第2章 S7硬件基础

2.1 S7-300概述 2.2 中央处理单元 2.3 电源PS307 2.4 数字量I/O单元 2.5 模拟量I/O单元 2.6 接口模板 2.7 S7-300的配置 2.8 S7-400概述

SIMATIC S7 可编程控制器系列产品包括微型PLC (S7-200)系列、较低性能系列(S7-300) 和中/高性能系列(S7-400)。 SIMATIC M7 M7 PLC系统将 AT 兼容机的性能引入PLC，或相反，将PLC的功能加入计算机中并保持熟悉的编程环境。 M7-300和M7-400自动化计算机通过开放硬件和软件平台的方法扩展了PLC的功能。它们包括一个AT兼容机，并在实时多任务操作系统RMOS支持下工作。 M7 总是用于需要高的计算性能、数据管理和显示的场合。 SIMATIC C7 该系列的完整系统是由一个PLC (S7-300)、一个HMI操作面板和过程监视系统组成。 将PLC与操作面板集成在一起可使整个控制设备体积更小、价格更优。 WinAC WinAC是一个基于计算机的解决方案，它用于各种控制任务（控制、显示、数据处理）都由计算机完成的场合。 有3种产品： • WinAC Basic 是纯软件的解决方案(PLC作为Windows NT的任务) • WinAC Pro 是硬件解决方案 (PLC 作为PC卡) • WinAC FI Station Pro 是完全解决方案(SIMATIC PC FI25)

2.1 S7-300 概述 1.结构 • 叠装式

2.安装形式 • 立式形式 • 卧式形式

3. S7-300技术参数 CPU312 IFM CPU313 CPU 314 CPU314IFM CPU315 工作存储器: 6 K字节 12 K字节 24 K字节 24 K字节 48 K字节 装载存储器: 20 K字节 20 K字节 40 K字节 40 K字节 80 K字节 (内部集成 ) 装载存储器: - 512 K字节 512 K字节 - 512 K字节 (最多可接) DI / DQ: 128 128 512 992 1024 AI / AQ: 32 32 64 248 128 本机 I/O点 DI / DQ 10 / 6 - - 20 / 16 - AI/ AQ 4 / 1

CPU312 IFM CPU313 CPU 314 CPU314IFM CPU315 程序执行时间 0.6ms 0.6 ms 0.3 ms 0.3 ms 0.3 ms （1K二进制指令） 存储器标志位 1024 2048 2048 2048 2048 计数器 /定时器32 / 64 64 /128 64/128 64/128 64/128 集成功能 有 无 无 有 无 例如：计数器/频率测量 同时通过MPI 4 4 4 4 4 通讯的节点

4. S7-300的组成模块 CPU IM (可选) SM: DI SM: DO SM: AI SM: AO FM: - 计数 - 定位 - 闭环控制 CP: - 点-到-点 - PROFIBUS - 工业以太网 PS (可选) 信号模块 (SM) • 数字量输入模块： 24V DC， 120/230V AC • 数字量输出模块： 24V DC，继电器 • 模拟量输入模块： 电压，电流， 电阻，热电偶 • 模拟量输出模块： 电压，电流 接口模块 (IM) IM360/IM361 和 IM365 可以用来进行多层组态，它们把总线从一层传到另一层。 占位模块 (DM) DM 370占位模块为没有设置参数的信号模块保留一个插槽。它也可以用来为以后安 装的接口模块保留一个插槽。 功能模块 (FM) 执行“特殊功能”： - 计数 - 定位 - 闭环控制 通讯处理器 (CP) 提供以下的连网能力： - 点到点连接 - PROFIBUS - 工业以太网 附件 总线连接器和前连接器

2.2 中央处理单元CPU 1. 结构 • 指示灯 SF—系统故障 BATE电池故障 DC5V指示 RUN/STOP … • 开关 RUN/RUN-P /STOP/MRES • MPI通讯接口 DP通讯接口 • 电源接线端子 • 存储卡插座 • 电池盒

