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IMATIC S7-300

大中型PLC应用教程主讲： 罗庚兴学习第2章

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第2章 硬件结构

2.0 SIMATIC PLC综述西门子公司的控制器(PLC)产品有： S7系列——传统意义的PLC产品；包括S7200(针对低性能要求的小型PLC),S7-300, S7-400。 M7系列——采用与S7-300/400相同的功 能；具有AT兼容计算机功能，可以用C、 C++、CFC这类高级语言编程的PLC; C7系列 ——由S7-300、HMI、I/O、 通信和过程监控系统组成，结构紧凑，性 价比高，节约安装空间。2014年5月14日星期三1时31分20秒 2

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第2章 硬件结构

2.1 S7-300系列PLC简介2.1.1 S7-300PLC的特点

针对中等性能要求的模块式中小控制系统； 可以扩展多达32个模块； 模块内集成背板总线； 网络连接：MPI、PROFIBUS Industrial Ethernet 无插槽限制S7-300PLC外观如图2-1

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第2章 硬件结构

2.1.2 S7-300的系统结构

模板钩在DIN导轨上，从左开始的顺序如下:电源模板 (PS)、CPU、接口模板 (IM)、信号模板 (SM), 功能模板 (FM), 通讯处理器 (CP)

用于主机架中时，接口模板必须插入3号槽。 只需要扩展一个机架，可以使用价格便宜的 IM 365 接口模块对。 每个机架上最多可以插8个信号模板 (SM)、 功能模板 (FM)或通讯处理器 (CP) 。S7-300PLC的最高配置如图2-34 2014年5月14日星期三1时31分20秒

S7-300PLC安装如图2-2

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第2章 硬件结构

2.1.3 I/O模块地址的确定

开关量地址由标识符、地址的字节部分和位 部分组成。 开关量按位、字节、字和双字寻址。 数字量模块从0号机架的4号槽开始，每个槽 分配4B的地址，相当于32个I/O点。 模拟量模块以通道为单位，一个通道占一个 字地址(两个字节地址)。一个模拟量模块 最多有8个通道，从256开始。I/O模块的字节地址如表2-12014年5月14日星期三1时31分20秒

地址练习：5

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2.1.4 模块诊断与过程中断

1. 模块诊断功能 可以诊断出以下故障：失压，熔断器熔 断，看门狗故障，EPROM、RAM 故障。 模拟量模块共模故障、组态/参数错误、 断线、上下溢出。 2. 过程中断 数字量输入信号上升沿、下降沿中断， 模拟量输入超限，CPU 暂停当前程序，处理 OB40。2014年5月14日星期三1时31分20秒 6

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2.2 S7-300的CPU模块2.2.2 CPU模块的元件

1. 状态与故障显示LED 2. CPU的运行模式： 停机、启动、运行、保持 3. 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

。放开开 关，使它回到STOP位置，然后又回到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。

CPU315的面板如图2-4

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2.2.2 CPU模块简介

1. 紧凑型CPU:CPU 312C,313C,313C-PtP,313C-2DP,314C-PtP和314C-2DP。各CPU 均有 计数、频率测量和脉冲宽度调制功能。有的有定位 功能，有的带有I/O。

2. 标准型CPU:CPU 312,CPU 313,314,315,315-2DP 和316-2DP。

3. 户外型CPU:CPU 312 IFM,314 IFM,314户外型和315-2DP。在恶劣的环境下使用。

4. 高端CPU1: 317-2DP 和CPU 318-2DP。 5. 故障安全型CPU:CPU 315F。2014年5月14日星期三1时31分20秒 8

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2.3 S7-300的输入/输出模块

输入/输出模块统称为信号模块(SM)。 前连接器插在前盖后面的凹槽内。一个编码元件与 之啮合，该连接器只能插入同类模块。数字量输入模块：SM321 数字量模块 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 模拟量模块 模拟量输出模块：SM332

模拟量输入/输出模块：SM334和SM3352014年5月14日星期三1时31分20秒 9

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2.3.1 数字量输入模块

1. 作用：用于连接开关和两线接近开关 (BERO) 。 8,16 或32输入。 2. 类型：直流输入方式，如图2-5所示。 交流输入方式，如图2-6所示。源输入电路，接NPN集电极开路输出传感器。 漏输入电路，接PNP 集电极开路输出传感器。

3. 最大长度：1000m或600m 。(屏蔽电缆) (非屏蔽电缆)

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2.3.2 数字量输出模块

1. 作用：用于连接电磁阀、接触器、小型电 机、灯和电机起动器。具有电平转换、隔离 和功率放大的作用。 8,16 或32输出。 2. 类型：继电器输出方式，如图2-7所示。 晶闸管输出方式，如图2-8所示。 晶体管输出方式，如图2-9所示。直流输出电路， 交流输出电路，2014年5月14日星期三1时31分20秒 11

