【正文】 輯運算，運算的結果寫入到對應的存儲區(qū)中，因此，各編程元件的存儲區(qū)（輸入過程映像區(qū)除外）的內容隨著程序的執(zhí)行而變化。循環(huán)時間與用戶程序的長短、指令的種類和 CPU 執(zhí)行指令的速度有很大的關系。品種繁多的 CPU模塊、信號模塊和功能模塊能滿足各種領域的自動控制任務，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選擇合適的模塊，維修時更換模塊也很方便。 S7300 采用緊湊的、無 槽位限制的模塊結構，各個模塊都安裝在導軌上，用螺栓鎖緊即可。數(shù)字量輸入模塊將從現(xiàn)場傳來的外部數(shù)字信號的電平轉換為 PLC 內部的信號電平。 數(shù)字量輸出模塊 SM 322 數(shù)字量輸出模塊將 S7300 的內部電平信號轉化為控制過程所需的外部信號電平，同時具有隔離和功率放大的作 用。輸出電流典型值為 ~2A，負載電源由外部現(xiàn)場提供。一種是 8點的輸入和 8 點輸出的模塊，輸入點和輸出點均只有一個公共端。輸入、輸出的額定電壓均為 DC24V，輸入電流為 7mA,最大輸出 電流為 ，每組總輸出電流為 4A。 模擬量輸入模塊 模擬量變送器：生產過程中有大量的連續(xù)變化的模擬量需要用 PLC 來測量或控制。有的是強電電量，例如發(fā)電機組的電流、電壓、有功功率和無功功率、功率因素等。 SM331 模擬量輸入 模塊的基本結構：模擬量輸入模塊用于將模擬量信號轉換為CPU 內部處理用的數(shù)字信號，其主要組成部分是 A/D（ Analog/Digit）轉換器。 模擬量輸出模塊 模擬量輸出模塊的基本結構： S7300 的模擬量輸出模塊 SM332 用于將 CPU 送給的數(shù)字信號轉換為成比例的電流信號或電壓信號，對執(zhí)行機構進行調節(jié)或控制， 河北機電職業(yè)技術學院 16 其主要組成部分是 D/A 轉換器。額定負載電壓均為 DC24V。都有短路保護，短路電流最大 25mA,最大開路電壓 18V。溫度傳感器是最早開發(fā)，應用最廣的一類傳感器。從 17世紀初伽利略發(fā)明溫度計開始，人們開始利用溫度進行測量。 50 年以后，另一位德國人西門子發(fā)明了鉑電阻溫度計。與之相應，根據(jù)波與物質的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。 熱電偶 工業(yè)熱電偶作為測量溫度的傳感器，通常和顯示儀表、記錄儀表和電子調節(jié)器配套使用，它可以直接測量各種生產過程中不同范圍的溫度。對于實驗室等短距離的應用場合，可以直接把熱電偶信號引入 PLC 進行測量。熱電動勢的大小只和熱電偶的材質以及兩端的溫度有關，而和熱電偶的長短粗細無關。裝配式熱電偶由感溫元件（熱電偶芯）、不銹鋼保護管、接線盒以及各種用途的固定裝置組成。隔爆式熱電偶通常應用于生產現(xiàn)場伴有各種易燃、易爆等化學氣體的場合，如果使用普通熱電偶極易引起氣體爆炸，則在這種場合必須使用隔爆熱電偶。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。對一般的工業(yè)應用來說，為了保護感溫元件避免受到腐蝕和磨損，總是裝在厚厚的護套里面，外觀就顯得笨大，對于溫度場的反應也就遲緩得多。有的把 它的自由端放在不變的溫度場中，有的使用冷端補償器抵消這種影響。 熱電阻 熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度測量元件。當電阻值變化時，二次儀表便顯示出電阻值所對應的溫度值。其中鉑熱電阻的測量精度是最高的。作為測溫元件，它具有良好 的傳感輸出特性，通常和顯示儀、記錄儀、調節(jié)儀以及其它智能模塊或儀表配套使用，為它們提供精確的輸入值。 熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅。根據(jù)使用場合的不同，熱電阻也有鎧裝式熱電阻、裝配式熱電阻、隔爆式熱電阻等種類，與熱電偶類似。 分度號 Pt100 的含義為在 0℃時的名義電阻值為 100Ω，目前使用的一般都是這種鉑熱電阻。 本設計選用鎳鉻 鎳硅 N型熱電偶。SSR 是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點開關元件，他利用電子元器件的點，磁和光特性來 完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場效應管，單項可控硅和雙向可控硅等器件的開關特性，來達到無觸點，無火花地接通和斷開被控電路 。 圖 33 固態(tài)繼電器模塊示意圖 當輸入端有控制信號，輸出端從關斷狀態(tài)變?yōu)閷顟B(tài)；控制信號撤消后，輸出端變?yōu)殛P斷狀態(tài)，從而實現(xiàn)自動控制的用途。 固態(tài)繼電器的組成 固態(tài)繼電器有三部分組成 :輸入電路，隔離 (耦合 )和輸出電路。