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1、第一篇第一篇 基基 础础 篇篇n nPLC(programmable logical controller)PLC(programmable logical controller)中文名称可编程控制器，中文名称可编程控制器，今天今天PLCPLC其应用已经十分的广泛，在工业领域已经是家喻户其应用已经十分的广泛，在工业领域已经是家喻户晓，晓，PLCPLC的厂家、型号和规格同样也层出不穷。对于有志于的厂家、型号和规格同样也层出不穷。对于有志于PLCPLC应用的人员来说如何面对眼花缭乱的产品，是一个大的应用的人员来说如何面对眼花缭乱的产品，是一个大的挑战。如何面对挑战呢，首先选择一个典型的应用广泛的挑
2、战。如何面对挑战呢，首先选择一个典型的应用广泛的PLCPLC作为学习、研究的对象，本书选择西门子作为学习、研究的对象，本书选择西门子S7-300S7-300系列系列PLCPLC作为对象。其次，了解和学习作为对象。其次，了解和学习PLCPLC的基础知识，最后，的基础知识，最后，掌握综合应用掌握综合应用PLCPLC解决实际问题的技术和能力。如果遇到其解决实际问题的技术和能力。如果遇到其它它plcplc就可以举一反三了。就可以举一反三了。n n本篇包括前三章，第一章本篇包括前三章，第一章 S7-300PLC S7-300PLC硬件和安装、第二章硬件和安装、第二章 step 7step 7软件安装和使
3、用、第三章软件安装和使用、第三章 STEP7 STEP7编程。主要介绍了编程。主要介绍了 S7-S7-300PLC300PLC的基础知识和基本操作规范和方法，包括硬件的安装的基础知识和基本操作规范和方法，包括硬件的安装和选型规范，包括和选型规范，包括setp7setp7软件的安装和使用的基本方法，包括软件的安装和使用的基本方法，包括各种常用的指令的使用的方法。这部分内容是应用的基础，各种常用的指令的使用的方法。这部分内容是应用的基础，反映了反映了S7-300PLCS7-300PLC区别于其他不同类型区别于其他不同类型PLCPLC的主要特性。本的主要特性。本篇更多的是一些知识性、规范性的内容，强
4、调的是记忆、操篇更多的是一些知识性、规范性的内容，强调的是记忆、操作规范和方法。作规范和方法。第一章第一章 S7-300PLC硬件和安装硬件和安装n nSIMATIC S7-300SIMATIC S7-300是一种通用型的是一种通用型的PLCPLC，能适合自动化工，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。模块化、无风扇结构、易于实现分布式的配置以及易于模块化、无风扇结构、易于实现分布式的配置以及易于掌握等特点，使得掌握等特点，使得S7-300S7-300在各种工业领域中实施各种控在各种工业领域中实施各种控制任务时，成为一
5、种既经济又切合实际的解决方案。本制任务时，成为一种既经济又切合实际的解决方案。本章详细介绍各模块结构和安装规范。章详细介绍各模块结构和安装规范。n n1.1 S7-300PLC1.1 S7-300PLC硬件简介硬件简介 n n1.2 S7-300PLC1.2 S7-300PLC电气安装规范电气安装规范n n1.3 1.3 实训一：安装一个典型的实训一：安装一个典型的S7-300PLCS7-300PLC硬件系统硬件系统1.1 S7-300PLC硬件简介硬件简介n nS7-300S7-300（见图（见图1-11-1）由多种模块部件组成，包括导轨）由多种模块部件组成，包括导轨（RackRack）、电
6、源模块（）、电源模块（PSPS）、）、CPUCPU模块、接口模块（模块、接口模块（IMIM）、）、输入输出模块（输入输出模块（SMSM）。各种模块能以不同方式组合在一）。各种模块能以不同方式组合在一起，从而可使控制系统设计更加灵活，满足不同的应用需起，从而可使控制系统设计更加灵活，满足不同的应用需求。求。图1-1 S7-300 PLC的基本结构1.1.1 1.1.1 电源模块电源模块电源模块电源模块n n 电源模块是构成电源模块是构成PLCPLC控制系统的重要组成部分，针对不同控制系统的重要组成部分，针对不同系列的系列的CPUCPU，西门子有匹配的电源模块与之对应，用于对，西门子有匹配的电源模
