S7-400,模拟量输入输出模块使用
第七章 S7-300和S7-400PLC系统配置与编程
第7章S7-300和S7-400 PLC系统配置与编程本章的内容是向大家介绍西门子公司的SIMATIC S7-300和S7-400两个系列的PLC。
S7-300/400 PLC在结构上属于模块式结构，简单的说，一台完整的S7-300或者S7-400 PLC，是由基板（RACK）+ 各种模块组成的。
各种模块的选择，基于控制系统功能的需要，所有的模块安装在基板上，最终构成一台完整的PLC。
S7-300与S7-400的设计与编程通过STEP 7软件包来完成。
本章的主要内容：●S7-300与S7-400的系统配置●S7-300与S7-400的指令系统●S7-300与S7-400应用系统的编程本章重点是熟悉S7-300/400 系统的结构，了解S7-300与S7-400 PLC的各种模块的功能和特点；掌握STEP 7编程软件的基本知识和使用方法，从而具备设计开发S7-300或S7-400 PLC系统的能力。
7.1 S7-300 PLC和S7-400 PLC的系统配置7.1.1 S7-300 PLC的基本组成S7-300是模块式的PLC，它的组成部件主要有以下几个部分：1. 中央处理单元（CPU）各种CPU单元有不同的性能，有的集成有数字量和模拟量输入/输出点，而有的集成有PROFIBUS-DP等通信接口。
CPU面板上有状态故障显示灯、模式开关、24 V电源输入端子、电池盒与存储器模块盒（有的CPU没有）。
2. 负载电源模块（PS）负载电源模块用于将AC 220 V电源转换为DC 24 V电源，提供给CPU和I/O模块使用。
额定输出电流有2 A、5 A和10 A三种。
3. 信号模块（SM）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内部的信号电平匹配。
4. 功能模块（FM）用于对实时性和存储容量高的控制任务，例如高速计数器模块、快速/慢速进给驱动位置控制模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块、闭环控制模块、工业标识系统的接口模块、称重模块、位置输入模块等。
S7-300 PLC模拟量输入输出量程转换教程
S7-300/400 PLC模拟量输入/输出的量程转换SLC A&D CSMarch, 20051模拟量输入/输出量程转换的概念 (3)2S7-300/400 PLC模拟量输入/输出模板 (3)2.1需要使用的模板 (3)2.2涉及的信号类型 (3)3STEP 7中模拟量输入/输出的编程 (3)3.1FC105/FC106在哪里 (3)3.2FC105/FC106功能描述 (5)3.2.1FC105功能描述 (5)3.2.2FC106功能描述 (5)3.3FC105/FC106参数定义 (6)3.3.1FC105 的参数定义 (6)3.3.2FC106的参数定义 (6)3.4例子程序 (7)3.4.1FC105例子程序 (7)3.4.2FC106例子程序 (8)1模拟量输入/输出量程转换的概念实际的工程量，如压力、温度、流量、物位等要采用各种类型传感器进行测量。
传感器将输出标准电压、电流、温度、或电阻信号供PLC采集，PLC的模拟量输入模板将该电压、电流、温度、或电阻信号等模拟量转换成数字量——整形数(INTEGER)。
在PLC程序内部要对相应的信号进行比较、运算时，常需将该信号转换成实际物理值（对应于传感器的量程）。
而经程序运算后得到的结果要先转换成与实际工程量对应的整形数，再经模拟量输出模板转换成电压、电流信号去控制现场执行机构。
这样就需要在程序中调用功能块完成量程转换。
如一个压力调节回路中，压力变送器输出4-20mA DC信号到SM331模拟量输入模板，SM331模板将该信号转换成0-27648的整形数，然后在程序中要调用FC105将该值转换成0-10.0（MPa）的工程量（实数），经PID运算后得到的结果仍为实数，要用FC106转换为对应阀门开度0-100%的整形数0-27648后，经SM332模拟量输出模板输出4-20mA DC信号到调节阀的执行机构。
本文主要讨论S7-300/400 PLC编程中模拟量的量程转换。
