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 PLC S7-400系列可编程控制器

西门子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?？榛峁?、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。
      西门子S7-300PLC主要组成部分有导轨（RACK）、电源模块（PS）、中央处理单元?？椋–PU）、接口?？椋↖M）、信号模块（SM）、功能?？椋‵M）等。通过MPI网的接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其它S7 PLC相连。 除了电源?？椤PU?？楹徒涌谀？橥猓桓龌苌献疃嘀荒茉侔沧?个信号?？榛蚬δ苣？椤?/span>

       S7-300的数据类型主要有基本数据类型，复杂数据类型和参数数据类型?；臼堇嘈偷某ざ炔怀?2位。复杂数据类型是由其他基本数据类型组合而成的，长度超过32位的数据类型。
      参数数据类型主要是用于功能FC或功能块FB的数据类型，这些数据类型主要有 Pointe指针类型，6字节指针类型，传递数据块号和数据地址，Any指针类型，10字节指针类型，传递数据块号、数据地址、数据数量以及数据类型。

一、S7-300 PLC系统组成

系统组成：

二、S7-300 PLC的结构特点

1、模块化设计

• ?？榛⑿蚉LC 系统，满足中、小规模的性能要求

• 各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务

• 简单实用的分布式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活

• 方便用户和简易的无风扇设计

• 当控制任务增加时，可自由扩展

• 大量的集成功能使它功能非常强劲

2、安装简单、维护方便

• DIN标准导轨安装：只需简单地将?？楣吃?DIN标准的安装导轨上，转动到位，然后用螺栓锁紧。

• 集成的背板总线：背板总线集成在?？樯?，?？橥ü芟吡悠飨嗔?，总线连接器插在机壳的背后。

• 更换?？榧虻ゲ⑶也换崤恚焊荒？槭?，只需松开安装螺钉。很简单地拔下已经接线的前连接器。在连接器上的编码防止将已接线的连接器插到其他的?？樯稀?/p>

• 可靠的接线端子：对于信号?？榭梢允褂寐荻ば徒酉叨俗踊虻尚徒酉叨俗?/p>

• TOP连接：采用一个带螺钉或夹紧连接的1至3线系统进行预接线?；蛘咧苯釉谛藕拍？樯辖薪酉?。

• 确定的安装深度：所有的端子和连接器都在?？樯系陌疾勰冢⒂卸烁潜；?，因此所有的?？槎加邢嗤陌沧吧疃?。

• 没有槽位的限制：信号模块和通讯处理?？榭梢圆皇芟拗频夭宓饺魏我桓霾凵?，系统自行组态。

• 灵活布置：机架(CR/ER)可以根据最佳布局需要，水平或垂直安装。

• 独立安装：每个机架可以距离其他机架很远进行安装，两个机架间(主机架与扩展机架，扩展机架与扩展机架)的距离最长为10 米。

• 如果用户的自控系统任务需要多于8个信号模块或通讯处理器?？槭保蚩梢岳┱?s7-300机架(CPU314以上)

三、S7-300 PLC性能

SIMATIC S7-300 的大量功能支持和帮助用户进行编程启动和维护

• 高速的指令处理：0.6~0.1μS的指令处理时间在中等到较低的性能要求范围内开辟了全新的应用领域。

• 浮点数运算：用此功能可以有效地实现更为复杂的算术运算。

• 方便用户的参数赋值：一个带标准用户接口的软件工具给所有?？榻胁问持?，这样就节省了入门和培训的费用。

• 人机界面 (HMI)：方便的人机界面服务已经集成在S7-300 操作系统内。因此人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面(HMI)从S7-300中要求数据，S7-300按用户的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送。

• 诊断功能：CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件
  (例如：超时，?？楦?，等等)。

• 口令?；ぃ憾嗉犊诹畋；た梢允褂没Ц叨取⒂行У乇；て浼际趸?，防止未经允许的复制和修改。

• 操作方式选择开关 ：操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式。

四、S7-300 PLC通讯功能

SIMATIC S7-300具有多种不同的通讯接口：

• 多种通讯处理器用来连接AS-i接口、PROFIBUS和工业以太网总线系统

• 通讯处理器用来连接点到点的通讯系统

• 多点接口(MPI)集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATICS7/M7/C7等自动化控制系统。这是一个经济而有效的解决方案；方便用户的step7的用户界面提供了通讯组态功能，这使得组态非常容易、简单。