7、块与之对应，用于对PLCPLC内部电路和外部负载供电。内部电路和外部负载供电。n n1.PS 30X1.PS 30X系列电源模块系列电源模块系列电源模块系列电源模块n n 有多种有多种S7-300S7-300电源模块可为编程控制器供电，也可以向需电源模块可为编程控制器供电，也可以向需要要24V24V直流的传感器直流的传感器/执行器供电，比如执行器供电，比如PS305PS305、PS307PS307。PS PS 305305电源模块是直流供电，电源模块是直流供电，PS 307PS 307是交流供电。本节以是交流供电。本节以PS PS 307307电源模块为例作详细介绍。图电源模块为例作详细介绍。
8、图1-21-2是是PS 307PS 307（2A2A）的模块）的模块示意图。示意图。n n PS 307 PS 307电源模块电源模块(2A)(2A)具有以下显著特性：具有以下显著特性：n n（1 1）输出电流）输出电流2A2A。n n（2 2）输出电压）输出电压24VDC24VDC，防短路和开路保护。，防短路和开路保护。n n（3 3）连接单相交流系统）连接单相交流系统(输入电压输入电压120/230V AC120/230V AC，50/60Hz)50/60Hz)。n n（4 4）可靠的隔离特性，符合）可靠的隔离特性，符合EN 60950EN 60950标准。标准。n n（5 5）可用作负载
9、电源。）可用作负载电源。图1-2 PS 307电源模块 n n电源模块在非正常工作状态下的反应，可参考表电源模块在非正常工作状态下的反应，可参考表1-11-1。如果如果则则24V24V直流指示直流指示灯灯输输出出电电流流过过载载I I3.9A3.9A电压电压跌落，跌落，电压电压自自动动恢复恢复闪烁闪烁3A3AI I=3.9A=3.9A（稳态稳态）电压电压下降，下降，缩缩短使用短使用寿命寿命输输出短路出短路输输出出电压电压0V0V；短路故；短路故障排除后，障排除后，电压电压自自动动恢复恢复暗暗在一次在一次侧过电压侧过电压可能可能彻彻底底毁毁坏坏在一次在一次侧侧欠欠电压电压自自动动切断；切断；欠欠
10、电压电压排排除后，除后，电电压压自自动动恢恢复复暗暗表表1-1 电源模块在非正常工作状态下的反应电源模块在非正常工作状态下的反应n n2.S7-3002.S7-300的电流消耗量和功率损耗的电流消耗量和功率损耗的电流消耗量和功率损耗的电流消耗量和功率损耗n n一个实际的一个实际的S7-300 PLCS7-300 PLC系统，在确定所有的模块后，要选系统，在确定所有的模块后，要选择合适的电源模块。所选定的电源模块的输出功率必须大择合适的电源模块。所选定的电源模块的输出功率必须大于于CPUCPU模块、所有模块、所有I/OI/O模块、各种智能模块的总消耗功率模块、各种智能模块的总消耗功率之和，有时甚
11、至还要考虑某些执行单元的功率，并且要留之和，有时甚至还要考虑某些执行单元的功率，并且要留有有3030左右的余量。在具体产品设计时，应该仔细研究各左右的余量。在具体产品设计时，应该仔细研究各个模块的功率参数，最后确定电源模块的型号、规格。当个模块的功率参数，最后确定电源模块的型号、规格。当同一电源模块既要为主机单元又要为扩展单元供电时，从同一电源模块既要为主机单元又要为扩展单元供电时，从主机单元到最远一个扩展单元的线路压降必须小于主机单元到最远一个扩展单元的线路压降必须小于0.25 V0.25 V。1.1.2 CPU1.1.2 CPU模块模块模块模块n nCPUCPU是是PLCPLC系统的运算控
12、制核心。它根据系统程序的要求系统的运算控制核心。它根据系统程序的要求完成以下任务：接收并存储用户程序和数据，接收现场输完成以下任务：接收并存储用户程序和数据，接收现场输入设备的状态和数据，诊断入设备的状态和数据，诊断PLCPLC内部电路工作状态和编程内部电路工作状态和编程过程中的语法错误，完成用户程序规定的运算任务，更新过程中的语法错误，完成用户程序规定的运算任务，更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容，实现输出控有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容，实现输出控制或数据通信等功能。制或数据通信等功能。n nS7-300 CPUS7-300 CPU有有2020种不同型号，各种种不同型号，各