SIMATIC S7-400 说明书
I/O 产品范围内的总线 电缆，总线连接器和 RS 485 中继器(12Mbit/s)。 这些部件能使配置达到
• 多种连接能力：MPI 支
可以和通讯模板相连
最佳化以充分满足用户
持最多 32 个站点的同时
接的各节点，例如：
的需要。例如，任意两
连接：
工业以太网节点。通
个给定的 MPI 节点之间
- PG/PC，
讯模板必须是 C 总线
的长距离桥接可串联 10
- HMI 系统
节点
个中继器。
- S7-200（作为从站） - S7-300 - S7-400 - C7
• MPI 性能
• DP 主站：S7-400 的 MPI
- 最多 32 个 MPI 节点
也 可 以 配 置 为 DP 主
- 数据传输率最大为
站 ， 可 以 连 接 最 多 32
综述
SIMATIC S7-400
概述
应用
1．电源模板 2．后备电池 3．模式开关（钥匙操作） 4．状态和故障 LED 5．存储器卡
6．有标签区的前连接器 7．CPU 1 8．CPU 2 10．I/O 模板 11．IM 接口模板
图 1 使用 CR2 机架的 SIMATIC S7-400 可编程序控制器
• 中央处理单元（CPU） 有多种 CPU 可供用户选 择，有些带有内置的 PROFIBUS-DP 接口，用 于各种性能范围。一个中 央控制器可包括多个 CPU，以加强其性能。
• 各种信号模板（SM）用 于数字量输入和输出 （DI/DO）以及模拟量的 输入和输出（AI/AO）
• 通讯模板（CP）用于总 线连接和点到点的连 接。
SIMATIC S7-400（只能 通过 CP 443-5）。
S7-400西门子PLC全系列模板介绍-附图
S7-400系列▪SIMATIC S7-400▪SIMATIC S7-400H▪SIMATIC S7-400F/FHSIMATIC S7-400概述图1 使用CR2机架的SIMATIC S7-400可编程序控制器1. 电源模板2. 后备电池3. 模式开关（钥匙操作）4. 状态和故障LED5. 存储器卡6. 有标签区的前连接器7. CPU 18. CPU 210. I/O模板11. IM接口模板▪功能强大的PLC，适用于中高性能控制领域▪解决方案满足最复杂的任务要求▪功能分级的CPU以及种类齐全的模板，总能为其自动化任务找到最佳的解决方案▪实现分布式系统和扩展通讯能力都很简便，组成系统灵活自如▪用户友好性强，操作简单，免风扇设计▪随着应用的扩大，系统扩展无任何问题应用SIMATIC S7-400是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。
模块化及无风扇的设计，坚固耐用，容易扩展和广泛的通讯能力，容易实现的分布式结构以及用户友好的操作使SIMATIC S7-400成为中、高档性能控制领域中首选的理想解决方案。
SIMATIC S7-400的应用领域包括：▪通用机械工程▪汽车工业▪立体仓库▪机床与工具▪过程控制▪控制技术与仪表▪纺织机械▪包装机械▪控制设备制造▪专用机械功能逐步升级的多种级别的CPU，带有各种用户友好功能的种类齐全的功能模板，使用户能够构成最佳的解决方案，满足自动化的任务要求。
当控制任务变得更加复杂时，任何时候控制系统都可以逐步升级，而不必过多的添加额外的模板。
设计综述S7-400自动化系统采用模块化设计。
它所具有的模板的扩展和配置功能使其能够按照每个不同的需求灵活组合。
一个系统包括：电源模板，中央处理单元(CPU)，各种信号模板(SM)，通讯模板(CP)，功能模板(FM)，接口模板(IM)，SIMATIC S5模板。
系统安装简单的设计系统使S7-400用途广泛、灵活、适用性强。
扩展最多有21个扩展单元(EU)都可以连接到中央控制器(CC)；通过接口模板连接(IM)；集中式扩展；用EU进行分布式扩展；用ET 200进行远程扩展。
图文详解S7-200smart的模拟量输入输出
图⽂详解S7-200smart的模拟量输⼊输出⼀．模拟量模块接线1.普通模拟量模块接线模拟量类型的模块有三种：普通模拟量模块、RTD模块和TC模块。
普通模拟量模块可以采集标准电流和电压信号。
