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详细信息

西门子S7-300PLCSIMATIC S7-300 是模块化的微型 PLC 系统，模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。

概述

S7-300

? 模块化微型 PLC 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，应用十分灵活

? 操作方便，设计简单，不含风扇

? 任务增加时可顺利扩展

? 大量的集成功能，使它功能非常强劲

S7-300F

? 故障安全型自动化系统，可满足工厂日益增加的安全需求

? 基于 S7-300

? 可连接配有安全型模块的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式 I/O 站

? 通过采用 PROFIsafe 行规的 PROFIBUS DP 进行安全相关通信

? 标准模块另外也可用于非安全相关应用

应用

S7-300

SIMATIC S7-300 是模块化的微型 PLC 系统，可满足中、低端的性能要求。

模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。

SIMATIC S7-300 的应用领域包括：

? 特殊机械，

? 纺织机械，

? 包装机械，

? 一般机械设备制造，

? 控制器制造，

? 机床制造，

? 安装系统，

? 电气与电子工业及相关产业。

多种性能等级的 CPU，具有用户友好功能的全系列模块，可允许用户根据不同的应用选取相应模块。任务扩展时，可通过使用附加模块随时对控制器进行升级。

SIMATIC S7-300 是一个通用的控制器：

? 具有高电磁兼容性和抗震性，可更大限度地用于工业领域。

S7-300F

SIMATIC S7-300F 故障安全自动化系统可使用在对安全要求较高的设备中。其可对立即停车过程进行控制，因此不会对人身、环境造成损害。

S7-300F 满足下列安全要求：

? 要求等级 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801

? 安全要求等级 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508

? 类别 1 - 4 符合 EN 954-1

另外，标准模块还可用在 S7-300F 及故障安全模块中。因此它可以创建一个全集成的控制系统，在非安全相关和安全相关任务共存的工厂中使用。使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

设计

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中央控制器 (CC) 和扩展装置 (EU)。

通过分布式中央控制器 (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*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，更换较为*：

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。

许多不同的数字量和模拟量模块根据每一项任务的要求，准确提供输入/输出。

数字量和模拟量模块在通道数量、电压和电流范围、电气隔离、诊断和警报功能等方面都存在着差别。在这里提到的所有模块范围中，SIPLUS 组件可用于扩展的温度范围 -25… 60°C 和有害的空气/冷凝。

诊断、中断

许多模块还会监控信号采集（诊断）和从过程（过程中断）中传回的信号。这样便可对过程中出现的错误（例如断线或短路）以及任何过程事件（例如数字输入时的上升边或下降边）立刻做出反应。使用 STEP 7，即可轻松对控制器的响应进行编程。

**模块

用于测试和仿真时，模拟量模块可插入到 S7-300。该模块通过 LED 转换和指示输出信号，实现对编码器信号的模拟。

该模块可插入到任何地方（不必遵守插槽规则）。该虚拟模块为未组态的信号模块预留了一个插槽。稍后安装该模块时，整个组态的机械配置和地址分配均不会更改

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FM为功能模块，CP为通信处理器模块。

电源模块总是安装在机架的较左边，CPU模块紧靠电源模块。如果有接口模块，它放在CPU模块的右侧。信号模块和通信处理器模块可以不受限制地插到任何一个槽上，系统可以自动分配模块的地址。每个机架较多只能安装8个信号模块、功能模块或通信处理器模块。如果系统任务需要的这些模块**过8块，则可以增加扩展机架，有的低端CPU没有扩展功能。

各模块上集成有背板总线，通过模块机壳背后的U形总线连接器将总线连成一体，如图4-2所示。除了模块之外，用户所要做的是将模块固定在DIN标准导轨上，导轨是一种**的金属机架，只需将模块安装在DIN标准的安装导轨上，然后用螺栓锁紧即可。这种结构既可靠又可以满足电磁兼容的要求。

除了带CPU的*机架（CR），较多可以增加3个扩展机架（ER），每个机架可以插CPU模块和IM模块，4个机架较多可以安装32个模块。电源模块总是在1号槽的位置。*机架（0号机架）的2号槽上是CPU模块，3号槽是接口模块。这3个槽号被固定占用，信号模块、功能模块和通信处理器使用4～11号槽。

因为模块是用总线连接器连接的，而不是像其他模块式PLC那样，用焊在背板上的总线插座来安装模块，所以槽号是相对的，在机架导轨上并不存在物理槽位。例如在不需要扩展机架时，*机架上没有接口模块，此时虽然3号槽位仍然被实