13、种CPUCPU按性能等级划分，按性能等级划分，可以涵盖各种应用范围。可以涵盖各种应用范围。S7-300S7-300的各款的各款CPUCPU都有非常详尽都有非常详尽的性能数据表（具体参数可查阅相关资料），其中最值得的性能数据表（具体参数可查阅相关资料），其中最值得关注的关注的CPUCPU性能有以下五方面：性能有以下五方面：n nI/OI/O扩展能力扩展能力n n指令执行速度指令执行速度n n工作内存容量工作内存容量n n通讯能力通讯能力n nCPUCPU上的集成功能上的集成功能n n1.1.操作员控制和显示单元操作员控制和显示单元操作员控制和显示单元操作员控制和显示单元n n图图1-31-3所示
14、为所示为CPU 31xCCPU 31xC的控制和显示单元。的控制和显示单元。n n图图1-41-4所示为所示为CPU 31xCCPU 31xC打开前面板后的集成数字和模拟打开前面板后的集成数字和模拟I/OI/O。n n（1 1）状态和故障显示）状态和故障显示n nCPUCPU上安装有上安装有6 6个个LEDLED指示灯，显示运行状态和故障。表指示灯，显示运行状态和故障。表1-1-2 2列出了用于状态和故障显示的发光二极管的含义。列出了用于状态和故障显示的发光二极管的含义。图图1-3 CPU 31xC的面板的面板注：注：模拟量输入和模拟量输出；：模拟量输入和模拟量输出；：8个数字量输入；个数字量
15、输入；8个数个数字量输出。字量输出。图图1-4 CPU 31xC的集成数字量的集成数字量I/O模块模块发发光二极管光二极管LEDLED含含 义义说说 明明SF(SF(红红色色)系系统错误统错误故障故障下列事件引起灯亮：下列事件引起灯亮：硬件故障硬件故障固件出固件出错错编编程出程出错错参数参数设设置出置出错错算算术术运算出运算出错错定定时时器出器出错错存存储储器卡故障器卡故障(只在只在CPU313CPU313和和314314上上)电电池故障或池故障或电电源接通源接通时时无后无后备电备电池池(只用于只用于CPU313CPU313和和314314上上)输输入入输输出的故障或出的故障或错误错误(只只对
16、对外部外部I/O)I/O)用用编编程装置程装置读读出出诊诊断断缓缓冲器中的内容，以确定冲器中的内容，以确定错误错误故障故障的真正原因的真正原因BATF(BATF(红红色，只在色，只在CPU313CPU313和和314314上有上有)电电池故障池故障如果如果电电池有下列情况，池有下列情况，则则灯亮：灯亮：失效；失效；未装入未装入DC 5 V(DC 5 V(绿绿色色)用于用于CPUCPU和和S7S7-300300的的5 V DC5 V DC电电源源如果内部的如果内部的5 V5 V直流直流电电源正常，源正常，则则灯亮灯亮FRCE(FRCE(黄色黄色)保留保留专专用用表表1-2 用于状态和故障显示用于
17、状态和故障显示LED的含义的含义n n（2 2）CPUCPU的运行模式的运行模式n nCPUCPU有四种操作模式：有四种操作模式：STOPSTOP（停机）、（停机）、STARTUPSTARTUP（启动）（启动）、RUNRUN（运行）和（运行）和HOLDHOLD（保持）。在所有的模式中，都（保持）。在所有的模式中，都可以通过可以通过MPIMPI接口与其他设备通信。接口与其他设备通信。n nSTOPSTOP模式：模式：CPUCPU模块通电后自动进入模块通电后自动进入STOPSTOP模式，在该模式，在该模式不执行用户程序，可以接收全局数据和检查系统。模式不执行用户程序，可以接收全局数据和检查系统。n
18、 nSTARTUPSTARTUP模式：可以用模式选择开关或编程软件启动模式：可以用模式选择开关或编程软件启动CPUCPU。如果模式选择开关在。如果模式选择开关在RUNRUN或或RUN-PRUN-P位置，通电时自位置，通电时自动进入启动模式。动进入启动模式。n nRUNRUN模式：执行用户程序，刷新输入和输出，处理中断模式：执行用户程序，刷新输入和输出，处理中断和故障信息服务。和故障信息服务。n nHOLDHOLD模式：在模式：在STARTUPSTARTUP和和RUNRUN模式执行程序时遇到调模式执行程序时遇到调试用的断点，用户程序的执行被挂起（暂停），定时器被试用的断点，用户程序的执行被挂起（
