第一章S7-300PLC硬件和安装.ppt
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1、第一章第一章 S7-300PLC系统结构系统结构n nSIMATIC S7-300SIMATIC S7-300是一种通用型的是一种通用型的PLCPLC,能适合自能适合自动化工程中的各种应用场合,尤其是在生产制动化工程中的各种应用场合,尤其是在生产制造工程中的应用。模块化、无风扇结构、易于造工程中的应用。模块化、无风扇结构、易于实现分布式的配置以及易于掌握等特点,使得实现分布式的配置以及易于掌握等特点,使得S7-300S7-300在各种工业领域中实施各种控制任务时,在各种工业领域中实施各种控制任务时,成为一种既经济又切合实际的解决方案。本章成为一种既经济又切合实际的解决方案。本章详细介绍各模块结
2、构和安装规范。详细介绍各模块结构和安装规范。n n1.1 S7-300PLC1.1 S7-300PLC硬件简介硬件简介 n n1.2 S7-300PLC1.2 S7-300PLC电气安装规范电气安装规范1.1 S7-300PLC1.1 S7-300PLC硬件简介硬件简介硬件简介硬件简介n nS7-300S7-300由多种模块部件组成,包括导轨(由多种模块部件组成,包括导轨(RackRack)、)、电源模块(电源模块(PSPS)、)、CPUCPU模块、接口模块(模块、接口模块(IMIM)、)、输输入输出模块(入输出模块(SMSM),功能模块功能模块功能模块功能模块(FM)(FM)等等等等。各种模
3、块能。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。加灵活,满足不同的应用需求。它通过它通过它通过它通过MPIMPI网的接口网的接口网的接口网的接口直接与编程器直接与编程器直接与编程器直接与编程器PGPG、操作员面板、操作员面板、操作员面板、操作员面板OPOP和其它和其它和其它和其它S7 PLCS7 PLC相连。相连。相连。相连。图1-1 S7-300 PLC的基本结构图图 S7-300系列系列PLC系统构成框图系统构成框图S7-300S7-300是模块化的组合结构,根据应用对象的不同,可选是模块化的组合结构,根据
4、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在同一机架(导轨导轨)或多个机架上。与或多个机架上。与CPU312 IFMCPU312 IFM和和CPU313CPU313配套的模块只能安装在一个机架上。除了电源配套的模块只能安装在一个机架上。除了电源模块、模块、CPUCPU模块和接口模块外,一个机架上最多只能再模块和接口模块外,一个机架上最多只能再安装安装8 8个信号模块或功能模块。个信号模块或功能模块。CPU314/315/315-2DPCPU314/315/315-2DP最多可扩展最多可扩展4 4个机架,个机架,
5、IM360/IM361IM360/IM361接口模块将接口模块将S7-300S7-300背板总线从一个机架连背板总线从一个机架连接到下一个机架,如图所示。接到下一个机架,如图所示。S7-300S7-300的扩展能力的扩展能力的扩展能力的扩展能力S7-300机架和槽位图根据机架上模块的类型,地址可以为输入根据机架上模块的类型,地址可以为输入(I)(I)或或输出输出(O)(O)。数字数字I/OI/O模块每个槽划分为模块每个槽划分为4 B(4 B(等于等于3232个个I/OI/O点点)。模拟。模拟I/OI/O模块每个槽划分为模块每个槽划分为16 B16 B(等于等于8 8个模拟量通道个模拟量通道),
6、每个模拟量输入通道,每个模拟量输入通道或输出通道的地址总是一个字地址。表为或输出通道的地址总是一个字地址。表为S7-S7-300300信号模板的起始地址。信号模板的起始地址。S7-300S7-300模块地址的确定模块地址的确定模块地址的确定模块地址的确定S7-300信号模板的起始地址信号模板的起始地址 0 0机架的第一个信号模块槽机架的第一个信号模块槽机架的第一个信号模块槽机架的第一个信号模块槽(4(4号槽号槽号槽号槽)的地址为的地址为的地址为的地址为0.00.03.73.7,一,一,一,一个个个个1616点的输入模块只占用地址点的输入模块只占用地址点的输入模块只占用地址点的输入模块只占用地址