际上并不存在的接口模块占用，*机架上的CPU模块和4号槽的模块实际上是相邻的。

如果有扩展机架，接口模块占用3号槽位，负责与其他扩展机架自动地进行数据通信。

如果只需要扩展一个机架，可以使用价格*的IM 365接口模块对，两个接口模块用1m长的固定电缆连接，由于IM 365不能给机架1提供通信总线，机架1上只能安装信号模块，不能安装通信模块和其他智能模块，如图4-3所示。扩展机架的电源由IM 365提供，两个机架的5VDC电源的总电流应在允许值之内。

使用IM 360/361接口模块可以扩展3个机架，*机架使用IM 360，扩展机架使用IM 361，各相邻机架之间的电缆较长为10m，如图4-4所示。每个IM 361需要一个外部24V电源，向扩展机架上的所有模块供电，可以通过电源连接器连接PS 307负载电源。所有的S7-300模块均可以安装在扩展机架上。接口模块是自组态的，*进行地址分配。

S7-300系列PLC共有20种性能档次不同的CPU可供控制使用。从范围广泛的基本功能（指令执行、I/O读写、通过MPI模块或CP模块通信）、集成功能和集成I/O模块，到广泛的通信选项，总有一种CPU可以满足需求。S7-300系列CPU大致分为以下几类。

·紧凑型：CPU 312C、CPU 313C、CPU 313C-2PtP、CPU 312C-2DP、CPU 314C-2PtP、CPU 312C-2DP（带集成的技术功能和I/O,CPU运行时需要微存储器卡）。

西门子S7-300概述

新标准型：CPU 312、CPU 314、CPU 315-2DP（适用于对处理速度中等要求的小规模应用，CPU运行时需要微存储器）。

·户外型：CPU 312IFM、CPU 314IFM、CPU 315-2DP（可在恶劣环境下使用）。

·高端型：CPU 317-2DP、CPU 318-2DP。

·故障安全型：CPU 315F-2DP。

·其他类型：CPU 313、CPU 314、CPU 315、CPU 315-2DP、CPU 316-2DP，为另外5种功能不同的CPU。

S7-300系列的CPU机器时钟时间命令执行时间缩短到原有的1/3或1/4，因而可以降低机器时钟时间和为更高生产率奠定基础。由于采用了更大容量的构架（如大容量的RAM），因此为面向任务的STEP 7工程工具的应用构建了一个平台，例如SCL高级语言和Easy Mo-tion Control（轻松的运动控制）。S7-300系列的CPU采用微型存储器卡（MMC），没有后备电池，因此减少了成本和维护费用。另外，其宽度只有40mm，而不是以前的80mm，这就意味着控制器以及开关柜将更为紧凑。由于提供更强的联网能力，因此允许更多的CPU以及操作员控制和监视设备能连接在一起。作为开放系统，使用由DP V1功能支持的PROFI-BUS,S7-300系列的CPU可以对所连接的第三方系统进行更全面的参数化和诊断。

在指令方面，S7-300的指令集包含普通STEP 5、TISOFT和其他附加指令在内的350多条指令。在所有的程序块中（OB,FC,FB），全部指令均可以使用。

的350多条指令。在所有的程序块中（OB,FC,FB），全部指令均可以使用。S7-300的高性能指令系统可以提供诸如中断处理和诊断信息这样的功能，由于这些功能集成在操作系统中，因此节省了很多RAM空间。

4.1.3　程序设计

使用STEP 7-LITE或STEP 7软件包可以对S7-300进行编程，并可以用简单、用户友好的方式使用S7-300的全部功能。该软件包含了自动化项目中的所有阶段（从项目组态到调试、测试以及服务）的功能。

1.STEP 7-LITE

STEP 7-LITE是一种低成本、高效率的软件，使用SIMATIC S7-300可以完全独立使用。STEP 7-LITE的特点是能非常*地进入编程和简单的项目处理。但STEP 7-LITE不能和辅助的SIMATIC软件包（如工程工具）一起使用。

2.STEP 7

STEP 7可以完成较大或较复杂的应用，例如，使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模块。STEP 7与辅助的SIMATIC软件包（例如工程工具）兼容。

3.工程工具

工程工具以用户友好、面向任务的方式对自动化系统进行附加的编程。工程工具提供S7-SCL（结构化语言，一种基于PASCAL的高级语言）、S7-Graph（对顺序控制进行图形组

序控制进行图形组态）、S7-HiGraph（使用状态图对顺序或异步生产过程进行图形化描述）、CFC（连续功能图，通过复杂功能的图形化内部连接生成工艺规划）。

4.1.4　通信

1.全集成自动化

全集成自动化是用单个集成系统就可以完成用户的所有自动化任务。所有的功能部件都集成在一个环境之下。将智能部件移植到I/O系统中，使工厂和机器的结构均采用模块化结构形式设计方案。这种设计方案带来很多好处，比如软件可以重复使用，加快启动速度和提高工作效率。