19、暂停），定时器被冻结。冻结。n n（3 3）操作模式选择开关）操作模式选择开关n n可使用模式选择开关设置当前的可使用模式选择开关设置当前的CPUCPU运行模式。开关有运行模式。开关有4 4个个位置，其含义如表位置，其含义如表1-31-3所列。所列。位置位置含含义义说说明明RUN-PRUN-P（部分（部分CPUCPU）运行运行-编编程模式程模式CPUCPU不不仅执仅执行用行用户户程序，在运行程序，在运行时还时还可以通可以通过编过编程程软软件件读读出和修改出和修改用用户户程序，以及改程序，以及改变变运行方式运行方式RUNRUN运行模式运行模式CPUCPU执执行用行用户户程序，可以通程序，可以通过
20、编过编程程软软件件读读出用出用户户程序，但是不能修程序，但是不能修改用改用户户程序程序STOPSTOP停止模式停止模式CPUCPU不不执执行用行用户户程序，通程序，通过编过编程程软软件可以件可以读读出和修改用出和修改用户户程序程序MRESMRES存存储储器复位模器复位模式式MERESMERES位置不能保持，在位置不能保持，在这这个位置松手个位置松手时时开关将自开关将自动动返回返回STOPSTOP位位置。将模式置。将模式选择选择开关从开关从STOPSTOP状状态态扳到扳到MRESMRES位置，可以复位存位置，可以复位存储储器，使器，使CPUCPU回到初始状回到初始状态态。工作存。工作存储储器、装
21、器、装载载存存储储器中的用器中的用户户程序和地址区被清除，全部存程序和地址区被清除，全部存储储器位、定器位、定时时器、器、计计数器和数数器和数据据块块均被均被删删除，即复位除，即复位为为零，包括有保持功能的数据。系零，包括有保持功能的数据。系统统参参数、数、CPUCPU和模和模块块的参数被恢复的参数被恢复为为默默认设认设置，置，MPIMPI的参数被保留。的参数被保留。如果有存如果有存储储器卡，器卡，CPUCPU在复位后将它里面的用在复位后将它里面的用户户程序和系程序和系统统参参数复制到工作存数复制到工作存储储器区器区表1-3模式选择开关的位置含义n n（4 4）SIMATICSIMATIC微存
22、储卡（微存储卡（MMCMMC）插槽）插槽n nFlash EPROMFlash EPROM微存储卡用于在断电时保存用户程序和某些微存储卡用于在断电时保存用户程序和某些数据，它可以扩展数据，它可以扩展CPUCPU的存储器容量，也可以将有些的存储器容量，也可以将有些CPUCPU的操作系统包括在的操作系统包括在MMCMMC中，这对于操作系统的升级是非中，这对于操作系统的升级是非常方便的。常方便的。MMCMMC用作装载存储器或便携式保存媒体，它用作装载存储器或便携式保存媒体，它的读写直接在的读写直接在CPUCPU内进行，不需要专用的编程器。由于内进行，不需要专用的编程器。由于CPU 31xCCPU 3
23、1xC没有安装集成的装载存储器，在使用没有安装集成的装载存储器，在使用CPUCPU时必须时必须插入插入MMCMMC。CPUCPU与与MMCMMC是分开订货的。如图是分开订货的。如图1-51-5。图图1-5 MMC卡卡 n n如果在写访问过程中拆下如果在写访问过程中拆下SIMATICSIMATIC微存储器卡，微存储器卡，卡中的数据会被破坏。在这种情况下，必须将卡中的数据会被破坏。在这种情况下，必须将MMCMMC插入插入CPUCPU中并删除它，或在中并删除它，或在CPUCPU中格式化存中格式化存储卡。只有在断电状态或储卡。只有在断电状态或CPUCPU处于处于“STOP”“STOP”状态状态时，才能
24、取下存储卡。时，才能取下存储卡。n n2.2.存储器区域存储器区域存储器区域存储器区域n nPLCPLC的系统程序相当于个人计算机的操作系统，它使的系统程序相当于个人计算机的操作系统，它使PLCPLC具有基本的智能，能够完成具有基本的智能，能够完成PLCPLC设计者规定的各种工作。设计者规定的各种工作。系统程序由系统程序由PLCPLC生产厂家设计并固化在生产厂家设计并固化在ROMROM中，用户不能中，用户不能读取。用户程序由用户设计，它使读取。用户程序由用户设计，它使PLCPLC能完成用户要求的能完成用户要求的特定功能。用户程序存储器的容量以字节为单位，不同的特定功能。用户程序存储器的容量以字
25、节为单位，不同的程序对应不同的存储区域。程序对应不同的存储区域。n nCPUCPU存储器可以分为三个区域，如图存储器可以分为三个区域，如图1-61-6。CPU装载存储器(保存在MMC中)工作存储器系统存储区工作存储器系统存储区装载存储器(保存在MMC中)CPU图图1-6 CPU的存储区的存储区n n（1 1）装载存储器）装载存储器n n装载存储器位于装载存储器位于SIMATICSIMATIC微型存储卡（微型存储卡（MMCMMC）中。装载存）中。装载存储器的容量与储器的容量与MMCMMC的容量一致。用于保存程序指令块和的容量一致。用于保存程序指令块和数据块以及系统数据，也可以将项目的整个组态数据