2 . CPU314主要特性 • 负载存储器：内置RAM 40 K字节 存储器卡 256 K字节 • 随机存储器：内置 24 K字节 • 速度： 执行1000条基本指令0.3ms • 数字量I/O： 输入 外部512点 输出 外部512点 • 模拟量I/O： 输入 外部64点 输出 外部64点 • 标记寄存器：2048位（M0.0---M255.7） • 计数器： 64个 (C0---C63) • 定时器： 128个 (T0---T127) • I/O映象区： 数字量输入 I 0.0---I 127.7 数字量输出 Q 0.0---Q 127.7 • 内置时钟：DT#1994-01-01-00：00：00 • 工作小时计时器： 1个

• 软件块： OB块（13个） FB块（129个） FC块（128个） DB块（127个） SFC块（34个） SDB块（9个） • 额定电压： 24VDC • 启动电流： 8A • 功率消耗： 8W 其中 OB1 循环的程序执行 OB100 启动（从STOP到RUN） OB10 日期时间中断 OB20 延时中断 OB35 循环中断 OB40 硬件中断 OB80、81、82、85、87、121、122 分别为下列故障中断 （超时、电源、诊断、事件故障、通讯故障、程序出错、访问模板出错）

2.3 电源PS307 1 总体结构 • 24VDC指示 • 电压选择开关 • 24V通/断开关 • 系统电压接线端子 • 24VDC输出端子 2 电源PS 307 （5A） • 输入电压：120V~230V • 输入电流：2A~1A • 输出电压：24VDC • 输出电流：5A • 功耗：18W • 防短路和开路保护 • 可靠隔离 • 向总线提供电流；1.2安

3 电源PS 307 （2A） • 功耗10W • 输出电流（ 2A） • 输出电压24V直流，防短路和开路保护 • 可靠隔离 • 向总线提供电流；1.2安 4 电源PS 307（10A） • 功耗30W • 输出电流（ 10A）

4 功耗分析 • CPU314 提供总线电流 1.2A 消耗24V电流 1.0A 功耗10W • IM360 （1对3） 消耗总线电流 0.35A 功耗2W • IM361 （1对3） 提供总线电流 0.8A 消耗24V电流 0.5A 功耗5W • IM365 （1对1） 提供总线电流 0.8A 消耗总线电流 0.1A 功耗0.5W • SM321（仿真） 消耗总线电流 0.08A 功耗0. 35W

• SM321（DI 16×24V） 消耗总线电流 0.025A 消耗24V电流 0.001A 功耗3.5 W • SM322（DO 16 ×24V） 消耗总线电流 0.070A 消耗24V电流 0.100A 功耗4.9 W • SM331（AI 8 ×12 B） 消耗总线电流 0.060A 消耗24V电流 0.200A 功耗1.3 W • SM332（AO 4 ×12B） 消耗总线电流 0.060A 消耗24V电流 0.240A 功耗3.0 W 功耗分析原则 总线电流 不大于1.2A ，总功耗不超过机柜可能散发的总功率。

2.4 数字量I/O单元 输入单元SM321 • SM321 16×24VDC 16点输入 16点/组 电隔离 1信号： 13~30V 0信号： -3~5V 输入电流7mA 具有中断能力 功耗3.5 W 电缆600-1000m …

• SM321 16×120VAC 16点输入 4点/组 电隔离 1信号： 79~132V 0信号： 0~20V 输入电流6mA 功耗4.1 W 电缆600-1000m …

输出单元SM322 • SM322 16×24VDC/0.5A 16点输出 8点/组 电隔离 1信号输出： L+（-0.8V） 电流500mA 0信号： 电流0.5mA 功耗4.9 W 电缆600-1000m …

• SM322 16×120VAC/0.5A 16点输出 8点/组 电隔离 1信号输出： L1（-1.5/ 8.5V ） 电流500mA 0信号： 电流1.0mA 功耗9.0 W 电缆600-1000m …

• SM322 8× 230VAC /1A继电器 8点输出 2点/组 电隔离 输出电压： 250V 输出电流： 最大3A 功耗2.2 W 电缆600-1000m …