有些輸入控制電路還具有與 TTL/CMOS 兼容，正負邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼 河北機電職業(yè)技術學院 19 電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。 固態(tài)繼電器的優(yōu)缺點 固態(tài)繼電器的優(yōu)點 （ 1） 高壽命，高可靠 :SSR 沒有機械零部件， 由 固體器件完成觸點功能，由于沒有運動的零部件，因此能在高沖擊，振動的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長，可靠性高。 （ 3） 快速轉換 :固態(tài)繼電器因為采用固體器件，所 以切換速度可從幾毫秒至幾微秒。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個零電壓開關，在零電壓處導通，零電流處關斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關瞬態(tài)效應。 （ 2） 半導體器件關斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流，因此 不能實現(xiàn)理想的電隔離。 （ 4） 電子元器件的溫度特性和電子線路的抗干擾能力較差，耐輻射能力也較差，如不采取有效措施，則工作可靠性低。固態(tài)繼電器的負載與環(huán)境溫度明顯有關，溫度升高，負載能力將迅速下降。 本 章小結：本章主要介紹了西門子 S7300PLC 以及系統(tǒng)其它硬件的工作原理與選型。 STEP 7 具有以下功能：硬件配置和參數(shù)設置、通信組態(tài)、編程、測試、啟動和維護、文件建檔、運行和診斷功能等。 STEP 7 用 SIMATIC 管理器對項目進行集中管理，它可以 方便地瀏覽 SIMATIC S M C7 和 WinAC 的數(shù)據(jù)。 STEP7 的硬件接口 PC/MPI 適配器用于連接安裝了 STEP 7 的計算機的 RS232C 接口和 PLC 的 MPI接口。除了 PC 適配器，還需要一根標準的 RS232C 通信電纜。也可以使用計算機的工業(yè)以太網通信卡 CP 1512 或 CP 1612，通過工業(yè)以太網實現(xiàn)計算機與 PLC 通信。在中間的選擇框中，選擇實際使用的硬件接口。點擊【 Properties? 】按鈕，可以設置計算機與 PLC 通信的參數(shù)。語句表是一種文本編程語言， 河北機電職業(yè)技術學院 21 使用戶能節(jié)省輸入時間和存儲區(qū)域，并且“更接近硬件”。 STEP 7 用符號表編輯器工具管理所有的全局變量，用于定義符號名稱、數(shù)據(jù)類型和全局變量的注釋。 測試功能和服務功能包括設置斷點、強制輸入和輸出、重新布線、顯示交叉參考表、狀態(tài)功能、直接下載和調試塊、同時監(jiān)測幾個塊的狀態(tài)等。執(zhí)行菜單命令“ Help”→“ Contents”進入幫助窗口，借助目錄瀏覽器尋找需要的幫助主題，窗口中的檢索部分提供了按字母順序排列的主題關鍵詞，可以查找與某一關鍵詞有關的幫助。主要包括： （ 1）系統(tǒng)組態(tài)：從目錄中選擇硬件機架，并將所選模塊分配給機架中希望的插槽。 （ 3）模塊的參數(shù)設置：用戶可以在 屏幕上定義所有硬件模塊的的可調整參數(shù)，包括功能模塊與通信處理器，不必通過 DIP 開關來設置。 通信的組態(tài)包括： （ 1）連接的組態(tài)和顯示。 （ 3）設置用 MPI、 PROFIBUS 或工業(yè)以太網實現(xiàn)的事件驅動的數(shù)據(jù)傳輸，包括定義通信鏈路。 STEP7 系統(tǒng)診斷：系統(tǒng)診斷為用戶提供自動化系統(tǒng)的狀態(tài)，可以通過 2種方式 河北機電職業(yè)技術學院 22 顯示； （ 1）快速瀏覽 CPU 的數(shù)據(jù)和用戶編寫的程序在運行中的故障原因。 STEP7 項目的創(chuàng)建 在 STEP 7 中，用項目來管理一個自動化系統(tǒng)的硬件和軟件。因此，掌握項目創(chuàng)建的方法就非常重要。 點擊【 NEXT】按鈕，在新項目中選擇 CPU 模塊的型號為 CPU 3152DP。 點擊【 NEXT】按鈕，輸入項目的名稱，按【 Finish】生成的項目。也可以在沒有組態(tài)硬件的情況下，首先生成軟件。 硬件組態(tài)與參數(shù)設置 硬件的組態(tài) 硬件組態(tài)的任務就是在 STEP 7 種生成一個與實際的硬件系統(tǒng)完全相同的系統(tǒng)，例如要生 成網絡、網絡中各個站的導軌和模塊，以及設置各硬件組成部分的參數(shù)，即給參數(shù)賦值。