其中，电流包括：0-20mA、4-20mA两种信号，电压包括：+/-2.5V、+/-5V、+/-10V三种信号。
注意：S7-200 SMART CPU普通模拟量通道值范围是0~27648或-27648~27648。
普通模拟量模块接线端⼦分布如下图1 模拟量模块接线所⽰，每个模拟量通道都有两个接线端。
图1 模拟量模块接线模拟量电流、电压信号根据模拟量仪表或设备线缆个数分成四线制、三线制、两线制三种类型，不同类型的信号其接线⽅式不同。
四线制信号指的是模拟量仪表或设备上信号线和电源线加起来有4根线。
仪表或设备有单独的供电电源，除了两个电源线还有两个信号线。
四线制信号的接线⽅式如下图2模拟量电压/电流四线制接线所⽰。
(电话/微信：178********）图2 模拟量电压/电流四线制接线三线制信号是指仪表或设备上信号线和电源线加起来有3根线，负信号线与供电电源M线为公共线。
三线制信号的接线⽅式如下图3 模拟量电压/电流三线制接线所⽰。
图3 模拟量电压/电流三线制接线两线制信号指的是仪表或设备上信号线和电源线加起来只有两个接线端⼦。
由于S7-200 SMART CPU模拟量模块通道没有供电功能，仪表或设备需要外接24V直流电源。
两线制信号的接线⽅式如下图4 模拟量电压/电流两线制接线所⽰。
图4 模拟量电压/电流两线制接线不使⽤的模拟量通道要将通道的两个信号端短接，接线⽅式如下图5 不使⽤的通道需要短接所⽰。
图5 不使⽤的通道需要短接2. RTD模块接线RTD热电阻温度传感器有两线、三线和四线之分，其中四线传感器测温值是最准确的。
S7-200 SMART EM RTD模块⽀持两线制、三线制和四线制的RTD传感器信号，可以测量PT100、PT1000、Ni100、Ni1000、Cu100等常见的RTD温度传感器，具体型号请查阅《S7-200 SMART系统⼿册》。
(完整版)S7-200smart-PLC模拟量输入模块使用说明
S7-200smart PLC模拟量输入模块使用说明当我们在实际的应用中需要对当前的温度或是压力进行采集显示的时候，我们需要用到模拟量模块来对模拟量信号进行采集，在这里我们以S7-200smart PLC的EMAE04模拟输入模块为例来说明如何使用这个模块来采集温度或是压力。
例如：现需要实时监控发电机机组的温度，假设变送器输出的信号为0到10V的电压信号，最大温度值为150。
最小温度值为0度。
要完成正确读取实际的温度值，需要进行以下三步操作：第一、正确的接线第二、正确的硬件组态第三、编写正确的程序1、按照变送器提供的信号输出接线方式进行正确的接线，对于EMAE04模块的信号接入如图所示：若变送器为三线制输出的变送器，则接线时，先把变送器的24V 电源接上，变送器上的信号输出接端0+，0-端子接24V电源负。
2、打开S7-200smart的编程软件，打开其系统块对其进行硬件组态。
如图所示：注意：对于信号类型的选择，通道0的设置对通道1的设置也有效，通道2的设置对通道3 也同样有效。
3、编写转换程序S7-200smartPLC来说其最大的数字量为27648。
我们可以根据其得到的数字量的大小转换成我们实际的温度值。
对其转换程序，我们可以使用S7-200中的scaling模拟量转换库，使用库移植的方法把其移植到S7-200smart的软件中。
其移植方法可以参考前面所介绍的内容。
Input :表示需要转换的数字量，即采样所的数字量Ish：换算对象的高限，即最大模拟量所对应的数字量值（27648）Isl: 换算对象的低限，即最小模拟量所对应的数字量值（0）Osh：换算结果的高限，即测量范围最大值Osl：换算结果的底限，即测量范围最小值。
VD100：换算结果所存储的值。
第二部分：如何引用模拟量的地址在软件中，就可以看到，以上模块量模块的地址就是：AIW16 18 20 22AIW32 34 36 38。
S7-200smart-PLC模拟量输入模块使用说明
S7-200smart-PLC模拟量输入模块使用说明1. 简介S7-200smart-PLC模拟量输入模块是一种数字信号转模拟信号的设备，可将其它设备发出的模拟量信号转化为PLC可读取的数字信号。
本模块广泛应用于工业生产中，可用于温度、压力、风速等物理量的检测和控制。
