【电气与自动化】 S7-300PLC硬件和安装.ppt
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1、第一篇第一篇 基基 础础 篇篇n nPLC(programmable logical controller)PLC(programmable logical controller)中文名称可编程控制器,中文名称可编程控制器,今天今天PLCPLC其应用已经十分的广泛,在工业领域已经是家喻户其应用已经十分的广泛,在工业领域已经是家喻户晓,晓,PLCPLC的厂家、型号和规格同样也层出不穷。对于有志于的厂家、型号和规格同样也层出不穷。对于有志于PLCPLC应用的人员来说如何面对眼花缭乱的产品,是一个大的应用的人员来说如何面对眼花缭乱的产品,是一个大的挑战。如何面对挑战呢,首先选择一个典型的应用广泛的挑
2、战。如何面对挑战呢,首先选择一个典型的应用广泛的PLCPLC作为学习、研究的对象,本书选择西门子作为学习、研究的对象,本书选择西门子S7-300S7-300系列系列PLCPLC作为对象。其次,了解和学习作为对象。其次,了解和学习PLCPLC的根底知识,最后,的根底知识,最后,掌握综合应用掌握综合应用PLCPLC解决实际问题的技术和能力。如果遇到其解决实际问题的技术和能力。如果遇到其它它plcplc就可以举一反三了。就可以举一反三了。n n本篇包括前三章,第一章本篇包括前三章,第一章 S7-300PLC S7-300PLC硬件和安装、第二章硬件和安装、第二章 step 7step 7软件安装和使
3、用、第三章软件安装和使用、第三章 STEP7 STEP7编程。主要介绍了编程。主要介绍了 S7-S7-300PLC300PLC的根底知识和根本操作标准和方法,包括硬件的安装的根底知识和根本操作标准和方法,包括硬件的安装和选型标准,包括和选型标准,包括setp7setp7软件的安装和使用的根本方法,包括软件的安装和使用的根本方法,包括各种常用的指令的使用的方法。这局部内容是应用的根底,各种常用的指令的使用的方法。这局部内容是应用的根底,反映了反映了S7-300PLCS7-300PLC区别于其他不同类型区别于其他不同类型PLCPLC的主要特性。本的主要特性。本篇更多的是一些知识性、标准性的内容,强
4、调的是记忆、操篇更多的是一些知识性、标准性的内容,强调的是记忆、操作标准和方法。作标准和方法。第一章第一章 S7-300PLC硬件和安装硬件和安装n nSIMATIC S7-300SIMATIC S7-300是一种通用型的是一种通用型的PLCPLC,能适合自动化工,能适合自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。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、易于实现分布式的配置以及易于模块化、无风扇结构、易于实现分布式的配置以及易于掌握等特点,使得掌握等特点,使得S7-300S7-300在各种工业领域中实施各种控在各种工业领域中实施各种控制任务时,成为一
5、种既经济又切合实际的解决方案。本制任务时,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构和安装标准。章详细介绍各模块结构和安装标准。n n1.1 S7-300PLC1.1 S7-300PLC硬件简介硬件简介 n n1.2 S7-300PLC1.2 S7-300PLC电气安装标准电气安装标准n n1.3 1.3 实训一:安装一个典型的实训一:安装一个典型的S7-300PLCS7-300PLC硬件系统硬件系统1.1 S7-300PLC硬件简介硬件简介n nS7-300S7-300见图见图1-11-1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
6、模块PSPS、CPUCPU模块、接口模块模块、接口模块IMIM、输入、输入输出模块输出模块SMSM。各种模块能以不同方式组合在一起,。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。从而可使控制系统设计更加灵活,满足不同的应用需求。图1-1 S7-300 PLC的根本结构1.1.1 1.1.1 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PLCPLC控制系统的重要组成局部,针对不同控制系统的重要组成局部,针对不同系列的系列的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PLCPLC内部电路和
7、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n n 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,也可以向需要要24V24V直流的传感器直流的传感器/执行器供电,比方执行器供电,比方PS305PS305、PS307PS307。PS PS 305305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1-21-2是是PS 307PS 3072A2A的模块的模块示
