313和314配备）。当电池失效或未装入时，指示灯亮。DC5V（绿色）＋5V电源指示灯。CPU内部的5V电源正常时亮。,FRCE（黄色）强制作业有效指示灯。至少有一个I/O被强制状态时亮。RUN（绿色）运行状态指示灯。CPU处于“RUN”状态时亮；LED在“STARTUP”（重新启动）状态以2Hz频率闪烁；在“HOLD”（单步、断点）状态以0.5Hz频率闪烁。（单步、断点；譬如VC示例）STOP（黄色）停止状态指示灯。CPU处于“STOP”或“HOLD”或“STARTUP”状态时亮；,BUSDF（BF）（红色）带有DP接口的CPU总线出错时，指示灯亮。SFDP（红色）带有DP接口的CPU，DP接口硬件错误时指示灯亮。,2、SIMATIC微存储卡（MMC）MMC是FlashEPROM微存储卡，作装载存储器用于在断电时自动保存用户程序，它的读写直接在CPU内进行，不需要专用的编程器。但格式化时要用西门子的专用编程器。由于CPU31xC没有安装集成的装载存储器，在使用CPU时必须插入MMC。CPU与MMC是分开订货的。,3、CPU中的三大存储器区域,工作存储器,系统存储区,装载存储器保存在MMC中,CPU,,,,具有RAM和ROM的优点,,保存实时的读写数据，掉电失去数据,I/O央像区，,,根据控制要求编写的应用程序，可以由用户修改。,,系统软设备存储区，需要进行断电保护（锂电池），数据才能不丢失。,,（1）装载存储区有的CPU集成了RAM类型的装载存储器，另外用FlashEPROM类型的微型存储卡（MMC）扩展。断电时自动把集成的RAM类型的装载存储器内容永久保存到微型存储卡（MMC）中。有的CPU没有集成装载存储器，用SIMATIC微型存储卡（MMC）作装载存储器。用于保存用户程序（不包括符号表和注释，符号表和注释保存在编程设备中）和系统数据（譬如用了多少模块以及各模块地址、模块参数等），要运行的用户程序被复制到工作存储器中。,（2）工作存储区（高速RAM类型）它用于运行用户程序。集成在CPU中，不能被扩展。工作存储区还包括局域数据堆栈区，用于存放调用程序块（FB、FC）时产生的临时数据。（3）系统存储区（RAM类型）它包括①位存储区M、定时器T和计数器C。②I/O的过程映像区I、Q。集成在CPU中，不能被扩展。,注意系统存储区含有一个较为特殊的存储区叫外设I/O存储区；外设I/O存储区直接通过背板总线访问输入输出模块，不影响I/O映像区。但不能以位为单位访问，只能以字节、字、双字为单位访问。如果不通过I/O映像区，直接采样输入点状态，比如,程序运行到此时立即采样I/O点的状态，MOVE指令为功能框式的传送指令,,,访问模拟量输入输出通道，一定要用这种方法。例如,与模拟量模块组态地址对应。模拟口输入格式的写法，PIW模拟口输出格式的写法，PQW,,,组态“Configuration”，简单的讲，组态就是用应用软件中提供的工具、方法，完成工程中某一具体任务的过程。与硬件生产相对照，组态与组装类似。譬如如要组装一台电脑，事先提供了各种型号的主板、机箱、电源、CPU、显示器、硬盘、光驱等，我们的工作就是用这些部件拼凑成自己需要的电脑。当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间，因为它一般要比硬件中的“部件”更多，而且每个“部件”都很灵活，因为软部件都有内部属性，通过改变属性可以改变其规格（如大小、性状、颜色等）。,4、CPU的运行模式及模式选择开关CPU有四种运行模式①STOP模式CPU模块通电后自动进入STOP模式，在该模式不执行用户程序，可以通过编程软件读出和修改用户程序。②STARTUP模式可以用模式选择开关或编程软件启动，CPU此时进入启动模式，启动模式过后自动进入RUN模式。③RUN模式执行用户程序，刷新输入和输出，处理中断和故障信息服务。④HOLD模式在STARTUP和RUN模式执行程序时遇到调试用的断点，用户程序的执行被挂起（暂停），定时器被冻结。,,运行模式选择开关,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后保持亮后。放开开关，使它自动回到STOP位置，然后又扳回到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，表示复位完成。然后松手，使开关自动回到STOP位置。,5、CPU中的寄存器1．累加器（ACCUx）累加器用于处理字节、字或双字的寄存器。S7-300有两个32位累加器（ACCU1和ACCU2）。