（1）通过多点接口(MPI) 的数据通讯

所有CPU都配有一个MPI接口X1。组态配有MPI/DP接口的CPU，作为MPI节点。要使用DP接口，在STEP7中设置DP接口模式。

MPI（多点接口）表示用于PG/OP连接或用于在MPI子网中进行通讯的CPU接口。所有CPU的典型（缺?。┐渎饰?87.5kbps。对于与S7-200的通讯，还可以将传输率设置为19.2kbps。315-2PN/DP和317 CPU支持高达12Mbps的传输率。

能进行MPI通讯的设备

• PG/PC

• OP/TP

• 带有MPI的S7-300/S7-400

• S7-200（仅19.2kbps）

（2）通过PROFIBUS-DP接口通讯

CPU至少配有一个DP X2接口。315-2PN/DP和317 CPU配有一个MPI/DP X1接口。带有MPI/DP接口的CPU带有缺省的MPI组态。如果要使用DP接口，则需要在STEP7中设置DP模式。

PROFIBUS DP接口主要用于连接分布式I/O。例如，PROFIBUS DP允许您创建大型子网?？山玃ROFIBUS DP接口设置为在主站或从站模式下运行，支持的传输率最高可达12Mbps。

能进行PROFIBUS DP通讯的设备

• PG/PC

• OP/TP

• DP从站

• DP主站

• 执行器/传感器

• 带有PROFIBUS DP接口的S7-300/S7-400

（3）通过PROFINET（PN）通讯

带有“PN”名称后缀的CPU配有一个PN X2接口。连接到工业以太网可以使用CPU的集成PROFINET接口与“工业以太网”建立连接?？赏ü齅PI或PROFINET组态CPU的集成PROFINET接口。

能进行PROFINET(PN)通讯的设备

• PROFINET IO组件（如，ET 200S中的接口模块IM 151-3 PN）

• 带有PROFINET接口的S7-300/S7-400（如，CPU 317-2PN/DP或CPU 343-1 PN）

• 激活的网络组件（如开关）

• 带有网卡的PG/PC

（4）通过点对点（PtP）通讯

带有“PtP”名称后缀的CPU配有一个PtP X2接口。使用CPU的PtP接口，可使用串行接口连接外部设备?？梢栽谌つＪ较乱愿叽?9.2kbps的传输率(RS 422)，或半双工模式下以高达38.4kbps的传输率(RS 485)来运行此类系统。

使用PtP通讯可以通过串行端交换数据。PtP通讯可用于自动化设备、计算机或由其它厂商提供的具有通讯功能的系统之间的互连。该功能还允许使用通讯伙伴的协议。

可连接下列设备：

• S7 PLC和S5 PLC及第三方系统

• 打印机

• 机器人控制

• 扫描仪、条码阅读器等

五、模板的诊断及过程监视

S7-300有多种输入/输出模板具有智能功能：

• 对信号进行监视(诊断)

• 对过程信号进行监视(过程中断)

1、诊断

通过诊断可以确定模板所获取的信号(例如数字量模板)或模拟量处理(例如模拟量模板)是否正确。在诊断评估中，可参数化的诊断信息与不可参数化的诊断信息有区别。

• 可参数化的诊断信息：通过相应的参数始能诊断信息的发送

• 不可参数化的诊断信息：不管是否参数化均可发送诊断信息

如果发送诊断信息(例如无编码器电源)，则模板执行一个诊断中断。此时CPU中断执行用户程序，或中断执行低优先级的中断，来处理相应的诊断中断功能块(OB82)。

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2、过程中断

通过过程中断，可以对过程信号进行监视和响应。

（1）数字量输入模板

根据设置的参数，模板可以对每个通道组进行过程中断，可以选择信号变化的上升沿、下降沿或两个沿均可。CPU中断执行用户程序，或中断执行低优先级的中断，来处理相应的诊断中断功能块(OB40)。信号模板可以对每个通道的一个中断进行暂存。