2. 特点S7-200smart-PLC模拟量输入模块具有如下特点：•通道数可选：根据需求，可选择4通道、6通道或8通道。
•精度高：采用16位高精度AD转换器。
•抗干扰能力强：采用隔离式设计，具有较强的抗干扰能力。
•通信速度快：通信速率可达1.5Mbps。
3. 硬件连接3.1 电源连接将模块的电源正、负极连通24V直流电源即可。
3.2 信号输入连接将模块的信号输入连接上相应的传感器即可。
其中，八个通道的引脚分别为：•CH1: 1号、2号•CH2: 3号、4号•CH3: 5号、6号•CH4: 7号、8号•CH5: 9号、10号•CH6: 11号、12号•CH7: 13号、14号•CH8: 15号、16号需要注意的是，不同的传感器信号输入时，需要匹配相应的信号输入范围。
如果输入的传感器信号超过所选通道的电压/电流量程，则不会被正确读取。
3.3 PLC连接将模块与PLC进行连接即可。
口与PLC相连的方式包含以下两种：•自带插头与PLC主机开关相连•模块采用梳式插头，与插座相连4. 编程配置在编程之前，需要在Step 7 micro/WIN中进行模块参数的配置。
步骤如下：1.打开微型PLC编程软件Step 7 micro/WIN，选择S7-200smart PLC 模板项目文件。
2.连接PLC和计算机，将PLC与计算机相连。
3.点击。
S7-300_PLC模拟量输入输出量程转换教程
S7-300/400 PLC模拟量输入/输出的量程转换SLC A&D CSMarch, 20051模拟量输入/输出量程转换的概念 (3)2S7-300/400 PLC模拟量输入/输出模板 (3)2.1需要使用的模板 (3)2.2涉及的信号类型 (3)3STEP 7中模拟量输入/输出的编程 (3)3.1FC105/FC106在哪里 (3)3.2FC105/FC106功能描述 (5)3.2.1FC105功能描述 (5)3.2.2FC106功能描述 (5)3.3FC105/FC106参数定义 (6)3.3.1FC105 的参数定义 (6)3.3.2FC106的参数定义 (6)3.4例子程序 (7)3.4.1FC105例子程序 (7)3.4.2FC106例子程序 (8)1模拟量输入/输出量程转换的概念实际的工程量，如压力、温度、流量、物位等要采用各种类型传感器进行测量。
传感器将输出标准电压、电流、温度、或电阻信号供PLC采集，PLC的模拟量输入模板将该电压、电流、温度、或电阻信号等模拟量转换成数字量——整形数(INTEGER)。
在PLC程序内部要对相应的信号进行比较、运算时，常需将该信号转换成实际物理值（对应于传感器的量程）。
而经程序运算后得到的结果要先转换成与实际工程量对应的整形数，再经模拟量输出模板转换成电压、电流信号去控制现场执行机构。
这样就需要在程序中调用功能块完成量程转换。
如一个压力调节回路中，压力变送器输出4-20mA DC信号到SM331模拟量输入模板，SM331模板将该信号转换成0-27648的整形数，然后在程序中要调用FC105将该值转换成0-10.0（MPa）的工程量（实数），经PID运算后得到的结果仍为实数，要用FC106转换为对应阀门开度0-100%的整形数0-27648后，经SM332模拟量输出模板输出4-20mA DC信号到调节阀的执行机构。
本文主要讨论S7-300/400 PLC编程中模拟量的量程转换。
模拟量模块的使用及信号的采集与处理
模拟量模块的使用及信号的采集与处理一、实验目的1、熟悉可编程序控制器的工作原理、主要参数、硬件结构、模块特性、安装配置及指令系统、程序设计、调试方法。
2、熟悉S7-300模拟量模块的工作原理，掌握硬件安装接线的方法及软件的设置及编程。
3、掌握模拟量模/数、数/模转换的原理，输入输出编程方法及STEP7开发环境的使用。
二、实验要求1、器材需求：装有Step-7的计算机，S7-300 PLC（包括电源模块、CPU模块、通信模块和至少一个模拟量模块），数字万用表、PLC实验台及实验用导线若干。
2、以尽可能直观的方式验证模拟量输入、输出模块的结果及精度。
三、实验原理通过PLC模拟量模块采集0-10V模拟电压再输出的方式，验证其模拟量模块的转换速度及精度。