26、保存数据块以及系统数据，也可以将项目的整个组态数据保存在在MMCMMC中。中。n n（2 2）工作存储器（）工作存储器（RAMRAM）n nRAMRAM集成在集成在CPUCPU中，不能被扩展。它可用于运行程序指令，中，不能被扩展。它可用于运行程序指令，并处理用户程序数据。程序只能在并处理用户程序数据。程序只能在RAMRAM和系统存储器中运和系统存储器中运行。行。n nCPUCPU的的RAMRAM都具有保持功能。都具有保持功能。n n（3 3）系统存储区）系统存储区n nRAMRAM系统存储区集成在系统存储区集成在CPUCPU中，不能被扩展。它包括：中，不能被扩展。它包括：n n标志位、定时器和
27、计数器的地址区标志位、定时器和计数器的地址区n nI/OI/O的过程映像的过程映像n n局域数据局域数据 n n3.3.介绍几种典型介绍几种典型介绍几种典型介绍几种典型CPUCPU模块模块模块模块n n（1 1）CPU 313CPU 313：CPU313CPU313是标准型是标准型CPUCPU。具有更大的程序存储器、低成本。具有更大的程序存储器、低成本的解决方案，适用于对速度要求较高、程序较大的小型应用领域。的解决方案，适用于对速度要求较高、程序较大的小型应用领域。CPU313CPU313内置内置12 KB12 KB的的RAMRAM，其装载存储器为内置，其装载存储器为内置20 KB20 KB的
28、的RAMRAM，可用存储，可用存储卡扩充装载存储器，最大容量为卡扩充装载存储器，最大容量为4MB4MB，指令执行速度为，指令执行速度为600 ns/600 ns/二进制指令。二进制指令。扩展模块只能装在一个导轨上，最大扩展扩展模块只能装在一个导轨上，最大扩展128128点数字量和点数字量和3232路模拟量。路模拟量。n nCPU313CPU313采用的是软件时钟，它给用户提供一个工作时间计时器。该计时采用的是软件时钟，它给用户提供一个工作时间计时器。该计时器可用来计量器可用来计量CPUCPU或所连接设备的工作时间长度。或所连接设备的工作时间长度。n n（2 2）CPU 313CCPU 313C
29、：CPU 313CCPU 313C是紧凑型是紧凑型CPUCPU，带集成的数字量和模拟量的输，带集成的数字量和模拟量的输入和输出。无内置装载存储器，操作时必须用入和输出。无内置装载存储器，操作时必须用MMCMMC卡扩充装载存储器。卡扩充装载存储器。适用于具有较高要求的系统中。适用于具有较高要求的系统中。n n（3 3）CPU 313C-2DPCPU 313C-2DP：紧凑型：紧凑型CPUCPU，带集成的数字量输入和输出，以及，带集成的数字量输入和输出，以及PROFIBUS DPPROFIBUS DP主站主站/从站接口。操作时也必须用从站接口。操作时也必须用MMCMMC卡扩充装载存储器。卡扩充装载
30、存储器。n n（4 4）CPU315/CPU315-2DPCPU315/CPU315-2DP：CPU315CPU315是具有中到大容量程序存储器和大是具有中到大容量程序存储器和大规模规模I/OI/O配置的配置的CPUCPU。CPU315-2DPCPU315-2DP是具有中到大容量程序存储器和是具有中到大容量程序存储器和PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP主主/从接口的从接口的CPUCPU，它用于包括分布式及集中式，它用于包括分布式及集中式I/OI/O的任务的任务中。中。CPU315/CPU315-2DPCPU315/CPU315-2DP具有具有48 KB/64 KB48 KB/64 K
31、B，内置，内置80/96 KB80/96 KB的装载存储器的装载存储器(RAM)(RAM)，可用存储卡扩充装载存储器，最大容量为，可用存储卡扩充装载存储器，最大容量为512 KB512 KB，指令执行速度，指令执行速度为为300 ns/300 ns/二进制指令，最大可扩展二进制指令，最大可扩展1024/20481024/2048点数字量或点数字量或128/256128/256个模拟量个模拟量通道。其他特性与通道。其他特性与CPU314CPU314相同。相同。n nCPU315-2DPCPU315-2DP是带现场总线是带现场总线(PROFIBUS)SINEC L2-DP(PROFIBUS)SIN