8、意图。示意图。n n PS 307 PS 307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:n n1 1输出电流输出电流2A2A。n n2 2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。n n3 3连接单相交流系统连接单相交流系统(输入电压输入电压120/230V AC120/230V AC,50/60Hz)50/60Hz)。n n4 4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。n n5 5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响,可参
9、考表电源模块在非正常工作状态下的反响,可参考表1-11-1。如果如果则则24V24V直流指示直流指示灯灯输输出出电电流流过过载载I I3.9A3.9A电压电压跌落,跌落,电压电压自自动动恢复恢复闪烁闪烁3A3AI I=3.9A=3.9A(稳态稳态)电压电压下降,下降,缩缩短使用短使用寿命寿命输输出短路出短路输输出出电压电压0V0V;短路故;短路故障排除后,障排除后,电压电压自自动动恢复恢复暗暗在一次在一次侧过电压侧过电压可能可能彻彻底底毁毁坏坏在一次在一次侧侧欠欠电压电压自自动动切断;切断;欠欠电压电压排排除后,除后,电电压压自自动动恢恢复复暗暗表表1-1 电源模块在非正常工作状态下的反响电源
10、模块在非正常工作状态下的反响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耗的电流消耗量和功率损耗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,在确定所有的模块后,要选系统,在确定所有的模块后,要选系统,在确定所有的模块后,要选系统,在确定所有的模块后,要选择适宜的电源模块。所选定的电源模块的输出功率必须大择适宜的电源模块。所选定的电源模块的输出功率必须大择适宜的电源模块。所选定的电源模块的输出功率必须大择适宜的电源模块。所选定的电源模块的输出功率必须大于于于于CPUCPU模块、所有模块、所有
11、模块、所有模块、所有I/OI/O模块、各种智能模块的总消耗功率模块、各种智能模块的总消耗功率模块、各种智能模块的总消耗功率模块、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,并且要留之和,有时甚至还要考虑某些执行单元的功率,并且要留之和,有时甚至还要考虑某些执行单元的功率,并且要留之和,有时甚至还要考虑某些执行单元的功率,并且要留有有有有3030左右的余量。在具体产品设计时,应该仔细研究各左右的余量。在具体产品设计时,应该仔细研究各左右的余量。在具体产品设计时,应该仔细研究各左右的余量。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。当个模块
12、的功率参数,最后确定电源模块的型号、规格。当个模块的功率参数,最后确定电源模块的型号、规格。当个模块的功率参数,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,从同一电源模块既要为主机单元又要为扩展单元供电时,从同一电源模块既要为主机单元又要为扩展单元供电时,从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主机单元到最远一个扩展单元的线路压降必须小于主机单元到最远一个扩展单元的线路压降必须小于主机单元到最远一个扩展单元的线路压降必须小于0.25 V0.25 V。1.1.2 CPU1.1.2 CPU模块模块模块模块n
13、 nCPUCPU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PLCPLC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,更新有关标志位的状态和输出状态存放器的内容,实现输出控有关标志位的状态和输出状态存放器的内容,实现输出控制或数据通信等功能。制或数据通信等功能。n nS7-300 CPUS7-300 CP
14、U有有2020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,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CPUCPU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,其中最值得关注的关注的CPUCPU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n n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n n通讯能力通讯能力n nCPUCPU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
15、和显示单元n n图图图图1-31-3所示为所示为所示为所示为CPU 31xCCPU 31xC的控制和显示单元。的控制和显示单元。的控制和显示单元。的控制和显示单元。n n图图图图1-41-4所示为所示为所示为所示为CPU 31xCCPU 31xC翻开前面板后的集成数字和模拟翻开前面板后的集成数字和模拟翻开前面板后的集成数字和模拟翻开前面板后的集成数字和模拟I/OI/O。n n1 1状态和故障显示状态和故障显示状态和故障显示状态和故障显示n nCPUCPU上安装有上安装有上安装有上安装有6 6个个个个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。表指示灯,显示运行状态和故