模拟量输出框图：图3-1 模拟量输出框图四、实验步骤1、接线本实验除了PLC的电源模块、CPU模块和通信模块，输入/输出模块只用到模拟量模块SM334。
模拟量I/O模块SM334有两种规格，一种是有4模入/2模出的模拟量模块，其输入、输出精度为8位，另一种也是有4模入/2模出的模拟量模块，其输入、输出精度为12位。
SM334模块输入测量范围为0～10 V或0～20 mA，输出范围为0～10 V或0～20 mA。
它的I/O测量范围的选择是通过恰当的接线而不是通过组态软件编程设定的。
与其它模拟量模块不同，SM334没有负的测量范围，且精度比较低。
本实验的I/O模块选用SM334AI4/AO2x12bit模拟量模块，输入信号为实验台提供的0-10V连续可调直流电源，SM334 AI4/AO2x12bit模块的原理图如下：图3-1 SM334 AI4/AO2x12bit示意图接线方法：将模块的电位参考端和每个通道的电位参考端接地（或电源负极），将所选输入通道的输入端接到实验台0-10V直流电源的正极，并用数字万用表测量输入的模拟电压值和SM334 AI4/AO2x12bit模块模出口的电压值。
西门子PLCS7-400系列IO模块及其他模块
西门子PLC S7-400系列I／O模块及其他模块下面介绍的有SM421数字量输入模块、SM422数字量输出模块、SM43l模拟量输入模块、SM432模拟量输出模块、功能模块，如FM450-1计数器模块、FM451定位模块、FM453定位模块、FM455闭环控制模块、FM458-l DP应用模块，通信处理器如CP440、CP441-1、CP441-2、CP443-5基本型、CP443-5扩展型、CP443-1、CP443-1IT、CP444等。
西门子I／O模块--数字量具体分类：(1)西门子I／O模块--SM421数字量输入模块(2)西门子I／O模块--SM422数字量输出模块(3)西门子I／O模块--SM43l模拟量输入模块(4)西门子I／O模块--SM432模拟量输出模块(5)西门子I／O模块--FM450-1计数器模块。
FM450-1是用于简单计数任务的双通道智能计数模块，直接连接到增量型编码器，可定义两个值的比较功能达到比较值时，模块上的数字量输出点输出相应的信号。
(6)西门子I／O模块--定位模块FM451和FM453。
三通道FM451定位模块处理快速移秒爬行速度驱动的机械轴的调节、定位，最好通过接触器或变频器来控制标准电动机，每通道为4数字量输出，为增量型或同步序列的位置编码。
定位模块应用于包装机械、起重设备和搬运设备、木材加工机械等领域。
FM453是智能型的三通道模块，用于宽范围的各种伺服／步进电动机的定位任务，它能完成任何定位控制，从简单的点对点定位到需要快速响应、高精确度和高速度的复杂模型的加工等，能控制最多三个彼此独立的电动机。
(7)西门子I／O模块--FM455闭环控制模块(8)西门子I／O模块--FM458—1DP应用模块。
在生产机械领域，需要更快的循环速度，机电一体化的解决方案。
FM458-1DP功能模板完全适应这一领域的严格要求，通过其丰富的运动控制功能块库，满足全部的机电一体化功能要求。
工业自动化控制器与对象仿真之S7-300和S7-400 PLC仿真软件使用说明
工业自动化控制器与对象仿真系统S7-300&400 PLC仿真接口软件使用说明2018年12月10日北京华晟云联科技有限公司编制下载地址：/Home/DownSoft目录1、COSAI-S7300仿真接口软件介绍 (3)1.1 COSAI-S7300仿真接口软件简介 (3)1.2 仿真接口软件界面介绍 (3)2、COSAI_S7300安装 (5)3、虚拟仿真系统通讯与操作 (7)3.1．仿真软件通讯设置 (7)3.1.1 COSAI-S7300仿真接口软件通讯设置 (7)3.1.2西门子PLC仿真PLCSIM通讯设置 (9)3.1.3.组态王设备通讯设置 (10)3.1.4 WINCC组态通讯设置 (15)3.2、运行软件的操作流程 (19)3.2.1、首先运行PLCSIM 仿真软件 (19)3.2.2、运行COSAI-S7300 接口软件 (20)3.2.3、运行对象过程控制系统 (22)3.2.4、运行组态王软件 (23)3.2.5、运行WINCC组态软件 (25)1、COSAI-S7300仿真接口软件介绍1.1 COSAI-S7300仿真接口软件简介下载地址：/Home/DownSoft我公司开发了针对西门子S7-200,200SMART, S7-300,400,PCS7，以及S7-1200.1500 PLC的仿真与仿真接口软件。