处理8位或16位的数据时数据放在累加器的低端（右对齐）。,2．状态字寄存器（16位）,●首次检查位如果/FC位的信号状态为“0”，则表示扫描到一条梯形图网络的开始，扫描到一条梯形图网络的中间时该位为1，扫描到一条是以输出指令（置位线圈、复位线圈、输出线圈）等梯形图网络的结束指令时，该位清0。,/FC位为0,,/FC位为1,,/FC位为1,,/FC位为0,,●状态位（STA）执行位逻辑指令时，用于保存对应位的状态。比如下图当调用I0.0时，I0.0的状态保存在STA中，当调用M0.0时，M0.0的状态会保存在STA中。,●逻辑运算结果位（RLO）用来存储执行位逻辑指令或比较指令的结果。结果为1表示能流通过。比如下图的I0.0的状态既保存在STA中，又保存在RLO中，当调用M0.0时，M0.0的状态保存至STA中，RLO的状态与STA的状态相与，结果又存回RLO位中。,若I0.0为1，则RLO为1,,若I0.0和M0.0都为1，则RLO为1,,●或位（OR）在先逻辑与，后逻辑或的运算中，OR位暂时保存前面的逻辑与的运算结果，以便进行后面的逻辑或运算。执行其它指令时OR位被复位。,,先把与结果存在OR中,,●溢出位（OV）该位为1表示算术指令执行结果超出了允许的正、负范围。,●溢出状态保持位（OS）一旦算数运算指令执行后有溢出，OV位置1时，OS位也同时被置1，即使执行后面的算数运算指令无溢出，OV被清0时，OS仍保持上一次溢出的状态1，用于表明前面的指令执行过程中是否出现过溢出。如果执行了JOS（OS1时跳转）的指令（即对溢出错误进行了相应的处理），OS位被复位。,●条件码1（CC1）和条件码0（CC0）综合起来用于表示算术运算结果、比较指令的执行结果或移位指令的移出位状态。,执行算术运算指令后的CC1和CC0,比如前面浮点数运算的结果已超出浮点数的表示范围，此结果又要参与本次浮点运算，就会出现非法的浮点数。,,执行比较、移位和循环移位、逻辑指令后的CC1和CC0,●二进制结果位（BR）在梯形图的方块指令中，BR位与ENO位有对应关系，用于表明方块指令是否被正确执行。比如下图如果加法指令结果溢出，BR位为0，ENO位也为0；如果加法指令被正确执行，BR位为1，ENO位也为1。,6、介绍几种典型CPU模块（1）CPU313没有集成的数字量和模拟量的输入和输出，另外选择输入输出模块。CPU313，其装载存储器为内置20KB的RAM，可用存储卡扩充装载存储器，最大容量为256KB。内置12KB的RAM作为工作存储器。指令最快执行速度为600ns/位操作。最大扩展128点数字量和32路模拟量。定时器T0T127，计数器C0C63,（2）CPU315没有集成的数字量和模拟量的输入和输出，另外选择输入输出模块。内置80KB的装载存储器RAM类型，可用存储卡扩充装载存储器，最大容量为512KB。内置48KB的工作存储器。指令执行速度最快为300ns/位操作。最大可扩展1024点数字量或128个模拟量通道。定时器T0T127，计数器C0C63,,（3）CPU315-2DP没有集成的数字量和模拟量的输入和输出，另外选择输入输出模块。内置96KB的装载存储器RAM类型，可用存储卡扩充装载存储器，最大容量为512KB。内置64KB的工作存储器。指令执行速度最快为300ns/位操作。最大可扩展2048点数字量或256个模拟量通道。定时器T0T127，计数器C0C63CPU315-2DP具有PROFIBUS-DP主/从接口。,2.1.3SM模块,信号模块（SM）也叫输入/输出模块，分为数字量模块、模拟量模块和特殊模块（仿真模块）。,1.数字量模块S7-300有多种型号的数字量I/O模块供选择。（1）数字量输入模块SM321数字量输入模块有直流输入方式和交流输入方式。数字量输入模块SM321有四种型号模块可供选择，即直流16点输入、直流32点输入、交流16点输入、交流8点输入模块。模块的每个输入点有一个绿色发光二极管显示输入状态，输入开关闭合即有输入电压时，二极管点亮。,32点直流输入模块内部电路,,16点交流输入模块内部电路,（2）数字量输出模块SM322按负载回路使用的电源不同，它可分为直流输出模块、交流输出模块和交直流两用输出模块。按输出开关器件的种类不同，它又可分为晶体管输出方式、可控硅输出方式和继电器触点输出方式。数字量输出模块SM322有多种型号输出模块可供选择，常用模块的有8点晶体管输出、16点晶体管输出、32点晶体管输出、8点可控硅输出、16点可控硅输出、32点可控硅输出、8点继电器输出和16点继电器输出。