西门子PLC主机模块介绍：

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西门子公司提出TIA（TotallyIntegratedAutomation）概念，即全集成自动化系统，将PLC技术溶于全部自动化领域。由zui初发展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市场，停止生产，而S7系列PLC发展成为了西门子自动化系统的控制核心，而TDC系统沿用SIMADYND技术内核，是对S7系列产品的进一步升级，它是西门子自动化系统zui*，功能zui强的可编程控制器。

高组装密度

Tothetopofthepage

设计和功能

桌面CPU创新桌面CPU创新

设计

S7-300可以实现空间节省和模块式组态。除了模块，只需要一条DIN安装轨用于固定模块并把它们旋转到位。

这样就实现了坚固而且具有EMC兼容性的设计。

随用随建式的背板总线可以通过简单的插入附加的模块和总线连接器进行扩展。S7-300系列丰富的产品既可以用于集中扩展，也可用于构建带有ET200M的分布式结构；因此实现了经济高效的备件控制。

扩展选件

如果自动化任务需要超过8个模块，S7-300的*控制器(CC)可以使用扩展装置(EU)扩展。中心架上zui多可以有32个模块，每个扩展装置上zui多8个。接口模块(IM)可以同时处理各个机架之间的通讯。如果工厂覆盖范围很宽，CC/EU还可以相互间隔较长距离安装（zui长10m）。

在单层结构中，这可以实现256个I/O的zui大组态，在多层结构中zui多可以达到1024个I/O。在带有PROFIBUSDP的分布式组态中，可以有65536个I/O连接（zui多125个站点，如通过IM153连接的ET200M）。插槽可自由编址，因此无需插槽规则。

S7-300模块种类丰富，还可以用在分布式自动化解决方案中。

与S7-300具有相同结构的ET200MI/O系统通过接口模块不仅可以连接到PROFIBUS上还可以连接到

西门子S7－300PLC主要支持的硬件有：

（1）电源（PS）

电源模块提供了机架和CPU内部的供电电源，置于1号机架的位置。

（2）*处理器（CPU）

CPU存储并处理用户程序，为模块分配参数，通过嵌入的MPI总线处理编程设备和PC、模块、其它站点之间的通讯，并可以为进行DP主站或从站操作装配一个集成的DP接口。置于2号机架。

（3）接口模块（IM）

接口模块将各个机架连接在一起。不同型号的接口模块可支持机架扩展或PROFIBUSDP连接。置于3号机架，没有接口模块时，机架位置为空。

（4）信号模块（SM）

通常称为I/O（输入/输出）模块。测量输入信号并控制输出设备。信号模块可用于数字信号和模拟信号，还可用于进行连接，如传感器和启动器的连接。

（5）功能模块（FM）

用于进行复杂的、重要的但独立于CPU的过程，如：计算、位置控制和闭环控制。

（6）通讯处理器（CP）

模块化的通讯处理器通过连接各个SIMATIC站点，如：工业以太网，PROFIBUS或串行的点对点连接等。

后三个模块在机架上可以任意放置，系统可以自动分配模块的地址。

需要说明的是，每个机架zui多只能安装8个信号模块、功能模块或通讯模块。如果系统任务超过了8个，则可以扩展机架（每个带CPU的*机架可以扩展3个机架）。

各个模块的性能具体如下：

（1）电源模块（PS）

电源模块用于将SIMATICS7-300连接到120/230VAC电源。

（2）CPU模块

各种CPU有各种不同的性能，例如，有的CPU上集成有输入/输出点，有的CPU上集成有PROFI-BUS-DP通讯接口等。

以上只是列出了部分指标，设计时还要参看相应的手册。

（3）接口模块

接口模块用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7-300通过分布式的主机架(CR)和3个扩展机架(ER)，可以操作多达32个模块。运行时无需风扇。

（4）信号模块

信号模块用于数字量和模拟量输入/输出，又分DI/DO（数字量输入/输出）和AI/AO（模拟量输入/输出）模块。

①数字量输入模块：

②数字量输出模块：

③数字输入/输出模块：

④继电器输出模块：

⑤模拟量输入模块

⑥模拟量输出模块：

⑦模拟量输入/输出模块：

（5）功能模块

西门子S7－300功能模块模块适用于各种场合，功能块的所有参数都在STEP7中分配，操作方便，而且不必编程。包括：计数器模块（FM350），定位模块（FM351），凸轮控制模块（FM352），闭环控制模块（FM355）等许多用于特定场合的模块。

（6）通讯模块（CP）

S7－300通讯模块是用于连接网络和点对点通讯用的模块，比如：用于S7－300和SIMATICC7通过PROFIBUS通讯的模块CP343－5，用于S7－300和工业以网通讯的模块CP343－1及CP343－1IT等