实现与各种仿真对象，组态软件的对接，从而协助进行自动化的教学与工程项目的实施。
这些PLC软件，包括工业对象的仿真都属于工业自动化仿真软件的一部分。
COSAI-S7300仿真接口软件是针对北京华晟云联科技有限公司的A3000、A8000系列等虚拟控制对象产品与控制器以及组态软件之间进行接口控制的软件仿真接口软件。
配置对象接口针对各种Flash对象、A3000仿真系统对象、A8000仿真系统对象、AS3700到对象；配置上位机组态为组态王。
集成控制器、对象、组态模块进行数据传递与通讯，实现系统的仿真控制，可达到真实系统的控制要求。
西门子通信模块使用教程
最小输出电流“ ( 1” 信号)
触点开关容量
5 mA —
触点 阻性负载 开关 感性负载 频率 灯负载
100 Hz 0.5 Hz 100 Hz
触点使用寿命
—
短路保护
诊断
最大 电流
从背板 总线
消耗 从 L+
电子保护 —
80 mA
120 mA
5 mA —
5 mA
5 mA
10 mA
数字量—输出模块SM— 322的技术特性—
2024/11/11
控制科学与工程学院
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DO接口电路（双向晶闸管或双向可控硅型）
1
光电耦合器
5V
双向晶闸管
高频滤波电路
压敏电阻
双向晶闸管输出型：每点最大带负载能力为0.5～1A，每4点 输出总电流不得大于1.6～4A。
双向晶闸管输出型的响应速度最快，从晶闸管门极驱动到双 向晶闸管导通的时间为1ms以下
I/O额定负载电压24 V DC，输入电流为7mA，最大输出电流为 0.5A，每组总输出电流4A。输入电压“1”信号电平为11～30 V， “0”信号电平为－3～＋5 V，I/O通过光耦与背板总线隔离。
在额定输入电压下，输入延迟为1.2～4.8 ms。输出具有电子短路 保护功能。
2024/11/11
16点数字量继电器输出模板的端子接线图和框图
2024/11/11
控制科学与工程学院
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3.数字量输入/输出模块(DI/DO)(SM323)
SM323数字量输入／输出模板是在一块模板上同时具有数字量输入点 和数字量输出点，有两种类型，一种是8点输入和8点输出模块，输入点 和输出点均有一个公共端。另一种是16点输入（8点1组）和16点输出 （8点1组）模块。
SIMATIC S7-300、400 PLC的设计应用实例
SIMATIC S1-300/400 PLC的设计应用实例3个实际控制系统为例，说明Profibus控制系统的组成和基本应用。
包括硬件结构，组态编程软件STEP7、监控软件WinCC的使用；基于PC的PLC控制系统软件WinAC的使用；基于Profibus的现场总线控制系统组成。
第一节 Profibus现场总线控制网络一．实验室控制网络组成如图1-1所示，实验室控制网络以工业以太网为界分为两层，即监控层和控制层。
监控层主要包括工程师站（工业PC）、监控站和服务器等二类主站；控制层包括一类主站（3台S7400，2台S7300）、各个从站（分布式I/O ET200、变频器等）和现场设备等，他们之间构成了现场总线控制系统。
通过以太网，S7300、S7400等一类主站与监控站、工程师站及服务器等二类主站连接。
图7-1 现场总线控制网络组成二．系统硬件组成1．一类主站选用德国西门子公司生产的SIMATIC S1-300/400可编程控制器。
SIMATIC S1-300/400可编程控制器采用模块化设计，在一块机架底板上可安装电源、CPU、各种信号模板、通信处理器等模块，其中CPU上有一个标准化MPI接口，它既是编程接口，又是数据通信接口，使用S7协议，通过此接口，PLC之间或者与上位机之间都可以进行通信，从而组成多点MPI接口网络。