（2）模拟量输入模板

通过上限值和下限值定义一个工作范围。模板将对测量值与这些限制值进行比较。如果超限，则执行过程中断。CPU中断执行用户程序，或中断执行低优先级的中断，来处理相应的诊断中断功能块(OB40)。

六、S7-300PLC编程软件和工具软件

使用基本的STEP7或STEP7-Lite软件包，以及高级的集成软件包STEP7 Professional便可对S7-300进行编程，并能以简单，用户友好的方式利用S7-300的全部功能。该工程软件还包含自动化项目中所有阶段(从项目组态到调试，测试以及服务)的功能。

1、编程软件

（1）STEP7-Lite

STEP7-Lite是一种低成本、高效率的软件，使用SIMATIC S7-300 可以完成独立的应用。STEP 7-Lite 的特点是能非常迅速的进入编程和简单的项目处理。它不能和辅助的SIMATIC 软件包，例如工程工具，一起使用。但是，STEP 7-Lite 编写的程序可以由STEP 7进行处理。

（2）STEP 7

使用 STEP 7 可完成较大或较复杂的应用，例如，需要用高级语言或图形化语言进行编程或需要使
用功能以及通信?？椤TEP 7 能和辅助的SIMATIC 软件包，（例如工程工具）兼容。

（3）STEP 7 Professional

除由 STEP 7 识别的语言外STEP 7 Professional 支持所有 IEC 语言

• LAD

• FBD

• STL

这有以下的语言

• 顺序功能图

• 结构化文本

还包括由这些语言所建立的程序的离线仿真，因此，STEP 7 Professional 取代了STEP7 STEP7- GRAPH、S7-SCL 和S7-PLCSIM 各个软件包的组合

二、工程工具软件

工程工具软件以用户友好，面向任务的方式对自动化系统进行附加的编程?？商峁┮韵鹿ぞ哂糜诒喑蹋?/p>

CPU/ 工程工具

• 所有的CPU均能使用STL、LAD和FBD基本语言进行编程。

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  S7-200 CPU 编程通信

  完成以太网向导配置后需要在程序中调用以太网向导所生成的ETHx_CTRL和ETH0_XFR, 然后，将整个项目下载到作客户端的S7-200 CPU上。
  1. 调用向导生成的子程序，实现数据传输
  对于S7-200的同一个连接的多个数据传输，不能同时激活，必须分时调用。下面的程序就是用前一个数据传输的完成位去激活下一个数据传输，如图11.图12.图13. 所示

  
  图11 S7-200程序段1
  
  图12 S7-200程序段2

  
  图13 S7-200程序段3
  如果通信未建立成功，可以对应查询子程序的错误代码。

   硬件组态
  首先搭建一套测试设备，设备的结构图如下：
  2套S7-300系统由PS307电源、CPU314C-2DP、CPU314C-2PTP、CP343-1、CP343-1 IT、PC、CP5611、STEP7组成，PLC系统概貌如下图：

  

  如下将向您一步一步展示如何实现2套S7-300之间的以太网通讯：
  第一步：打开SIMATIC Manager，根据我们系统的硬件组成，进行系统的硬件组态，如图：
  插入2个S7300的站，进行硬件组态：

  

   

  分别组态2个系统的硬件?？椋?/p>

  

  

   

  设置CP343-1、CP343-IT?？榈牟问⒁桓鲆蕴?，MPI、IP地址：

  

  

  

  

   

  二、 网络组态
  组态完2套系统的硬件模块后，分别进行下载，然后点击Network Configration按钮，打开系统的网络组态窗口NetPro，选中CPU314，如下图：

  

  在窗口的左下部分点击鼠标右键，插入一个新的网络链接，并设定链接类型为ISO-on-TCP connection 或 TCP connection或 UDP connection 或 ISO Transport connection，如下图：

  

  点击OK后，弹出链接属性窗口，使用该窗口的默认值，并根据该对话框右侧信息进行后面程序的块参数设定：

  

  

  当2套系统之间的链接建立完成后，用鼠标选中图标中的CPU，分别进行下载，这里略去CPU314C-2DP的下载图示：