S7-300系列PLC性能介绍

S7-300是SIMATIC控制器中销售量zui多的产品，它已成功地用于范围广泛的自动化领域。S7-300的重点在于为生产制造工程中的系统解决方案提供一个通用的自动化平台。这就是说，S7-300是用于集中式或分布式结构的优化解决方案。坚持不懈的创新和改革使S7-300这个广泛应用的自动化平台能持续不断的升值概述。

西门子PLC主机模块优点

由于具有高处理速度，CPU可以实现非常短的机器循环时间。

S7-300系列CPU可以为各种应用提供合适的解决方案，客户只需为特定任务实际需要的性能付款

S7-300建立在模块式的组态上，无需I/O模块的插槽规则

现有丰富的模块可用于集中组态和搭配ET200M实现分布式组态。

集成的PROFINET接口可以实现控制器的简单网络化，与其它运行管理等级方便的进行数据交换

模块宽度窄，可以实现紧凑式的模块设计或者小型控制柜。

能够把强大的CPU与工业以太网/PROFINET接口、集成的工艺功能或故障防护设计集成在一起，从而避免附加投资。

特别是在后期加工工艺上，S7-300可以用于以下行业：

汽车工业

通用机械工程

特殊机器制造

系列机械工程，OEM

塑料加工

包装行业

食品和饮料工业

加工工程

快速计数/fairs，可以直接访问硬件计数器

简单定位，直接控制MICROMASTER频率静态变频器

带有集成功能块的PID-Regulation

使用STEP7对这些模块进行组态和参数化，并且不需要进行不便的转换设置。数据进行集中存储，如果更换了模块，数据会自动传输到新的模块，避免发生任何设置错误。使用新模块时，无需进行软件升级。可根据需要复制组态信息，例如用于标准机器。返回页首

西门子S7-300信号模块设计和功能

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STEP7，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。

S7-300是SIMATIC控制器中销售量zui多的产品，它已成功地用于范围广泛的自动化领域。S7-300的重点在于为生产制造工程中的系统解决方案提供一个通用的自动化平台。这就是说，S7-300是用于集中式或分布式结构的优化解决方案。坚持不懈的创新和改革使S7-300这个广泛应用的自动化平台能持续不断的升值概述。

功能强大，结构紧凑并且经济

SIMATICS7-300通用控制器可以节省安装空间并且具有模块化设计的特点。

大量的模块可根据手头的任务被用于扩展集中系统或创建分散结构的系统，并促进备件成本效益的经济性。凭借其令人印象深刻的创新系列，SIMATICS7-300通用控制器成为了一个可以有效节省用户额外投资和维护成本的综合系统。现有性能范围极宽的分级CPU系列，可用于组态控制器。

产品范围包括7种标准的CPU、7种紧凑式CPU、5种故障防护型CPU以及3种工艺CPU。现有CPU的宽度仅40mm，SIMATICS7-300是我们全集成自动化设计的一部分，是销量zui大的控制器。

应用范围

在*个实例中，SIMATICS7-300用于制造工艺中的创新性系统解决方案，特别是用于汽车工业，一般机械工程，特别是特殊机械制造和机器的连续生产(OEM)，以及塑料加工、包装行业、食品和饮料工业和加工工程，作为一种多用的自动化系统，S7-300是那些需要灵活的设计以实现集中和本地组态的应用的理想解决方案。对于由于环境条件限制需要特殊的坚固性的应用，我们可以提供SIPLUS设备。模块中为数众多的通道使S7-300实现了节省空间的设计。可使用每个模块中有8至64个通道（数字量）或2至8个通道（模拟量）的模块。

简单参数化

直流电源设备是电力系统*的辅机设备。供给断路器分合闸用电，后备电池充电以及二次回路的仪器仪表等低压设备用电都采用直流电源。目前国内发电厂及变电站使用的直流电源设备已广泛采用高频整流模块为功率单元，为了对整个直流系统进行合理的实时监控、管理，本文设计了一种基于西门子s7-200plc［1］的高频直流监控器。其功能主要是实时采集直流系统的电压、电流及供电支路的开关状态等运行参数，并对数据进行分析处理，判断直流系统的运行工况，并根据pid控制理论进行实时运行控制和故障处理，并对蓄电池进行在线监测，为电力综合自动化控制系统提供安全、稳定、可靠的直流电源。

一．概述

在自动化控制领域中，相同功能有不同实现方式，针对不同的设备对精度和响应速度的要求，选用合适的定位控制系统以实现*的性价比。本文介绍的一种应用西门子S7-300PLC的高速计数模块ET200S和70系列变频器通过PROFIBUS总线通讯的功能来实现的定位控制的实际应用。

二．控制思路

横移车是钢管生产线中*的辅机设备，它主要完成将前一工序生产的钢管搬运到下一工序，或有序地暂放在台架的每个工位上。随着对生产线自动化程度要求的日益提高，减轻操作人员的工作量和操作失误。要求对横移车实现全自动准确定位控制。

