西门子-培训课件S7-300

培训类别（高技能培训）S7-300PLC及应用M要求：自动传输、灌装、计数课题一、PLC的基础理论问题二、PLC的选用原则问题三、S7-300概述问题四、S7-300的CPU模块问题一、PLC的基本概念问题五、S7-300安装问题三、S7-300概述S7-300是德国西门子公司生产的可编程序控制器(PLC)系列产品之一。其模块化结构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好，使其在广泛的工业控制领域中，成为一种既经济又切合实际的解决方案。一、特性•针对低性能要求的模块化中小控制系统•可配不同档次的CPU•可选择不同类型的扩展模块•可以扩展多达32个模块•模块内集成背板总线•网络连接-多点接口(MPI),-PROFIBUS或-工业以太网•通过编程器PG访问所有的模块•无插槽限制•借助于“HWConfig”工具可以进行组态和设置参数二、特点•循环周期短、处理速度高•指令集功能强大（包含350多条指令），可用于复杂功能•产品设计紧凑，可用于空间有限的场合•模块化结构，设计更加灵活•有不同性能档次的CPU模块可供选用•功能模块和I/O模块可选择•有可在露天恶劣条件下使用的模块类型三、编程工具使用STEP7软件对S7-300进行编程。STEP7包含了自动化项目从项目的启动、实施到测试以及服务每一个阶段所需的全部功能。STEP7中的编程语言1、顺序功能图2、梯形图3、语句表4、功能块图5、结构文本四、安装一个S7系统的步骤S7－300PLC1、导轨（Rail）S7-300的模块机架（起物理支撑作用，无背板总线）2、电源模块（PS）将市电电压（AC120/230V）转换为DC24V，为CPU和24V直流负载电路（信号模块、传感器、执行器等）提供直流电源。输出电流有2A、5A、10A三种●正常：绿色LED灯亮●过载：绿色LED灯闪●短路：绿色LED灯暗（电压跌落，短路消失后自动恢复）●电压波动范围：5%六、S7－300系统的组成部件PS307电源模块PS307是西门子公司为S7-300专配的24VDC电源。PS307系列模块除输出额定电流不同外(有2A、5A、10A三种)，其工作原理和各种参数都相同。PS307可安装在S7-300的专用导轨上，除了给S7-300CPU供电外，也可给I/O模块提供负载电源。3、CPU模块各种CPU有不同的性能，例如有的CPU集成有数字量和模拟量输入/输出点，有的CPU集成有PROFIBUS－DP等通信接口。CPU前面板上有状态故障指示灯、模式开关、24V电源端子、电池盒与存储器模块盒（有的CPU没有）。4、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内部的信号相匹配。•数字量输入模块：SM321系列，24VDC，120/230VAC•数字量输出模块：SM322系列，继电器型，晶体管型，可控硅型•模拟量输入模块：SM331系列，电压，电流，电阻，热电偶•模拟量输出模块：SM332系列，电压，电流功能使不同级的过程信号电平和S7-300的内部信号电平相匹配5、功能模块(FM)功能模块主要用于对时间要求苛刻、存储器容量要求较大的过程信号处理任务。-计数：计数器模块-定位：快速/慢速进给驱动位置控制模块、电子凸轮控制器模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块等-闭环控制：闭环控制模块-工业标识系统：接口模块、称重模块、位置输入模块、超声波位置解码器等。6、接口模块(IM)接口模块用于多机架配置时连接主机架（CR）和扩展机架（ER）。S7－300通过分布式的主机架和3个扩展机架，最多可以配置32个信号模块、功能模块和通信处理器。连接：IMS360发送、IMR361接收；对于双层组态，常用硬连线的IM365接口模块距离：采用IM365、两层机架，电缆最大长度可达1米；采用IM360/361、多层机架，机架之间电缆最大长度10米7、通讯处理器(CP)扩展中央处理单元的通讯任务，提供以下的连网能力：-点到点连接-PROFIBUS-工业以太网8、附件总线连接器和前连接器七、S7－300的系统结构S7－300采用紧凑的、无槽位限制的模块结构，电源模块（PS）、CPU、信号模块（SM）、功能模块（FM）、接口模块（IM）和通信处理器（CP）都安装在导轨上。导轨是一种专用的金属机架，只需将模块钩在DIN标准的安装导轨上，然后用螺栓锁紧就可以了。有多种不同长度规格的导轨供用户选择。电源模块总是安装在机架的最左边，CPU模块紧靠电源模块。如果有接口模块，它放在CPU模块的右侧。S7－300用背板总线将除电源模块之外的各个模块连接起来。背板总线集成在模块上，模块通过U形总线连接器相连，每个模块都有一个总线连接器，后者插在各模块的背后。安装时先将总线连接器插在CPU模块上，并固定在导轨上，然后依次装入各个模块。S7－300的系统结构外部接线接在信号模块和功能模块的前连接器的端子上，前连接器用插接的方式安装在模块前门后面的凹槽中，前连接器与模块是分开订货的。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。问题四、S7-300的CPU模块S7－300有20种不同型号的CPU，分别适用于不同等级的控制要求。有的CPU集成了数字量I/O，有的同时集成了数字量I/O和模拟量I/O。CPU模块面板上有状态和故障指示灯LED、模式选择开关和通信接口。大多数CPU还有后备电池盒，存储器插槽可以插入多达数兆字节的FlashEPROM微存储器卡（简称MMC卡），用于掉电后程序和数据的保存。一、状态和故障显示LEDSF（红色）：系统错误、编程错误或从有诊断功能模板来的故障。BF（或BATF红色）：电池故障，电池电压低或没有电池时亮。DC5V（绿色）：CPU和S7－300总线的5V电源电压正常时亮。