7、0.00.01.71.7,地址,地址,地址,地址2.02.03.73.7未用。未用。未用。未用。数字量模块中的输入点和输出点的地址由字节部分和位部数字量模块中的输入点和输出点的地址由字节部分和位部数字量模块中的输入点和输出点的地址由字节部分和位部数字量模块中的输入点和输出点的地址由字节部分和位部分组成。例如:分组成。例如:分组成。例如:分组成。例如:I 1.4 输入 字节地址 位地址 一、一、一、一、电源模块电源模块电源模块电源模块n n 电源模块是构成电源模块是构成电源模块是构成电源模块是构成PLCPLC控制系统的重要组成部分,针对不同控制系统的重要组成部分,针对不同控制系统的重要组成部分,
8、针对不同控制系统的重要组成部分,针对不同系列的系列的系列的系列的CPUCPU,西门子有匹配的电源模块与之对应,用于对西门子有匹配的电源模块与之对应,用于对西门子有匹配的电源模块与之对应,用于对西门子有匹配的电源模块与之对应,用于对PLCPLC内部电路和外部负载供电。内部电路和外部负载供电。内部电路和外部负载供电。内部电路和外部负载供电。n n1.PS 30X1.PS 30X系列电源模块系列电源模块系列电源模块系列电源模块n n 有多种有多种有多种有多种S7-300S7-300电源模块可为编程控制器供电,也可以向需电源模块可为编程控制器供电,也可以向需电源模块可为编程控制器供电,也可以向需电源模
9、块可为编程控制器供电,也可以向需要要要要24V24V直流的传感器直流的传感器直流的传感器直流的传感器/执行器供电,比如执行器供电,比如执行器供电,比如执行器供电,比如PS305PS305、PS307PS307。PS PS 305305电源模块是直流供电,电源模块是直流供电,电源模块是直流供电,电源模块是直流供电,PS 307PS 307是交流供电。本节以是交流供电。本节以是交流供电。本节以是交流供电。本节以PS PS 307307电源模块为例作详细介绍。图电源模块为例作详细介绍。图电源模块为例作详细介绍。图电源模块为例作详细介绍。图1-21-2是是是是PS 307PS 307(2A2A)的模块
10、的模块的模块的模块示意图。示意图。示意图。示意图。n n PS 307PS 307电源模块电源模块电源模块电源模块(2A)(2A)具有以下显著特性:具有以下显著特性:具有以下显著特性:具有以下显著特性:n n(1 1)输出电流)输出电流)输出电流)输出电流2A2A。n n(2 2)输出电压输出电压输出电压输出电压24VDC24VDC,防短路和开路保护。防短路和开路保护。防短路和开路保护。防短路和开路保护。n n(3 3)连接单相交流系统)连接单相交流系统)连接单相交流系统)连接单相交流系统 (输入电压输入电压输入电压输入电压120/230V AC120/230V AC,50/60Hz)50/6
11、0Hz)。n n(4 4)可靠的隔离特性,符合可靠的隔离特性,符合可靠的隔离特性,符合可靠的隔离特性,符合EN 60950EN 60950标准。标准。标准。标准。n n(5 5)可用作负载电源。)可用作负载电源。)可用作负载电源。)可用作负载电源。图1-2 PS 307电源模块 n n电源模块在非正常工作状态下的反应,可参考表电源模块在非正常工作状态下的反应,可参考表1-11-1。如果则24V直流指示灯输出电流过载I3.9A电压跌落,电压自动恢复闪烁3AI=3.9A(稳态)电压下降,缩短使用寿命输出短路输出电压0V;短路故障排除后,电压自动恢复暗在一次侧过电压可能彻底毁坏在一次侧欠电压自动切断
12、;欠电压排除后,电压自动恢复暗表表1-1 电源模块在非正常工作状态下的反应电源模块在非正常工作状态下的反应n n一个实际的一个实际的一个实际的一个实际的S7-300 PLCS7-300 PLC系统,在确定所有的模块系统,在确定所有的模块系统,在确定所有的模块系统,在确定所有的模块后,要选择合适的电源模块。所选定的电源模块后,要选择合适的电源模块。所选定的电源模块后,要选择合适的电源模块。所选定的电源模块后,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的输出功率必须大于的输出功率必须大于的输出功率必须大于CPUCPU模块、所有模块、所有模块、所有模块、所有I/OI/O模块、模块、模块
13、、模块、各种智能模块的总消耗功率之和,有时甚至还要各种智能模块的总消耗功率之和,有时甚至还要各种智能模块的总消耗功率之和,有时甚至还要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,并且要留有考虑某些执行单元的功率,并且要留有考虑某些执行单元的功率,并且要留有考虑某些执行单元的功率,并且要留有3030左右左右左右左右的余量。在具体产品设计时,应该仔细研究各个的余量。在具体产品设计时,应该仔细研究各个的余量。在具体产品设计时,应该仔细研究各个的余量。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、规模块的功率参数,最后确定电源模块的型号、规模块的功率参