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2.3.3 数字量输入/输出模块 输入电压 DC 24V / 负载电压 DC 24V晶 体管输出类型。 8/8 或16/16输入/输出。

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2.3.4 模拟量输入模块SM 331由多路开关、A/D转换器、光电隔离器件和 逻辑电路等组成。如图2-10所示。 用于连接电压和电流传感器、热耦合器、电

阻器和电阻温度计。

电压/电流输入: 0-10V; 1-5V; ±10V; ±80mA; 20mA;0/4-20mA 热 电 偶: Typ N / E / J / K / L 热传感器: Pt 100/200/500/1000;N

i 100/1000, LG-Ni1000; Cu10

2或8个模拟量输入口。13

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2.3.5 模拟量输出模块SM 332 用于连接模拟量执行器。结构见图2-12。 电压/电流输出:

±10V; 0 - 10V; ±20mA ; 0 -20mA; 4 - 20mA。 2, 4 或8 个模拟量输出口。 用红色LED(SF)指示故障，可以读取诊断信 息。 额定负载电压均为DC24V,都有短路保护。

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2.3.6 模拟量输入/输出模块SM 334

电压 /电流输入: 0 - 10V 热传感器: Pt 100

and 0 - 20mA

电压 /电流输出: 0 - 10V; 0 - 20mA

4/2个模拟量输入/输出口

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2.4 功能模块(FM) 功能模板将CPU从计数、定位和控制之类的繁重工作中解放出来 模板:

计数器模板 FM 350-1, FM 350-2用于快速/慢速驱动的定位模板FM 351 用于步进电机的定位模板FM 353

用于侍服电机的定位模板FM 354定位和连续通道控制模板FM 357-2 超声波位置探测模板SM 338

SSI 位置探测模板 SM 338电子凸轮控制器 FM 352 高速布尔运算处理器 FM 352-5 PID模板 FM 355, 温度PID控制模板FM 355-216

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S7-300中通讯模板通过点对点连接、AS接口、 PROFIBUS DP/FMS和工业以太网来实现数据的交换 CP 340, 341 用于点对点连接的通讯模板 CP 343-2 用于AS接口的通讯模板 CP 342-5, 342-5 FO 用于PROFIBUS DP 的通讯模板 CP 343-5 用于连接 PROFIBUS FMS的通讯模板 CP 343-1, 343-1 IT, 343-1 PN 用于连接工业以太网的通讯模板 PS CPU CP 341 CP CP 343-2 342-5 CP 343-5 CP 343-1

2.5 通讯模板(CP)

工业以太网 PROFIBUS FMS PROFIBUS DP AS接口 点对点连接2014年5月14日星期三1时31分20秒 17

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2.6 电源模块(PS)

将AC120/230V电压转换为24V DC电压 输出电流 2A、 5A 和10A 高效率 电源失效桥接时间： 最快 20 ms 输出短路保护PS 307 2ADC 5V PS 30 7 5A DC 5V VOLTAGE SELECTOR

PS 307 5APS3 07 5A DC 5V

PS 307 10APS3 07 5A

VOLTAGE SELECTOR

VOLTAGE SELECTOR

ON OFF

ON OFF

ON OFF

X2 34 365 - 0BA010AA0 307 1BA000AA0

X2 34

X2 34 307 1BA000AA0

50mm 2014年5月14日星期三1时31分20秒

80mm

200mm 18

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2.7 接口模块(IM) IM 360/IM 361和 IM 365 接口 模板允许 S7300自动化系统的多层结构 IM 总是使用3号槽位并位 于第一个信号模板的左侧 每个副机架最多可以接8 个模板X2 34 365 - 0BA01- 0AA0 365 - 0BA01- 0AA0 X2 34 IM 360 SF DC 5V

IM360IM361

IM 360 SF X2 34 360 - 3CA010AA0 DC 5V

IM 36

5 RECEIVE

IM 365 RECEIVE

X2 34 360 - 3CA010AA0

每层的功耗不能超过1.2A2014年5月14日星期三1时31分20秒 19

IM365

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2.8 特殊模块(SM/DM)

SM 374仿真器 用于在起动和运行时调试程序的仿真模板； 通过开关对编码器信号仿真； 通过发光二极管显示输出的信号状态；

输入: 16开关；输出: 16发光二极管。

占位模板DM 370占位模板用来为未参数化的信号模板保留槽位；

在以信号模板替换时，保持结构和地址分配。2014年5月14日星期三1时31分20秒 20

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2.9 装配连接系统

结构 20针的前连接器， e.g. 用于接16通道模板 40针的前连接器， e.g. 用于接32通道模板 连接附加译码元件的槽 消除接线受力 连接系统 螺钉型接线系统 弹簧型接线系统 工具/附件 信号模板上的特定标贴 在因特网上可找到打印模板的面板标贴 S7-智能标贴: 直接由STEP 7生成模板标签2014年5月14日星期三1时31分20秒 21