通信网络是系统内部的一个重要模块，通信网络包括工业以太网（供区域或基层单位联网用的国际标准）、PROFIBUS（供基层单位现场使用的国际标准）、AS-Interface（与传感器和执行机构进行通信的国际标准）、EIB（供楼宇安装系统和楼宇自动化用的国际标准）、MPI（多点接口，供CPU、PG/PC以及TD/OP间相互通信使用）、点到点连接（供两个节点之间，以**的通信协议进行通信。点到点连接是较简单的通信方式，有多种通信协议可以使用，例如RK512、3963及ASCII）。

2.过程或现场通信

过程或现场通信用于将执行机构和传感器连接到CPU。这种连接通过集成在CPU上的接口或接口模块、功能模块和通信模块来实现。另外AS-i接口和PROFIBUS-DP网也支持过程或现场通信。

PROFIBUS-DP网也支持过程或现场通信。

3.数据通信

数据通信是指可编程控制器相互之间的数据传送，或一台可编程控制器与智能设备（PC、计算机等）之间的数据传送。数据通信是由MPI、PROFIBUS或工业以太网完成的。

4.2　S7-400系列PLC

在PLC产品领域，SIMATIC S7-400被设计成生产和过程自动化系统解决方案。S7-400的主要特色为：较高的处理速度、强大的通信性能和**的CPU资源裕量。S7-400可以与SIMATIC组态工具配套使用，从而可以进行高效率的配置和编程，尤其是应用于工程量较大的自动化解决方案中。例如，高级语言SCL和用于顺序控制、状态图和面向工艺的图形组态工具等。S7-400能够保存整个项目数据，包括CPU的符号和说明等，因此，有助于便捷地进行检修和维护。此外，功能强大的集成系统的诊断功能可以增强控制器的实用性并提高其工作效率。为此，增加了可以设置的过程诊断功能，可以据此分析过程问题，从而减少停机时间并进一步促进生产效率。

4.2.1　整体设计

S7-400自动化系统采用模块化设计，系统通常包括：一个*机架、一个电源模块和一个CPU组成，如图4-5所示。它所具有的模块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。模板能带电插拔

功能模块（FM）：专门用于计数、定位、凸轮控制等任务。

根据用户需要还提供以下部件。

·接口模块（IM）：用于连接中央控制单元和扩展单元。SIMATIC S7-400中央控制器较多能连接21个扩展单元。

·SIMATIC S5模块：SIMATIC S5-135/155U，135U和155U的所有I/O模块都可和相应的SIMATIC S5扩展单元一起使用。另外，**的IP和WF模块可用于S5扩展单元，也可直接用于中央控制器（通过适配器盒）。

如果用户需要比中央控制器更多的功能，S7-400还可以扩展。S7-400较多有21个扩展单元（EU），这21个扩展单元都可以连接到中央控制器（CC）。中央控制器CC和扩展单元EU通过发送IM和接收IM连接。中央控制器可插入较多6个发送IM，每个EU可容纳1个接收IM。每个发送IM有2个接口，每个接口较多可支持4个EU。其扩展方式如图4-6所示，所使用的连接模块和能达到的连接距离如表4-1所示。

S7-400系列PLC有CPU 412-1、CPU 412-2、CPU 414-2、CPU 414-3、CPU 414-4H、CPU 416-2、CPU 416-3、CPU 417-4、CPU 417-4H共9种性能档次不同的CPU可供控制使用。

所有CPU都有一个组合的编程和PROFIBUS-DP接口，即它们在任何时间都可以被OP、编程器/工控机所访问或与各种控制器联网。该接口也可以连接分布式PROFIBUS-DP设备，这意味着，CPU能直接与分布式I/O一起执行。所有的CPU，除基本型CPU 412-1外，都配备PROFIBUS-DP接口，其主要功能是作为连接分布式I/O的接口，也可通过组态，用于与OP或编程器/工控机的通信。高端CPU还有空余的插槽，用于安装PROFIBUS-DP接口模块，以便连接到附加的DP线路。另外，各级CPU之间的一区别是性能范围，例如RAM容量、地址范围、可以连接的模块数量以及指令处理时间。

一台S7-400中央控制器中可以运行多个CPU，多CPU意味着S7-400的整体性能可以被分解。例如控制、计算或通信可以分离并分配给不同的CPU，每个CPU可赋予其本地的I/O。多CPU可使不同的功能彼此分工运行。例如一个CPU可完成实时处理功能，而另一个CPU可完成非实时处理功能。在多CPU模式下