S1-300/400可编程控制器通过I／O模块采集相关数据和发出控制信号，I／O模块与S1-300/400可编程控制器之间通过PROFIBUS现场总线通信。
2．二类主站PC计算机或工控机都可以作为二类主站。
二类主站主要用于控制系统程序的编写和系统运行过程中的实时监控，如工程师站和监控站等。
通常工程师站装有SIMATIC STEP7 组态编程软件和SIMATIC WINCC 监控组态软件。
3．从站系统从站包括分布式I/O ET200，变频器和通过DP/PA LINK连接的智能从站等。
S7-400介绍
信号模块SM
模拟信号输入模块SM431 应用 •模拟量输入模板将从过程来的模拟量信号转换成S7-400 内部处理用的数字量信号。 •电压和电流传感器、热电偶、电阻器和热电阻可作为传 感器连接到S7-400。 特性 • 快速A/D转换，特别适用于高速动态处理。 • 8点输入，可测量电压/电流。 • 4点输入，用于测量电阻。 • 无量程选择限制。 • 14位分辨率。 • 供电电压：只有连接2线变送器时需要24VDC。 • 模拟部分与CPU隔离。 • 通道间及通道与中央接地点间的最大共模电压为8VAC。
PLC供电由UPS（不间断电源）提供。
S7-400供电模块通过背板总线向400系统的模块供电。 供电模块将网侧电压转换为5V和24V直流工作电压。
供电模块的输出电流为4A、10A和20A三种。
传感器执行器需要的负载电压单独提供。
电源模块供电状态和内 部故障LED指示
故障确认按钮
输出电压通断开关
后备电池部件
S7-400系统的编址
S7-400系统在运行用户程序的过程中需要对信号模块 的输入、输出数据进行存取，以便完成对实际生产过程的 监视和控制。为了达到这个目的，需要使用户程序中的数 据逻辑地址和该数据的实际物理存取地址一一对应。因此， 我们有必要对400系统进行编址操作。
逻辑地址的确定
逻辑地址仅出现在用户程序中，逻辑地址的命 名只要符合编程的合法性并使编程者容易记忆 就可以。
数字信号的输入原理
DI
信号在电气上隔 离，实际传输采 用光电耦合 L
数据总线
Min
外部开关量信号 如按钮，接近开关， 位置传感器等
L+/L1 Mex/N
数字信号的输出原理
DO
信号在电气上隔 离，实际传输采 用光电耦合 L 数据总线
模拟量处理
2. 模拟量输入通道的量程调节
每个模拟量输入模块（AI）都有 2～8 模拟量输入通道，在使用之前必须对所使用的模 拟量输入模块进行相关设置：
新疆博识通咨询有限公司
北京精诚智合科技有限公司
编制：李丙林
①通过模拟量输入模块内部的跳线， 同一个模拟量输入模块每个通道组间可以连接不同 类型的传感器； ②通过使用 STEP7 软件或量程卡可以设置模拟量模块的测量方法和测量范围。 一般模拟量输入模块的每个通道组有 1 个量程卡， 每个量程卡可设置为¡ A¡ 、 ¡ B¡ 、 ¡ C¡ 、 ¡ D¡ 4 个位置，缺省位置为¡ B¡ ，即电压测量位置。
传感器 测量传感器利用线性膨胀、角度扭转或电导率变化等原理来测量物理量的变化。 变送器 测量变送器将传感器检测到的变化量转换为标准的模拟信号，如: ¡ 500mV, ¡ 10V, ¡ 20mA, 4...20mA。这些标准的模拟信号将接到模拟输入模块上。 模数转换器 必须把模拟值转换为数字量，才能被 CPU 处理。模拟输入模块中的 ADC（模 数转换器）用来实现转换功能。模数转换是顺序执行的，也就是说每个模拟通道上的输入信 号是轮流被转换的。 结果存储器 模数转换的结果存在结果存储器中，并一直保持到被一个新的转换值所覆盖。 可用¡ L PIW¡ ¡ 指令来访问模数转换的结果。 模拟输出 传递指令¡ T PQW...¡ 用来向模拟输出模块中写模拟量的数值（由用户程序 计算所得） ，该数值由模块中的 DAC（数模转换器）变换为标准的模拟信号。 模拟执行器 采用标准模拟输入信号的模拟执行器可以直接连接到模拟输出模块上。 模拟量输入流程是： 通过传感器把物理量转变为电信号， 这个电信号可能是离散性的电 信号， 需要通过变送器转换为标准的模拟量电压或电流信号， 模拟量模块接收到标准的电信 号后通过 A/D 转换，转变为与模拟量成比例的数字信号，并存放在缓冲器中，CPU 通过¡ L PIWx¡ 指令读取模拟量模块缓冲器的内容，并传送到指定的存储区中待处理。 模拟量输出流程是：CPU 通过¡ T PQWx...¡ 指令把指定的数字量信号传送到模拟量 模块的缓冲器中，模拟量模块通过 D/A 转换器，把缓冲器的内容转变为成比例的标准电压 或电流信号，标准电压或电流驱动相应的执行器动作，完成模拟量控制。
