详细介绍
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S7-300
一般步骤
S7-300自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块,且这些模块均可以独立地组合使用。
一个系统包含下列组件:
CPU:
不同的 CPU 可用于不同的性能范围,包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。
用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。
用于高速计数、定位(开环/闭环)及 PID 控制的功能模块(FM)。
根据要求,也可使用下列模块:
用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源的负载电源模块(PS)。
接口模块 (IM),用于多层配置时连接*控制器 (CC) 和扩展装置 (EU)。
通过分布式*控制器 (CC) 和 3 个扩展装置 (EU),SIMATIC S7-300 可以操作多达 32 个模块。所有模块均在外壳中运行,并且无需风扇。SIPLUS 模块可用于扩展的环境条件:
适用于 -25 至 +60℃ 的温度范围及高湿度、结露以及有雾的环境条件。防直接日晒、雨淋或水溅,在防护等级为 IP20 机柜内使用时,可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。
设计
简单的结构使得 S7-300 使用灵活且易于维护:
安装模块:
只需简单地将模块挂在安装导轨上,转动到位然后锁紧螺钉。集成的背板总线:
背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连,总线连接器插在外壳的背面。模块采用机械编码,更换极为容易:
更换模块时,必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构,可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。现场证明可靠的连接:
对于信号模块,可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。TOP 连接:
为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。规定的安装深度:
所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内,并有前盖保护。因此,所有模块应有明确的安装深度。无插槽规则:
信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。
扩展
若用户的自动化任务需要 8 个以上的 SM、FM 或 CP 模块插槽时,则可对 S7-300(除 CPU 312 和 CPU 312C 外)进行扩展:
*控制器和3个扩展机架***多可连接32个模块:
总共可将 3 个扩展装置(EU)连接到*控制器(CC)。每个 CC/EU 可以连接八个模块。通过接口模板连接:
每个 CC / EU 都有自己的接口模块。在*控制器上它总是被插在 CPU 旁边的插槽中,并自动处理与扩展装置的通信。通过 IM 365 扩展:
1 个扩展装置***远扩展距离为 1 米;电源电压也通过扩展装置提供。通过 IM 360/361 扩展:
3 个扩展装置, CC 与 EU 之间以及 EU 与 EU 之间的***远距离为 10m。
单独安装:
对于单独的 CC/EU,也能够以更远的距离安装。两个相邻 CC/EU 或 EU/EU 之间的距离:长达 10m。灵活的安装选项:
通信
S7-300 具有不同的通信接口:
连接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网总线系统的通信处理器。
用于点到点连接的通信处理器
多点接口 (MPI), 集成在 CPU 中;
是一种经济有效的方案,可以同时连接编程器/PC、人机界面系统和其它的 SIMATIC S7/C7 自动化系统。
PROFIBUS DP进行过程通信
SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。通过带有 PROFIBUS DP 主站/从站接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统,并且使得操作大大简化。
从用户的角度来看,PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别(相同的组态,编址及编程)。
以下设备可作为主站连接:
SIMATIC S7-300
(通过带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)SIMATIC S7-400
(通过带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)SIMATIC C7
(通过带 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP)SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H,带IM 308
SIMATIC 505
出于性能原因,每条线路上连接的主站不得超过 2 个。
以下设备可作为从站连接:
ET 200 分布式 I/O 设备
S7-300,通过 CP 342-5
CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP
C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636
现场设备
虽然带有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站,但是只使用 MPI 功能,另外通过 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。
通过 PROFINET IO 进行过程通信
SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFINET 接口的 CPU 连接到 PROFINET IO 总线系统。通过带有 PROFIBUS 接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统,并且使得操作大大简化。
从用户的角度来看,PROFINET IO 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别(相同的组态,编址及编程)。
可将下列设备作为 IO 控制器进行连接:
SIMATIC S7-300
(使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU)SIMATIC ET 200
(使用配备 PROFINET 接口的 CPU)SIMATIC S7-400
(使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU)
可将下列设备作为 IO 设备进行连接:
ET 200 分布式 I/O 设备
ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
SIMATIC S7-300
(使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU)现场设备
通过 AS-Interface 进行过程通信
S7-300 所配备的通信处理器 (CP 342-2) 适用于通过 AS-Interface 总线连接现场设备(AS-Interface 从站)。
更多信息,请参见通信处理器。
通过 CP 或集成接口(点对点)进行数据通信
通过 CP 340/CP 341 通信处理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口,可经济有效地建立点到点连接。有三种物理传输介质支持不同的通信协议:
20 mA (TTY)(仅 CP 340/CP 341)
RS 232C/V.24(仅 CP 340/CP 341)
RS 422/RS 485
可以连接以下设备:
SIMATIC S7、SIMATIC S5 自动化系统和其他公司的系统
打印机
机器人控制
扫描器,条码阅读器,等
特殊功能块包括在通信功能手册的供货范围之内。
使用多点接口 (MPI) 进行数据通信
MPI(多点接口)是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于简单的网络任务。
MPI 可以同时连接多个配有 STEP 7 的编程器/PC、HMI 系统(OP/OS)、S7-300 和 S7-400。
全局数据:
“全局数据通信”服务可以在联网的 CPU 间周期性地进行数据交换。 一个 S7-300 CPU 可与多达 4 个数据包交换数据,每个数据包含有 22 字节数据,可同时有 16 个 CPU 参与数据交换(使用 STEP 7 V4.x)。
例如,可以允许一个 CPU 访问另一个 CPU 的输入/输出。只可通过 MPI 接口进行全局数据通信。内部通信总线(C-bus):
CPU 的 MPI 直接连接到 S7-300 的 C 总线。因此,可以通过 MPI 从编程器直接找到与 C 总线连接的 FM/CP 模块的地址。
功能强大的通信技术:
多达 32 个 MPI 节点。
使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每个 CPU 有多个通信接口。
使用编程器/PC、SIMATIC HMI 系统和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每个 CPU 有多个通信接口。
数据传输速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
灵活的组态选项:
可靠的组件用于建立 MPI 通信: PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的总线电缆、总线连接器和 RS 485 中继器。使用这些组件,可以根据需求实现设计的***优化调整。例如,任意两个MPI节点之间***多可以开启10个中继器,以桥接更大的距离。
通过 CP 进行数据通信
SIMATIC S7-300 通过 CP 342 和 CP 343 通信处理器可以连接到 PROFIBUS 和工业以太网总线系统。
可以连接以下设备:
SIMATIC S7-300
SIMATIC S7-400
SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
编程器
PC 机
SIMATIC HMI 人机界面系统
数控装置
机器人控制
工业PC
驱动控制器
其它厂商设备
S7-300F
S7-300F 能够以两种 I/O 设计的方式运行:
ET 200M 中的 I/O 设计:
故障安全数字量/模拟量输入和输出模块用于集中式或分布式应用(Cat.4/SIL3 只能与隔离模块一起使用)ET 200S PROFIsafe 中的 I/O 设计:
故障安全数字量输入和输出模块可用于分布式应用
功能
S7-300
提供有大量功能,支持用户的S7-300编程、调试和维护等工作。