,,32点数字量晶体管输出模块的内部电路及外部端子接线图,,,1）.直流数字量输出模块DO,,32点数字量晶闸管输出模块的内部电路及外部端子接线图,,,,2）.交流数字量输出模块DO,过载时电子式熔断器断开故障指示灯SF亮,,过载时电子式熔断器断开故障指示灯SF亮,,阻容电路滤除高次谐波,,,,,,,,,,,,,,,,,16点数字量继电器输出模块的内部电路及外部端子接线图,3）.交直流数字量输出模块DO,,,,,,（3）数字量输入输出模块SM323SM323模块有两种类型，一种是8点输入/8点输出，另一种是16点输入/16点输出。,SM323DI16/DO1624VDC/0.5A内部电路及外部端子接线图,（1）模拟量输入模块SM331模拟量输入模块SM331目前有三种规格型号，即8AIl2位模块、2AIl2位模块和8AIl6位模块。,2.模拟量模块,（2）模拟量输出模块SM332模拟量输出模块SM332目前有三种规格型号，即4AOl2位模块、2AO12位模块和4AOl6位模块。,（3）模拟量输入/输出模块SM334模拟量I/O模块SM334有两种规格。一种是有4模入/2模出的模拟量模块，其输入、输出精度为8位。另一种也是有4模入/2模出的模拟量模块，其输入、输出精度为12位。,仿真模块SM374可以仿真16点输入、16点输出或8点输入和8点输出的数字量模块。用螺丝刀改变面板中间开关的位置，即可仿真所需的数字量模块。SM374面板上有16个开关，用于输入状态的设置，还有16个绿色LED，用于指示I/O状态。,3.特殊模块,2.1.4FM模块,功能模块主要用于对实时性和存储容量要求高的控制任务。例如高速计数器模块FM350-1是单通道高速计数器模块，可以检测最高达500kHz的脉冲。例如步进电动机控制模块FM353。例如闭环控制模块FM355有4个闭环控制通道，有自优化温度控制算法和PID算法。,2.1.5CP模块,通讯处理模块，用于PLC之间，PLC与计算机之间，PLC与其它智能设备之间的通讯，减轻CPU处理通讯的负担。比如CP342-5是PROFIBUS-DP通讯处理器，用于把S7-300和PROFIBUS-DP相连接，再与ET200M配合，组成分布式I/O系统。,2.1.6接口模块（IM）,有的CPU（比如CPU312、CPU313等）只能使用一个机架，不能扩展机架。这个机架除电源、CPU、IM模块外最多只能再安装8个扩展模块（包括信号、功能、通信模块）。有的CPU（比如CPU314、CPU315等）处主机架外，最多还可以另外扩展3个机架。一共可以安装32个扩展模块（包括信号、功能、通信模块）。要扩展机架时就要用到IM模块。,1.双机架接口模块IM365IM365发送模块IM365接收模块。,发送模块,,接收模块,,长度1m的368电缆,,发送模块安装在主机架；接收模块安装在扩展机架。扩展机架背板总线5V电源由主机架的CPU提供。,,,2.多机架接口模块IM360用于发送数据IM361用于接收数据,IM360,IM361,IM360,IM361,由外部提供24VDC，模块把24VDC转成5VDC给背板总线供电。,,数字I/O模块每个槽划分为4B等于32个I/O点。模拟I/O模块每个槽划分为16B等于8个模拟量通道，每个模拟量输入通道或输出通道的地址总是一个字地址。,2.2S7-300模块地址的确定,每个机架最多扩展8个模块,例如0机架的第一个信号模块槽4号槽如果放的是16点的数字量输入模块，它的字节地址为IB0和IB1（I0.0～I0.7和I1.0I1.7）。,例如0机架的第一个信号模块槽4号槽如果放的是16点的数字量输出模块，它的字节地址为QB0和QB1（Q0.0～Q0.7和Q1.0Q1.7）。,例如如果0机架的第一个信号模块槽4号槽放的是8通道的模拟量输入模块，那么8个通道的字地址是分别是PIW256、PIW258、PIW260、PIW262、、PIW270。注意与S7-200的AIW0区别。,例如如果0机架的第一个信号模块槽4号槽放的是8通道的模拟量输出模块，那么8个通道的字地址是分别是PQW256、PQW258、PQW260、PQW262、、PQW270。注意与S7-200的AQW0区别。,1.1.7PLC的工作过程,PLC的工作过程一般可分为三个主要阶段输入采样阶段，程序执行阶段和输出刷新阶段。如图1-9所示。,图1-9PLC的工作过程,1.1.8安装和更换模块,1、安装顺序①电源模块②CPU模块③信号模块、接口模块、输入输出模块、功能模块、通讯模块。,图1-12S7-300模块安装顺序,,,,2、安装方法,
展开阅读全文