32、EC L2-DP接口的接口的CPUCPU模块，其他模块，其他特性与特性与CPU315CPU315模块相同。模块相同。1.1.3 SM1.1.3 SM模块模块模块模块n n信号模块（信号模块（SMSM）也叫输入）也叫输入/输出模块，是输出模块，是CPU CPU 模块与现场模块与现场输入输出元件和设备连接的桥梁，用户可根据现场输入输入输出元件和设备连接的桥梁，用户可根据现场输入/输出设备选择各种用途的输出设备选择各种用途的I/OI/O模块。模块。n nS7-300S7-300的输入的输入/输出模块外部连线接在插入式的前连接器的输出模块外部连线接在插入式的前连接器的端子上，前连接器插在前盖后面的凹槽
33、内。不需断开前连端子上，前连接器插在前盖后面的凹槽内。不需断开前连接器上的外部连线，就可以迅速的更换模块。接器上的外部连线，就可以迅速的更换模块。n n信号模块面板上的信号模块面板上的LEDLED用来显示各数字量输入用来显示各数字量输入/输出点的输出点的信号状态，模块安装在信号状态，模块安装在DINDIN标准导轨上，通过总线连接器标准导轨上，通过总线连接器与相邻的模块连接。与相邻的模块连接。n n信号模块和接口模块的尺寸为信号模块和接口模块的尺寸为40mm(40mm(宽宽)x125mm()x125mm(高高)x120mm.()x120mm.(深深)。有少量模块的宽度为。有少量模块的宽度为80m
34、m80mm。n n1.1.数字量模块数字量模块数字量模块数字量模块n nS7-300S7-300有多种型号的数字量有多种型号的数字量I/OI/O模块供选择。本节主要介绍模块供选择。本节主要介绍数字量输入模块数字量输入模块SM321SM321、数字量输出模块、数字量输出模块SM322 SM322、数字量、数字量I/OI/O模块模块SM323SM323和仿真模块和仿真模块SM374SM374。n n（1 1）数字量输入模块）数字量输入模块SM321SM321n n数字量输入模块将现场送来的数字信号电平转换成数字量输入模块将现场送来的数字信号电平转换成S7-300S7-300内部信号电平。数字量输入
35、模块有直流输入方式和交流输内部信号电平。数字量输入模块有直流输入方式和交流输入方式。对现场输入元件，仅要求提供开关触点即可。输入方式。对现场输入元件，仅要求提供开关触点即可。输入信号进入模块后，一般都经过光电隔离和滤波，然后才入信号进入模块后，一般都经过光电隔离和滤波，然后才送至输入缓冲器等待送至输入缓冲器等待CPUCPU采样。采样时，信号经过背板总采样。采样时，信号经过背板总线进入到输入映像区。线进入到输入映像区。n n数字量输入模块数字量输入模块SM321SM321有四种型号模块可供选择，即直流有四种型号模块可供选择，即直流1616点输入、直流点输入、直流3232点输入、交流点输入、交流1
36、616点输入、交流点输入、交流8 8点输入模点输入模块。块。n n模块的每个输入点有一个绿色发光二极管显示输入状态，模块的每个输入点有一个绿色发光二极管显示输入状态，输入开关闭合即有输入电压时，二极管点亮。输入开关闭合即有输入电压时，二极管点亮。n n（2 2）数字量输出模块）数字量输出模块SM322SM322n n数字量输出模块数字量输出模块SM322SM322将将S7-300S7-300内部信号电平转换成过程内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平，可直接用于驱动电磁阀、接触器、所要求的外部信号电平，可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等。按负载回路使用的电小型电动
37、机、灯和电动机启动器等。按负载回路使用的电源不同，它可分为直流输出模块、交流输出模块和交直流源不同，它可分为直流输出模块、交流输出模块和交直流两用输出模块。按输出开关器件的种类不同，它又可分为两用输出模块。按输出开关器件的种类不同，它又可分为晶体管输出方式、可控硅输出方式和继电器触点输出方式。晶体管输出方式、可控硅输出方式和继电器触点输出方式。晶体管输出方式的模块只能带直流负载，属于直流输出模晶体管输出方式的模块只能带直流负载，属于直流输出模块；可控硅输出方式属于交流输出模块；继电器触点输出块；可控硅输出方式属于交流输出模块；继电器触点输出方式的模块属于交直流两用输出模块。从响应速度上看，方式