14、数,最后确定电源模块的型号、规模块的功率参数,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格。当同一电源模块既要为主机单元又要为扩展格。当同一电源模块既要为主机单元又要为扩展格。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单元供电时,从主机单元到最远一个扩展单元的单元供电时,从主机单元到最远一个扩展单元的单元供电时,从主机单元到最远一个扩展单元的线路压降必须小于线路压降必须小于线路压降必须小于线路压降必须小于0.25 V0.25 V。n n2.S7-3002.S7-300的电流消耗量和功率损耗的电流消耗量和功率损耗的电流消耗量和功率损
15、耗的电流消耗量和功率损耗二、二、二、二、CPUCPU模块模块模块模块n nCPUCPU是是是是PLCPLC系统的运算控制核心。它根据系统程序的要求系统的运算控制核心。它根据系统程序的要求系统的运算控制核心。它根据系统程序的要求系统的运算控制核心。它根据系统程序的要求完成以下任务:接收并存储用户程序和数据,接收现场输完成以下任务:接收并存储用户程序和数据,接收现场输完成以下任务:接收并存储用户程序和数据,接收现场输完成以下任务:接收并存储用户程序和数据,接收现场输入设备的状态和数据,诊断入设备的状态和数据,诊断入设备的状态和数据,诊断入设备的状态和数据,诊断PLCPLC内部电路工作状态和编程内部
16、电路工作状态和编程内部电路工作状态和编程内部电路工作状态和编程过程中的语法错误,完成用户程序规定的运算任务,更新过程中的语法错误,完成用户程序规定的运算任务,更新过程中的语法错误,完成用户程序规定的运算任务,更新过程中的语法错误,完成用户程序规定的运算任务,更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容,实现输出控有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容,实现输出控有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容,实现输出控有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容,实现输出控制或数据通信等功能。制或数据通信等功能。制或数据通信等功能。制或数据通信等功能。n nS7-300 CPUS7-300 CPU有有有有20
17、20种不同型号,各种种不同型号,各种种不同型号,各种种不同型号,各种CPUCPU按性能等级划分,按性能等级划分,按性能等级划分,按性能等级划分,可以涵盖各种应用范围。可以涵盖各种应用范围。可以涵盖各种应用范围。可以涵盖各种应用范围。S7-300S7-300的各款的各款的各款的各款CPUCPU都有非常详尽都有非常详尽都有非常详尽都有非常详尽的性能数据表(具体参数可查阅相关资料),其中最值得的性能数据表(具体参数可查阅相关资料),其中最值得的性能数据表(具体参数可查阅相关资料),其中最值得的性能数据表(具体参数可查阅相关资料),其中最值得关注的关注的关注的关注的CPUCPU性能有以下五方面:性能有
18、以下五方面:性能有以下五方面:性能有以下五方面:n nI/OI/O扩展能力扩展能力扩展能力扩展能力n n指令执行速度指令执行速度指令执行速度指令执行速度n n工作内存容量工作内存容量工作内存容量工作内存容量n n通讯能力通讯能力通讯能力通讯能力n nCPUCPU上的集成功能上的集成功能上的集成功能上的集成功能n n1.1.操作员控制和显示单元操作员控制和显示单元操作员控制和显示单元操作员控制和显示单元n n图图1-31-3所示为所示为CPU 31xCCPU 31xC的控制和显示单元。的控制和显示单元。n n图图1-41-4所示为所示为CPU 31xCCPU 31xC打开前面板后的集成数字和模拟
19、打开前面板后的集成数字和模拟I/OI/O。n n(1 1)状态和故障显示状态和故障显示n nCPUCPU上安装有上安装有6 6个个LEDLED指示灯,显示运行状态和故障。表指示灯,显示运行状态和故障。表1-1-2 2列出了用于状态和故障显示的发光二极管的含义。列出了用于状态和故障显示的发光二极管的含义。图图1-3 CPU 31xC的面板的面板注:注:模拟量输入和模拟量输出;:模拟量输入和模拟量输出;:8个数字量输入;个数字量输入;8个数个数字量输出。字量输出。图图1-4 CPU 31xC的集成数字量的集成数字量I/O模块模块发光二极管LED含 义说 明SF(红色)系统错误故障下列事件引起灯亮:
20、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)电池故障或电源接通时无后备电池(只用于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,只在CPU313和314上有)电池故障如果电池有下列情况,则灯亮:失效;未装入DC 5 V(绿色)用于CPU和S7-300的5 V DC电源如果内部的5 V直流电源正常,则灯亮FRCE(黄色)保留专用表表1-2 用于状态和故障显示用于状态和故障显示LED的含义的含义n n(2 2)操作模式选择开关)操作模式选择开关n n可使
21、用模式选择开关设置当前的可使用模式选择开关设置当前的CPUCPU运行模式。开关有运行模式。开关有4 4个个位置,其含义如表位置,其含义如表1-31-3所列。所列。位置含义说明RUN-P(部分CPU)运行-编程模式CPU不仅执行用户程序,在运行时还可以通过编程软件读出和修改用户程序,以及改变运行方式RUN运行模式CPU执行用户程序,可以通过编程软件读出用户程序,但是不能修改用户程序STOP停止模式CPU不执行用户程序,通过编程软件可以读出和修改用户程序MRES存储器复位模式MERES位置不能保持,在这个位置松手时开关将自动返回STOP位置。将模式选择开关从STOP状态扳到MRES位置,可以复位存
22、储器,使CPU回到初始状态。工作存储器、装载存储器中的用户程序和地址区被清除,全部存储器位、定时器、计数器和数据块均被删除,即复位为零,包括有保持功能的数据。系统参数、CPU和模块的参数被恢复为默认设置,MPI的参数被保留。如果有存储器卡,CPU在复位后将它里面的用户程序和系统参数复制到工作存储器区表1-3模式选择开关的位置含义n n(3 3)SIMATICSIMATIC微存储卡(微存储卡(MMCMMC)插槽插槽n nFlash EPROMFlash EPROM微存储卡用于在断电时保存用户程序和某些微存储卡用于在断电时保存用户程序和某些数据,它可以扩展数据,它可以扩展CPUCPU的存储器容量,
23、也可以将有些的存储器容量,也可以将有些CPUCPU的操作系统包括在的操作系统包括在MMCMMC中,这对于操作系统的升级是非中,这对于操作系统的升级是非常方便的。常方便的。MMCMMC用作装载存储器或便携式保存媒体,它用作装载存储器或便携式保存媒体,它的读写直接在的读写直接在CPUCPU内进行,不需要专用的编程器。由于内进行,不需要专用的编程器。由于CPU 31xCCPU 31xC没有安装集成的装载存储器,在使用没有安装集成的装载存储器,在使用CPUCPU时必须时必须插入插入MMCMMC。CPUCPU与与MMCMMC是分开订货的。如图是分开订货的。如图1-51-5。图图1-5 MMC卡卡 n n
24、如果在写访问过程中拆下如果在写访问过程中拆下SIMATICSIMATIC微存储器卡,微存储器卡,卡中的数据会被破坏。在这种情况下,必须将卡中的数据会被破坏。在这种情况下,必须将MMCMMC插入插入CPUCPU中并删除它,或在中并删除它,或在CPUCPU中格式化存中格式化存储卡。只有在断电状态或储卡。只有在断电状态或CPUCPU处于处于“STOP”STOP”状态状态时,才能取下存储卡。时,才能取下存储卡。n n2.2.存储器区域存储器区域存储器区域存储器区域n nPLCPLC的系统程序相当于个人计算机的操作系统,它使的系统程序相当于个人计算机的操作系统,它使PLCPLC具有基本的智能,能够完成具
25、有基本的智能,能够完成PLCPLC设计者规定的各种工作。设计者规定的各种工作。系统程序由系统程序由PLCPLC生产厂家设计并固化在生产厂家设计并固化在ROMROM中,用户不能中,用户不能读取。用户程序由用户设计,它使读取。用户程序由用户设计,它使PLCPLC能完成用户要求的能完成用户要求的特定功能。用户程序存储器的容量以字节为单位,不同的特定功能。用户程序存储器的容量以字节为单位,不同的程序对应不同的存储区域。程序对应不同的存储区域。n nCPUCPU存储器可以分为三个区域,如图存储器可以分为三个区域,如图1-61-6。CPU装载存储器(保存在MMC中)工作存储器系统存储区工作存储器系统存储区
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