硬件組態(tài)確定了 PLC 輸入 /輸出變量的地址，為設計用戶程序打下了基礎。在 PLC 啟動時 CPU 自動的向其他模塊傳送設置的參數(shù)，因此在更換 CPU之外的模塊后不需要重新對它們賦值。 硬件組態(tài)的步驟 （ 1）生成站，雙擊 Hardware 圖標，進入硬件組態(tài)窗口； （ 2）生成導軌，在導軌中放置模塊； （ 3）雙擊模塊，在打開的對話框中設置模塊的參數(shù)，包括模塊的屬性和 DP主站、從站的參數(shù)； （ 4）保存編譯硬件設置，并將它下載到 PLC 中去。 參數(shù)設置 （ 1） CPU 模塊的參數(shù)設置 S7300 各種模塊的參數(shù)用 STEP7 編程軟件來設置。下面以 S7 3152DP 為例，簡紹 CPU 主要參數(shù)的設置方法。 “ Setup”（啟動）選項卡用于設置啟動特性， S7300 只能執(zhí)行暖啟動（ warm restart）。一個字節(jié)的存儲器的每一位對應一個時鐘脈沖，時鐘脈沖是一些可供用戶程序使用的占空比為 1： 1 的方波信號。 在電源掉電或 CPU 從 RUN 模式進入 STOP 模式后，其內容保持不變的存儲區(qū)稱為保持存儲區(qū)。 在“ Protection” (保護 )選項卡可以選擇 3 個保護級別：允許讀寫，只允許讀和禁止讀寫，后兩種情況需要設置口令。 “ TimeOfDay Interrupts”選項卡用于設置日期 時間中斷的參數(shù)。在“ Interrupts”選項卡，可以設置硬件中斷、延遲中斷、 DPV1(PROFIBUSDP)中斷和異步錯誤中斷的參數(shù)。 （ 2）數(shù)字量輸入 /輸出模塊的參數(shù)設置 輸入 /輸出模塊的參數(shù)在 STEP7 中設置，參數(shù)設置必須在 CPU 處于 STOP 模式下進行。當 CPU 從 STOP 模式轉換為 RUN 模式時， CPU 將參數(shù)傳送到每個模塊。雙擊圖中左邊機架 4 號槽中的“ DI32 DC24V”，出現(xiàn)一個屬性（ Properties）窗口。 同樣方法可以設置數(shù)字量輸出模塊的參數(shù)。 下載程序之前應將 CPU 的存儲器復位，將 CPU 切換到 STOP 模式，下載用戶程序時應同時下載硬件組態(tài)數(shù)據(jù)。 通過執(zhí)行用戶程序來檢查系統(tǒng)的功能，如果用戶程序是結構化程序，可以在組織塊 OB1 追蹤逐一調用各程序塊，一步一步地調試程序。調試結束后，保存調試后的程序。應先調試嵌套調用最深的塊，例如調試時可以在完整的 OB1 的中間臨時插入 BEU（塊無條件結束）指令，只執(zhí)行 BEU 指令之前的部分，調試好后將它刪除掉。 河北機電職業(yè)技術學院 25 圖 41 程序調試的順序 變量表的基本功能 使用變量表可以在一個畫面中同時監(jiān)視、修改和強制用戶感興趣的全部變量。 （ 1）監(jiān)視（ Monitor）變量：顯示用戶程序中或 CPU 中每個變量的當前值。 （ 3）對外設輸出賦值：允許在停機狀態(tài)下將固定值賦給 CPU 中的每個輸 出點 Q。 （ 5）定義變量被監(jiān)視或賦予新值的觸發(fā)點和觸發(fā)條件。 （ 2）建立計算機與 CPU 之間的硬件連接，將用戶程序下載到 PLC。 （ 3）用菜單命令“ Variable”→“ Trigger”選擇合適的觸發(fā)點和觸發(fā)條件。 （ 5）用菜單命令“ Variable”“→ Monitor”或“ Variable”→“ Modify”激活監(jiān)視或修改功能?；蛘哂檬髽擞益I點擊 SIMATIC 管理器的塊工作區(qū)，在彈出的菜單中選擇“ Insert New Object”→“ Variable Table”命令來生成新的變量表。 （ 2）在變量表編 輯器中，可以用主菜單“ Table”生成一個新的變量表或打開已存在的表，也可以在工具欄中用相應的圖標來生成或打開變量表。在變量表編輯器中使用菜單命令“ Options”→“ Symbol Table”，可以打開符號表，定義新的符號?？梢栽谧兞勘淼娘@示格式（ Display format）欄直接輸入格式，或用右鍵點擊該列，在彈出的格式菜單中選擇格式?？梢栽谧兞勘碇杏貌藛蚊睢?PLC”→“ Connect to”→“ ? ”來建立與CPU 的連接，以便進行變量監(jiān)視或修改，也可以點擊工具欄中相應的按鈕。 用菜單命令“ Variable”→“ Trigger”定義變量表對話框，選擇在程序處理過程中的某一特定點（觸發(fā)點）來監(jiān)視或修改變量，可以觸發(fā)一次或每個循 環(huán)觸發(fā)一次。變量表中的狀態(tài)值（ Status Value）顯示在變量標中。 河北機電職業(yè)技術學院 27 首先在要修改的變量的“ Modify Value”欄輸入變量新的值，按工具欄中激活修改值按鈕，將修改值立即送入 CPU。 I、 Q、 M這些數(shù)字量都可以任意地設置為