2.5 模拟量I/O单元 输入单元SM331 • SM331 8×12位 8点输入 电隔离 测电压80mV/10V 电流0/20mA 电阻PT/NI100 电偶E,N,J,K 精度9/12 /12 /14位 转换时间： 4/18/23/103mS 消耗电流60mA 功耗1.3 W 电缆200m

2 输出单元SM332 • SM332 2×12位 2点输出 电隔离 输出量： 电压，电流 精度： 11/12位 每通道转换时间： 0.8 mS 消耗电流60mA 功耗3.0 W 电缆200m

2.6 接口模板 接口模板IM365 1对1接口 消耗总线电流100mA 提供到机架1电流800mA 功耗0.5 W 电缆1m

2 接口模板 • IM360 1对3接口 消耗总线电流350mA 提供到机架1电流800mA 功耗2.0 W 电缆10m

• IM361 1对3接口 消耗24VDC电流0.5 mA 提供到机架1电流800mA 功耗5.0 W 电缆10m

2.7 S7-300的配置 1.关于PLC的编址

地址分配原则 • 确定数字量信号地址： 每个槽位占四个字节, 递增 • 确定模拟量信号地址： 每个槽位占16个点, 递增 2. 基本单元的编址

3. 近程扩展 • 确定数字量信号地址：

• 确定模拟量信号地址：

4 . 举例 近程扩展（例s7_pro3 ） •总体结构

• 机架0 （例s7_pro3 ）

• 机架1 （例s7_pro3 ）

• 机架2 （例s7_pro3 ）

• 机架3 （例s7_pro3）

5 . 举例 基本单元（例s7_pro4 ）

2.8 S7-400 概述 1.结构 • 组合式

S7-400技术参数 每条二进制指令 的执行时间 用户存储器 工作存储器 装载存储器 (内部集成) 装载存储器 (外部) 操作资源 存储器标志(位) 时钟存储器 定时器 计数器 块类型/数目 FB 块 FC 块 DB 块 过程映象区大小 (输入/输出) 最大的 I/O 地址区 集成接口 CPU 412-1 200 nsec 48 KB 8 KB 16 MB 4096 8 256 512 p. 128 Byte p. 2 KByte*) MPI CPU 413-1 200 nsec 72 KB 8 KB 16 MB 4096 8 256 512 p. 128 Byte p. 2 KByte*) MPI, CPU 414-1 100 nsec 128 KB 8 KB 16 MB 8192 8 256 512 1024 p. 256 Byte p. 8 KByte*) MPI CPU 416-1/-2DP/-2DP 80 nsec 512 KB/ 0.8MB/ 1.6MB 16 KB 16 MB 16384 8 512 2048 4096 p. 512 Byte p. 16 KByte*) MPI *) 1 Byte = 8 数字量输入/输出 2 Byte = 1 模拟量输入/输出

CPU 412-1 OB 1 OB 10,11 OB 20,21 OB 32,35 OB 40,41 OB 60 OB 100,101 OB 80-87 OB 121,122 4 KB 64 KB 16 8 32 32 Byte CPU 413-1 OB 1 OB 10,11 OB 20,21 OB 32,35 OB 40,41 OB 60 OB 100,101 OB 80-87 OB 121,122 4 KB 64 KB 16 32 32 Byte CPU 414-1 OB 1 OB 10-13 OB 20-23 OB 32-35 OB 40-43 OB 60 OB 100,101 OB 80-87 OB 121,122 8 KB 64 KB 16 32 64 Byte CPU 416-1/ -2DP/ -2DP OB 1 OB 10-17 OB 20-23 OB 30-38 OB 40-47 OB 60 OB 100,101 OB 80-87 OB 121,122 16 KB 64 KB 16 64 32 64 Byte 组织块 主循环扫描 日期时间中断 时间延时中断 看门狗中断 硬件中断 多处理器中断 启动 故障, 异步 故障, 同步 局部数据区 块的最大长度 块的最大嵌套深度 MPI和 K总线上在线 激活的最大节点数 MPI和 K总线上最大节点数 每个GD组的数据大小

3. S7-400的组成模块

4. S7-400的CPU

5. S7-400 的配置 （例s7_pro5 ）