38、的模块属于交直流两用输出模块。从响应速度上看，晶体管响应最快，继电器响应最慢；从安全隔离效果及应晶体管响应最快，继电器响应最慢；从安全隔离效果及应用灵活性角度来看，以继电器触点输出型最佳。用灵活性角度来看，以继电器触点输出型最佳。n n数字量输出模块数字量输出模块SM322SM322有多种型号输出模块可供选择，常有多种型号输出模块可供选择，常用模块的有用模块的有8 8点晶体管输出、点晶体管输出、1616点晶体管输出、点晶体管输出、3232点晶体点晶体管输出、管输出、8 8点可控硅输出、点可控硅输出、1616点可控硅输出、点可控硅输出、8 8点继电器输点继电器输出和出和1616点继电器输出。模块
39、的每个输出点有一个绿色发光点继电器输出。模块的每个输出点有一个绿色发光二极管显示输出状态，输出逻辑二极管显示输出状态，输出逻辑“1”“1”时，二极管点亮。时，二极管点亮。n n（3 3）数字量）数字量I/OI/O模块模块SM323SM323n nSM323SM323模块有两种类型，一种是带有模块有两种类型，一种是带有8 8个共地输入端和个共地输入端和8 8个共地输出端，个共地输出端，另一种是带有另一种是带有1616个共地输入端和个共地输入端和1616个共地输出端，两种特性相同。图个共地输出端，两种特性相同。图1-71-7是是8 8个共地的输入端、输出端个共地的输入端、输出端SM323SM323
40、模块的端子连接及电气原理图，模块的端子连接及电气原理图，端子端子1 11010用于输入，端子用于输入，端子11112020用于输出。用于输出。I/OI/O额定负载电压额定负载电压24 V 24 V DCDC，输入电压，输入电压“1”“1”信号电平为信号电平为111130 V30 V，“0”“0”信号电平为信号电平为3 35 5 V V，I/OI/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1.21.24.8 ms4.8 ms。输出具有电子短路保护功能。输出具有电子短路保护功能。图1-7 SM323模块端子连接及电气原理图n n2.2
41、.模拟量模块模拟量模块n n本节阐述本节阐述S7-300S7-300中模拟量值的表示方法，简单介绍模拟量输入模块中模拟量值的表示方法，简单介绍模拟量输入模块SM331SM331、模拟量输出模块、模拟量输出模块SM332SM332、模拟量、模拟量I/OI/O模块模块SM334SM334的原理、性能参的原理、性能参数等内容。数等内容。n n（1 1）模拟量值的表示方法）模拟量值的表示方法n nS7-300S7-300的的CPUCPU用用1616位的二进制补码表示模拟量值。其中最高位为符号位位的二进制补码表示模拟量值。其中最高位为符号位S S，“0”“0”表示正值，表示正值，“1”“1”表示负值，被
42、测值的精度可以调整，取决于模表示负值，被测值的精度可以调整，取决于模拟量模块的性能和它的设定参数，对于精度小于拟量模块的性能和它的设定参数，对于精度小于1515位的模拟量值，低字位的模拟量值，低字节中幂项低的位不用。表节中幂项低的位不用。表1-41-4表示了表示了S7-300S7-300模拟量值所有可能的精度，标模拟量值所有可能的精度，标有有“”“”的位就是不用的位，一般填入的位就是不用的位，一般填入“0”“0”。以位数表示的精以位数表示的精度度(带带符号位符号位)单单 位位模模拟值拟值十十进进制制十六十六进进制制高字高字节节低字低字节节8 89 91010111112121313141415
43、151281286464323216168 84 42 21 180H80H40H40H20H20H10H10H8H8H4H4H2H2H1H1HS 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 S 0
44、0 0 0 0 0 0 S 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 1表表1-4 模拟量值可能的精度模拟量值可能的精度n nS7-300S7-300模拟量输入模块的输入测量范围很宽，它可以直接模拟量输入模块的输入测量范围很宽，它可以直接输入电压、电流、电阻、热电偶等信号，而输入电压、电流、电阻、热电偶等信号，而S7-300S7-