高速执行指令:
指令执行时间***低可达0.01 ?s,为中低端性能设备开创了全新的应用方案。浮点数运算:
可以高效率地使用浮点运算甚至复数运算功能。用户友好的参数赋值:
仅需一个带有统一操作界面的软件工具,就可以完成所有模块的参数化工作。这降低了入职门槛和培训费用。人机界面(HMI):
S7-300的操作系统已经集成了用户友好的人机界面服务。这些功能不再需要成本高昂的编程工作:SIMATIC HMI系统向SIMATIC S7-300请求过程数据, S7-300在期望的更新时间完成这些数据的传输工作。SIMATIC S7-300的操作系统可以自主地完成传输过程。并且*使用相同的符号和数据库。诊断功能:
CPU 的智能诊断系统持续不断地检测系统的功能、记录故障信息和特定的系统事件(例如,时间错误、模块故障等)。采用环境缓冲区记录事件信息,并带有时间截,以利于今后的故障排除。口令保护:
使用密码保护功能高效、可靠地保护用户信息,以防受到非*复制与更改。
通讯
SIMATIC S7-300的CPU 支持以下通信类型:
过程通讯:
对于通过总线(AS-接口、PROFIBUS DP 或者 PROFINET)实现循环寻址的I/O模块(互换过程图像)。从循环执行层调用过程通讯。数据通讯:
用于自动化系统间或多个自动化系统与HMI之间的数据交换。数据通信循环地进行,也可以基于事件驱动通过块由用户程序发起。
STEP 7的操作界面极为友好,显著地简化了用户的通信功能组态工作。
数据通讯
SIMATIC S7-300拥有不同的数据通信机制:
使用MPI,通过全局数据通信,实现联网CPU之间的数据包循环交换。
借助通信功能,与其它伙伴完成事件驱动型通信。网络连接通过MPI、PROFIBUS或PROFINET实现。
全局数据
借助“全局数据通信”服务,联网CPU彼此之间可以循环地交换数据(***多可达8 GD 数据包,每周期22个字节)。据此,可以实现,例如,某个CPU访问另一个CPU的数据、位存储单元和过程图像等信息。只能通过 MPI 进行全局数据交换。组态通过STEP 7的GD表完成。
通讯功能
使用系统已经集成的块,可以建立S7/C7伙伴之间的通信服务。
这些服务是:
通过 MPI 进行 S7 基本通讯。
通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网的 S7 通讯。
S7-300 可以用于:用作服务器时,使用MPI、C总线和PROFIBUS
用作服务器或客户端时,使用集成式PROFINET接口
使用reloadable块,可以建立与S5伙伴和非西门子设备之间的通信服务。
这些服务是:
通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的 S5 兼容通讯。
通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的标准通讯(非西门子系统)。
与全局数据不同的是,对于通信功能,必须为其建立通信连接
硬件中断
通过硬件中断可以监控过程信号,并且,可以触发针对信号变化的响应。
数字量输入模块:
根据参数设置的不同,针对每个通道组,当信号状态发生改变时,模块都可以发起硬件中断,触发沿可以选用上升沿、下降沿或者混合使用上升沿和下降沿。CPU会中断用户程序或较低优先级任务的执行,并接下来执行相关的诊断中断块(OB 40)。信号模块可以缓冲一次中断/通道。模拟量输入模块:
通过上限值和下限值的参数值,可以设定其工作范围。模块将数字化测量值与这些极限值进行比较。当测量值违反了其中任何一个限定值时,就会触发硬件中断。CPU会中断用户程序或较低优先级任务的执行,并接下来执行相关的诊断中断块(OB 40)。如果极限高于/低于过量程/欠量程,则无法进行比较。
S7-300F
设计
SIMATIC S7-400 有多个型号:
S7-400:
中、性能的功能强大的 PLC,具有模块化结构和免风扇的设计。S7-400H:
采用冗余设计的容错自动化系统,适用于故障安全型应用。S7-400F/FH:
采用冗余设计的故障安全自动化系统,也具备高可用性。
S7-400
S7-400 自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块,这些模块可进行各种组合。
系统包含下列组件:
电源模块 (PS):
用于将 SIMATIC S7-400 连接到 120/230 V AC 或 24 V DC 电源电压。CPU:
配有集成 PROFIBUS DP 接口的不同 CPU 具有不同性能范围。根据具体型号,这些 CPU 也可以带有集成 PROFINET 接口。使用 PROFIBUS接口,***多可以连接 125 个PROFIBUS DP 从站。可以将***多 256 个 PROFINET IO 设备连接到 PROFINET 接口。SIMATIC S7-400 的所有 CPU 均可处理*型的配置。此外,在一个*控制器中的多重计算模式下,多个 CPU 可以协同工作以提高性能。这些 CPU 处理速度快且具有确定性响应时间,可实现较短机器循环时间。用于数字量 (DI/DO) 和模拟量 (AI/AO) 输入/输出的信号模块 (SM)
通信处理器 (CP),例如,用于总线连接和端到点连接
功能模块 (FM):
用于完成计数、定位和凸轮控制等要求苛刻的任务的专业模块。
根据具体要求,也可使用下列模块:
接口模块 (IM):
用于连接*控制器和扩展单元。SIMATIC S7-400 的*控制器可带有***多 21 个扩展单元运行。SIMATIC S5 模块:
在相关 SIMATIC S5 扩展单元中,可以寻址 SIMATIC S5-115U/-135U/-155U 的所有输入/输出模块。此外,在 S5 EU 或者直接在 CC 中(使用适配器)都可以使用 SIMATIC S5 的特定 IP 和 WF 模块。