其控制核心就是利用装在横移车车轮上的编码器采集的位置信号，通过PLC的高速计数模块读取，CPU经过运算处理与设定位置作比较，控制变频器的多段速度，从而实现横移车的准确定位控制。因为考虑到控制成本和操作方便，采用PROFIBUS总线控制方式，减少了布线，控制方便，灵活。

三．系统的构成和特点

1．PLC作为控制的核心，主要用来接收编码器的反馈信号，与设定的位置信号作比较，通过通讯功能来控制变频器的输出频率减小，提前减速，到位前低速运转，到位时准确停止。为了实现精确定位还设有零位置传感器，到零位时将计数器的计数值清零，消除累积误差，保证定位的准确，使横移车能平稳地放下和举起钢管。

由于放置主站CPU和变频器的控制柜与横移车比较远，在横移车上放置了远程I/O模块和高速计数器模块ET200S，通过PROFIBUS总线相连，将现场的传感器，编码器信号直接连接在远程I/O和计数模块上，减少了现场的走线和故障的发生，维护方便。通讯速率可过1.5M，整个系统的系统框图如1。由于使用通讯功能，可以省去用于控制变频器的几个输出点，PLC的输出点也减少了。

2．高速计数器模块ET200S的控制系统中所选的编码器分辨率为2048P/R，轮径φ250，齿轮比3，可计算出脉冲精度：250×3.14/2048×3=0.127mm/脉。能*横移车的准确定位精度。

精确定位过程如下：

首先设定好横移车运行的一个方向为正方向（加脉冲），当横移车向设定的位置运行时（工作运行速度），高速计数器自动进行加/减速计数，在距离设定位置300—400mm时，控制变频器的输出频率，以低速运行，在到达设定的位置时，停止变频器的输出，同时实施机械抱闸，完成了准确定位。

读取高数计数模块的程序段如下：

LPID272//模块开始地址，将计数器模块状态值存放到MD20~MD27

TMD20//当前计数值

LPID276

TMD24

L123//装载比较值

TMD30

SET

=M34.0//打开软件门

AM10.0//使能传送比较值功能

=M35.2

LMD30

TPQD272

LMD34

TPQD276

3．PLC和变频器通讯

在CPU进行硬件配置时，对挂在总线PROFIBUS站点都分配了物理地址，PLC与变频器进行通讯也有相应的物理地址，CPU内部有通讯功能块SFC14，SFC15，使用内部的寄存器DB块存放数据，当PLC对变频器进行数据的写入和读出时，就需知道PLC和变频器定义的相关功能的地址，然后依据这些地址进行数据的写入和读出，才能实现对变频器的控制。

此控制系统变频器需设定的参数介绍如下：

P60=1，P53=6，P554=3100，P571=3101

P572=3102，P443=3002，P566=3107

P734.1=32，，P734.2=148

其它的参数可以按出厂默认值即可

四．结束语

通过这次的电气改进，现场布线减少，自动化程度提高了，人为参与减少了，加强了安全生产。生产效率有了很大的提高，通讯控制替代了硬接线的端子控制，不仅降低了成本，面且操作更方便，性价比更优异。也证明了西门子PLC和变频器的通讯功能非常强大和好用。

产品远销：

1．华北地区：北京、天津、河北、山西、内蒙古（5个省、市、区）。

2．东北地区：辽宁、吉林、黑龙江、大连（4个省、市）。

3．华东地区：上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东、宁波、夏门、青岛（10个省、市）。

4．中南地区：河南、湖北、湖南、广东、广西、海南、深圳（7个省、市）。

5．西南地区：重庆、四川、贵州、云南、西藏（5个省、市）。

6．西北地区：陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆（5个省、区）

一、S7-300PLC的种类

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

• 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，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：只需简单地将模块钩在 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：背板总线集成在模块上，模块通过总线连接器相连，总线连接器插在机壳的背后。

• 更换模块简单并且不会弄错：更换模块时，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模块上。

• 可靠的接线端子：对于信号模块可以使用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子

• 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。或者直接在信号模块上进行接线。

• 确定的安装深度：所有的端子和连接器都在模块上的凹槽内，并有端盖保护，因此所有的模块都有相同的安装深度。

• 没有槽位的限制：信号模块和通讯处理模块可以不受限制地插到任何一个槽上，系统自行组态。

• 灵活布置：机架(CR/ER)可以根据*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zui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模块时，则可以扩展 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模块进行参数赋值，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，模块更换，等等)。

• 口令保护：多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，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（缺省）传输率为187.5kbps。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。可将PROFIBUS DP接口设置为在主站或从站模式下运行，支持的传输率zui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。可通过MPI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。可以在全双工模式下以高达19.2kbps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口换数据。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)。