45、300模拟量模拟量输出模块可以输出输出模块可以输出0 010 V10 V，1 15 V5 V，10 V10 V10 V10 V，0 020 mA20 mA，4 420 mA20 mA，202020 mA20 mA等模拟信号，具体的各等模拟信号，具体的各种模拟量输入范围的数字化表示以及数字量与不同的模拟种模拟量输入范围的数字化表示以及数字量与不同的模拟输出范围间的对应关系，请参考相关技术手册。输出范围间的对应关系，请参考相关技术手册。n n（2 2）模拟量输入模块）模拟量输入模块SM331 SM331 n n模拟量输入模块模拟量输入模块SM331SM331目前有三种规格型号，即目前有三种规格型号
46、，即8AIl28AIl2位位模块、模块、2AIl22AIl2位模块和位模块和8AIl68AIl6位模块，分别为位模块，分别为8 8通道的通道的1212位位模拟量输入模块、模拟量输入模块、2 2通道的通道的1212位模拟量输入模块、位模拟量输入模块、8 8通道的通道的1616位模拟量输入模块。其中具有位模拟量输入模块。其中具有1212位输入的模块除了通道位输入的模块除了通道数不一样外，其工作原理、性能、参数设置等各方面都完数不一样外，其工作原理、性能、参数设置等各方面都完全一样。全一样。n n SM331 SM331主要由主要由A/DA/D转换部件、模拟切换开关、补偿电路、转换部件、模拟切换开关
47、、补偿电路、恒流源、光电隔离部件、逻辑电路等组成。恒流源、光电隔离部件、逻辑电路等组成。A/DA/D转换部件转换部件是模块的核心，其转换原理采用积分方法，积分时间直接是模块的核心，其转换原理采用积分方法，积分时间直接影响到影响到A/DA/D转换时间和转换时间和A/DA/D转换的精度。被测模拟量的精转换的精度。被测模拟量的精度是所设定的积分时间的正函数，也即积分时间越长，被度是所设定的积分时间的正函数，也即积分时间越长，被测值的精度越高。测值的精度越高。SM331SM331可选四档积分时间：可选四档积分时间：2.5 ms2.5 ms、16.7 16.7 msms、20 ms20 ms和和l00
48、msl00 ms，相对应的以位表示的精度为，相对应的以位表示的精度为8 8、1212、1212和和1414。每一种积分时间有一个最佳的噪声抑制频率。每一种积分时间有一个最佳的噪声抑制频率f0f0，以上四种积分时间分别对应以上四种积分时间分别对应400 Hz400 Hz、60 Hz60 Hz、50 Hz50 Hz和和10 Hz10 Hz。n n（3 3）模拟量输出模块）模拟量输出模块SM332 SM332 n n模拟量输出模块模拟量输出模块SM332SM332目前有三种规格型号，即目前有三种规格型号，即4AOl24AOl2位位模块、模块、2AO122AO12位模块和位模块和4AOl64AOl6位
49、模块，分别为位模块，分别为4 4通道的通道的1212位模拟量输出模块、位模拟量输出模块、2 2通道的通道的1212位模拟量输出模块、位模拟量输出模块、4 4通道通道的的1616位模拟量输出模块。其中具有位模拟量输出模块。其中具有1212位输入的模块除通道位输入的模块除通道数不一样外，其工作原理、性能、参数设置等各方面都完数不一样外，其工作原理、性能、参数设置等各方面都完全一样。全一样。n n模出模块的转换时间包括内部存储器传送数字化输出值的模出模块的转换时间包括内部存储器传送数字化输出值的时间和数时间和数/模转换的时间，模拟量输出各通道的转换是顺模转换的时间，模拟量输出各通道的转换是顺序进行的
50、。模块的循环时间是所有活动的模拟量输出通道序进行的。模块的循环时间是所有活动的模拟量输出通道的转换时间的总和。模出的响应时间是一个比较重要的指的转换时间的总和。模出的响应时间是一个比较重要的指标，响应时间就是在内部存储器中出现数字量输出值开始标，响应时间就是在内部存储器中出现数字量输出值开始到模拟输出达到规定值所用时间的总和。它和负载特性有到模拟输出达到规定值所用时间的总和。它和负载特性有关，负载不同关，负载不同(如容性、阻性和感性负载如容性、阻性和感性负载)，响应时间也不，响应时间也不一样。一样。n n（4 4）模拟量）模拟量I/OI/O模块模块SM334 SM334 n n 模拟量模拟量I