S7-400PLC的硬件
点链接；CP441-2有两个可变接口，用于高性能的点对点链接，
CP443-5基本型是用于PROFIBUS-FMS现场总线系统的
SIMATIC S7-400通讯处理模块，它通过背板总线与邻近的S7400相链接，当使用SEND/RECIVE或S7功能时，不存在槽位 规则，CP443-5基本型提供以下S7通讯服务：与S7-300和S7400 PLC通讯；和编程器（PG功能）通讯；和PC机，例如 CP5412（A2）和S7-5412软件包，CP5511/5611和SOFTNET 软件包通讯；以及与人机接口设备（OP）通讯。 CP443-5扩展型是成本优化的SIMATIC S7-400通讯处理 器，用于PROFIBUS总线系统，它提供PROFIBUS-DP、S7通 讯和SEND/RECEIVE服务，它作为DP主站运行，符合 EN50170，它完全独立地处理数传输，而且允许连接从站，如 CP342-5作为DP从站，ET200作为分布式I/O系统的DP从站等。 CP443-5扩展型使S7-400能连接到PROFIBUS-DP。
CPU可作PROFIBUS-DP的主站。
CPU电源规格
S7-400PLC的CPU模块需要外部提供DC24V电源，可以通 过选用SIEMENS配套的标准电源模块(PS405、PS407等)进行 供电。不同型号的CPU模块，对电源的容量要求有所不同，但 电压要求相同，对于常用的紧凑型与标准型CPU，模块对电源 的要求如表所示。
主基板与1～6号ER之间。
连接CR与ER的电缆的最大长度
•电源模块通过背板总线向S7-400提供DC5V和DC24V电源，
输出电流额定值有4A、10A和20A。它们不为信号模块提供负 载电压。PS405的输入为直流电压，PS407的输入为直流电压 或交流电压。 • 如果使用两个型号为PS407 10AR或PS405 10AR的电源模
模拟量输入输出讲解
对输入、输出模拟量的PLC编程的探讨及编程实例解析对于初学PLC编程的人来说，模拟量输入、输出模块的编程要比用位变量进行一般的程序控制难的多，因为它不仅仅是程序编程，而且还涉及到模拟量的转换公式推导与使用的问题。
不同的传感变送器，通过不同的模拟量输入输出模块进行转换，其转换公式是不一样的，如果选用的转换公式不对，编出的程序肯定是错误的。
比如有3个温度传感变送器：（1）、测温范围为 0~200，变送器输出信号为4～20ma（2）、测温范围为 0~200，变送器输出信号为0～5V（3）、测温范围为－100~500，变送器输出信号为4～20ma（1）和（2）二个温度传感变送器，测温范围一样，但输出信号不同，（1）和(3)传感变送器输出信号一样，但测温范围不同，这3个传感变送器既使选用相同的模拟量输入模块，其转换公式也是各不相同。
一、转换公式的推导下面选用S7-200的模拟量输入输出模块EM235的参数为依据对上述的3个温度传感器进行转换公式的推导：对于(1)和（3）传感变送器所用的模块，其模拟量输入设置为0～20ma电流信号 ,20ma对应数子量=32000，4 ma对应数字量=6400；对于（2）传感变送器用的模块，其模拟量输入设置为0～5V电压信号，5V 对应数字量=32000，0V对应数字量=0；这3种传感変送器的转换公式该如何推导的呢？这要借助与数学知识帮助，请见下图：上面推导出的（2-1）、（2-2）、（2-3）三式就是对应（1）、（2）、（3）三种温度传感变送器经过模块转换成数字量后再换算为被测量的转换公式。
编程者依据正确的转换公式进行编程，就会获得满意的效果。
二、变送器与模块的连接通常输出4～20ma电流信号的传感变送器，对外输出只有 +、- 二根连线，它需要外接24V电源电压才能工作，如将它的+、- 二根连线分别与24V电源的正负极相连，在被测量正常变化范围内，此回路将产生4～20ma电流，见下左图。