s7300新实验指导书

第一章系统概述

西门子公司在S5系列PLC的基础上推出了S7系列PLC，性能价格比越来越高。S7-300属中小型PLC，有很强的模拟量处理能力和数字运算功能，具有许多过去大型PLC才有的功能，其扫描速度甚至超过了许多大型的PLC。

S7-300 PLC功能强、速度快、扩展灵活，它具有紧凑的、无槽位限制的模块化结构，其系统构成如图1.1所示。它的主要组成部分有导轨（RACK）、电源模块（PS）、中央处理单元CPU模块、接口模块（IM）、信号模块（SM）、功能模块（FM）等。通过MPI网的接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其他S7 PLC相连。

图1.1 S7-300 PLC系统构成框图

导轨是安装S7-300各类模块的机架，S7-300采用背板总线的方式将各模块从物理上和电气上连接起来。除CPU模块外，每块信号模块都带有总线连接器，安装时先将总线连接器装在CPU模块并固定在导轨上，然后依次将各模块装入。

电源模块PS307输出24V DC，它与CPU模块和其它信号模块之间通过电缆连接，而不是通过背板总线连接。在实际应用中，电源模块也可用开关电源代替，但要注意其输出功率必须满足所有模块的的需要。

中央处理单元CPU有多种型号，如CPU 312 IFM，CPU 313，CPU 314，CPU 315，CPU 315-2DP 等。CPU模块除完成执行用户程序的主要任务之外，还为S7-300背板总线提供5V的直流电源，并通过MPI多点接口与其它中央处理器或编程装置通信。本实验装置采用的是CPU 315-2DP。

S7-300的编程装置可以是西门子专用的编程器，如PG705，PG720，PG740，PG760等，也可以用通用微机，配以STEP 7软件包，并加MPI卡及编程电缆构成。

信号模块SM使不同的过程信号电平和S7-300的内部信号电平相匹配，主要有数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块等。每个信号模块都配有自编码的螺紧型前连接器，外部过程信号可方便地连在信号模块的前连接器上。

功能模块FM主要用于实时性强、存储计数量大的过程信号处理任务。

通信处理器是一种智能模块，它用于PLC间或PLC与其它装置间连网实现数据共享。

第二章硬件介绍

第一节CPU315-2 DP中央处理单元CPU 315-2 DP具有48KB的RAM，80KB的装载存储器，可用存储卡扩充装载存储器容量最大到512KB。每执行1000条二进制指令约需0.3ms，最大可扩展1024点数字量或128个模拟量通道，最大可配置4个机架、32个模块。CPU 315-2 DP是唯一带现场总线（PROFIBUS）SINEC L2-DP 接口的CPU模块。CPU 315-2 DP的面板结构如图2.1。

图2.1 CPU 315-2 DP面板结构图

S7-300的CPU模式选择开关有四种工作方式，通过可卸的专用钥匙控制：

（1）RUN-P：可编程运行方式。CPU扫描用户程序，既可以用编程装置从CPU中读出，也可以由编程装置装入CPU中。用编程装置可监控程序的运行，在此位置钥匙不能拔出。

（2）RUN：运行方式。CPU扫描用户程序，可以用编程装置读出并监控PLC CPU中的程序，但不能改变装载存储器中的程序。在此位置可以拔出钥匙，以防程序在正常运行时被改变操作方式。

（3）STOP：停机方式。CPU不扫描用户程序，可以通过编程装置从CPU中读出，也可以下载程序到CPU。在此位置钥匙可以拔出。

（4）MRES：该位置瞬间接通，用以清除CPU的存储器。

CPU 315-2 DP面板上有七个LED指示灯，显示运行状态和故障，表2.1列出了用于状态和故障显示的发光二极管LED的含义：

表2.1 LED用于状态和故障显示的含义

第二节SM331模拟量输入模块

S7-300的模拟量输入模块极具特色，它可以接入热电偶、热电阻、4～20mA

图2.2 SM331 AI 8×12位模块的接线图

电流、0～10V电压等18种不同的信号，输入量程范围很宽。图2.2是SM331 8×12位模拟量输入模块的端子接线图。

SM331模入模块主要由A/D转换部件、模拟切换开关、补偿电路、恒流源、光电隔离部件、逻辑电路等组成。图2.3是SM331 8×12模拟量输入模块的电气原理图。SM331的8个

图2.3 SM331，AI 8×12位模块的电气原理图

SM331与传感器、变送器的连接：

（1）与电压型传感器的连接如图2.4所示：

图2.4 输入模块与电压传感器的连接（2）与2线或4线电流变送器的连接见图2.5、图2.6：

图2.5 输入模块与2线变送器电流输入的连接

图2.6 输入模块与4线变送器电流输入的连接

（3）与热电阻的连接见图2.7：

图2.7 热电阻（如Pt100）与输入模块的4线连接回路示意图

（4）与热电偶的连接见图2.8：

图2.8 输入模块与热电偶的连接

选择SM331的测量方法和测量范围

通过设置SM331的测量参数可以选择测量方法和测量范围，但必须保证SM33的硬件结构与之相适应，否则模块不能正常工作。模拟量模块的底部都装有量程

模块，调整量程块的插入方位可以改变模块的硬件结构。

SM331每两个相邻输入通道公用一个量程块，构成一个通道组。8×12位模块有8个输入通道，配四个量程块，分成四个通道组。表1.2给出了SM331，8×12位模块的缺省设定：

表2.2 SM331，8×12位模块量程缺省设定

第三节SM332模拟量输出模块

图2.9是SM332 4×12位模块的端子接线图，图2.10是该模块的电气原理图。

图2.9 SM332，AO 4×12位模块的端子接线图

SM332 4×12位模块上有4个输出通道，每个通道都可单独编程为电压输出或电流输出，输出精度为12位，模块对CPU背板总线和负载电压都有光电隔离。在输出电压时，可以采用2线回路和4线回路两种方式与负载相连，采用4线回