16、障。表指示灯,显示运行状态和故障。表1-21-2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。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模块模块发发光二极管光二极管LEDLED含含 义义说说 明明SF(SF(红红色色)系系统错误统错误故障故障下列事件引起灯亮:下列事件引起灯亮:硬件故障硬件故障
17、固件出固件出错错编编程出程出错错参数参数设设置出置出错错算算术术运算出运算出错错定定时时器出器出错错存存储储器卡故障器卡故障(只在只在CPU313CPU313和和314314上上)电电池故障或池故障或电电源接通源接通时时无后无后备电备电池池(只用于只用于CPU313CPU313和和314314上上)输输入入输输出的故障或出的故障或错误错误(只只对对外部外部I/O)I/O)用用编编程装置程装置读读出出诊诊断断缓缓冲器中的内容,以确定冲器中的内容,以确定错误错误故障故障的真正原因的真正原因BATF(BATF(红红色,只在色,只在CPU313CPU313和和314314上有上有)电电池故障池故障如果
18、如果电电池有下列情况,池有下列情况,则则灯亮:灯亮:失效;失效;未装入未装入DC 5 V(DC 5 V(绿绿色色)用于用于CPUCPU和和S7S7-300300的的5 V DC5 V DC电电源源如果内部的如果内部的5 V5 V直流直流电电源正常,源正常,则则灯亮灯亮FRCE(FRCE(黄色黄色)保留保留专专用用表表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 n2 2CPUCPU的运行模式的运行模式n nCPUCPU有四种操作模式:有四种操作模式:STOPSTOP停机、停机、STARTUPSTARTUP启动启动、RUNRUN运行和运行和HOLDHOLD保持。在所有的模式中
19、,保持。在所有的模式中,都可以通过都可以通过MPIMPI接口与其他设备通信。接口与其他设备通信。n nSTOPSTOP模式:模式:CPUCPU模块通电后自动进入模块通电后自动进入STOPSTOP模式,在该模式,在该模式不执行用户程序,可以接收全局数据和检查系统。模式不执行用户程序,可以接收全局数据和检查系统。n nSTARTUPSTARTUP模式:可以用模式选择开关或编程软件启动模式:可以用模式选择开关或编程软件启动CPUCPU。如果模式选择开关在。如果模式选择开关在RUNRUN或或RUN-PRUN-P位置,通电时自位置,通电时自动进入启动模式。动进入启动模式。n nRUNRUN模式:执行用户
20、程序,刷新输入和输出,处理中断模式:执行用户程序,刷新输入和输出,处理中断和故障信息效劳。和故障信息效劳。n nHOLDHOLD模式:在模式:在STARTUPSTARTUP和和RUNRUN模式执行程序时遇到调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,定时器被试用的断点,用户程序的执行被挂起暂停,定时器被冻结。冻结。n n3 3操作模式选择开关操作模式选择开关n n可使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。位置位置含含义义说说明明RUN-PRUN-P(部分(
21、部分CPUCPU)运行运行-编编程模式程模式CPUCPU不不仅执仅执行用行用户户程序,在运行程序,在运行时还时还可以通可以通过编过编程程软软件件读读出和修改出和修改用用户户程序,以及改程序,以及改变变运行方式运行方式RUNRUN运行模式运行模式CPUCPU执执行用行用户户程序,可以通程序,可以通过编过编程程软软件件读读出用出用户户程序,但是不能修程序,但是不能修改用改用户户程序程序STOPSTOP停止模式停止模式CPUCPU不不执执行用行用户户程序,通程序,通过编过编程程软软件可以件可以读读出和修改用出和修改用户户程序程序MRESMRES存存储储器复位模器复位模式式MERESMERES位置不能
22、保持,在位置不能保持,在这这个位置松手个位置松手时时开关将自开关将自动动返回返回STOPSTOP位位置。将模式置。将模式选择选择开关从开关从STOPSTOP状状态态扳到扳到MRESMRES位置,可以复位存位置,可以复位存储储器,使器,使CPUCPU回到初始状回到初始状态态。工作存。工作存储储器、装器、装载载存存储储器中的用器中的用户户程序和地址区被清除,全部存程序和地址区被清除,全部存储储器位、定器位、定时时器、器、计计数器和数数器和数据据块块均被均被删删除,即复位除,即复位为为零,包括有保持功能的数据。系零,包括有保持功能的数据。系统统参参数、数、CPUCPU和模和模块块的参数被恢复的参数被
23、恢复为为默默认设认设置,置,MPIMPI的参数被保留。的参数被保留。如果有存如果有存储储器卡,器卡,CPUCPU在复位后将它里面的用在复位后将它里面的用户户程序和系程序和系统统参参数复制到工作存数复制到工作存储储器区器区表1-3模式选择开关的位置含义n n4 4SIMATICSIMATIC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,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MMCM
24、MC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
25、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具有根本的智能,能够完成具有根本的
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