（提供给背板总线）FRCE（黄色）：至少有一个I/O接口被强制时亮。RUN（绿色）：CPU启动时闪亮（2Hz），运行时常亮STOP（黄色）：CPU在STOP、HOLD状态或重新启动时常亮；当要求存储器复位时以0.5Hz的频率闪烁，正在执行存储器复位时以2Hz的频率闪烁。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)●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：①失效；②未装入DC5V(绿色)用于CPU和S7-300的5VDC电源如果内部的5V直流电源正常，则灯亮FRCE(黄色)保留专用二、CPU的功能执行用户程序；为S7背板总线提供5V电源；在MPI网络中，通过MPI（多点接口）与其他MPI网络节点进行通信。三、CPU的运行模式CPU有四种工作模式：STOP（停机）、STARTIP（启动）、RUN（运行）、HOLD（保持）。在所有的模式中，都可以通过MPI接口与其他设备通信。STOP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，程序被终止。RUN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。HOLD模式：在起动和RUN模式执行程序时遇到调试用断点、用户程序的执行被挂起（暂停），定时器被冻结。STARTUP模式：启动模式，可以用钥匙开关或编程软件启动CPU。如果钥匙开关在RUN或RNU－P位置，通电时自动进入启动模式。四、CPU的模式选择开关有的CPU的模式选择开关是一种钥匙开关，操作时需要插入钥匙，用来设置CPU当前的运行方式。钥匙拔出后，就不能改变操作方式。这样可以防止未经授权的人员非法删除或改写用户程序。RUN-P：运行-编程状态（可读写存储器），在此位置不可以拔出钥匙开关。RUN：运行状态（只可读存储器），不可以修改用户程序，在此位置可以取出钥匙开关。STOP：停止运行状态（可修改程序），在此位置可以取出钥匙开关。MRES：清存储器，此位置钥匙开关不能保持，松手时开关将自动返回STOP位置。MRES：将钥匙开关从STOP状态扳到MRES位置，可复位存储器，使CPU回到初始状态。工作存储器、RAM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0，包括有保持功能的数据。如果有快闪存储器卡，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区。存储卡被取掉或插入时，CPU发出系统复位请求，STOPLED以0.5Hz的频率闪动。此时应将模式选择开关扳到MRES位置，执行复位操作。用钥匙开关执行存储器复位的方法：1、合上电源开关2、把钥匙开关转到STOP位置3、把钥匙开关转到MRES位置（存储器复位）并保持在这个位置直到STOP指示灯慢闪两次（约3秒）4、把钥匙开关转回STOP位置，然后在1秒钟内再转到MRES，直到STOP指示灯快闪。当CPU要求复位时，就进行一次存储器复位（也可用编程器进行存储器复位）。五、微存储器卡FlashEPROM微存储卡（MMC）用于在断电时保存用户程序和某些数据，它可以扩展CPU的存储器容量，也可以将有些CPU的操作系统保存在MMC中，这对于操作系统的升级是非常方便的。MMC用作装载存储器或便携式保存媒体。MMC的读写直接在CPU内进行，不需要专用的编程器。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。如果在写访问过程中拆下SIMATIC微存储卡，卡中的数据会被破坏。在这种情况下，必须将MMC插入CPU中并删除它，或在CPU中格式化存储卡。只有在断电状态或CPU处于STOP状态时，才能取下存储卡。六、通信接口所有的CPU模块都有一个多点接口MPI，有的CPU模块一个一MPI和一个PROFIBUS－DP接口，有的CPU模块有一个MPI/DP接口和一个DP接口。MPI用于PLC与其他西门子PLC、PG/PC（编程器或个人计算机）、OP（操作员接口）通过MPI网络的通信。PROFIBUS－DP用于与其他西门子带DP接口的PLC、PG/PC、OP和其他DP主站和从站通信。传输速率最高12Mbit/s。七、电池盒电池盒是安装锂电池的盒子，在PLC断电时，锂电池用来保证实时钟的正常运行，并可以在RAM中保存用户程序和更多的数据，保存的时间为1年。有的低端CPU（如312FM与313）因为没有实时钟，因此没有配备锂电池。八、电源接线端子电源模块上的L1、N端子接AC220V电源，接地端子和M端子一般用短路片短接后接地，机架的导轨应接地。电源模块上的L＋和M端子分别是DC24V输出电压的正、负极。用专用的电源连接器连接电源模块和CPU模块的L＋和M端子。九、实时钟与运行时间计数器CPU312IFM与CPU313因为没有锂电池，只有软件实时钟，PLC断电时停止计时，恢复供电后从断电瞬时的时刻开始计时。有后备锂电池的CPU有硬件实时钟，右以在PLC电源断电时继续运行，运行小时计数器的计数范围为0－32767h。十、存储器存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序相当于个人计算机的操作系统，由PLC生产厂家设计并固化在ROM（只读存储器）中，用户不能读取。用户程序由用户设计，它使PLC能完成用户要求的特定功能。用户程序存储器的容量以字（16位二进制数）为单位。PLC使用以下几种物理存储器：1、随机存取存储器（RAM）用户可以用编程装置将用户程序读出或写入RAM，电源中断后信息将丢失。RAM的工作速度高，价格便宜，改写方便，在中断PLC的外部电源后，右用锂电池保存RAM中的用户程序和某些数据，需要更换锂电池时，由PLC发出信号，通知用户。现在部分PLC