【正文】 成 I/O 有些 CPU 模塊上有集成的數(shù)字量 I/O，有些 CPU 還有集成的 I/O。 （ 7） 存儲器 PLC 使用的物理存儲器有 RAM， ROM， Flash EPROM 和 EEPROM。 二、 電源模塊 PS307 電源模塊將 120/230V 交流電壓轉(zhuǎn)換為 24V 直流電源，為 S7300、傳感器和執(zhí)行器供電，輸出電流有 2A、 5A、或 10A 3 種。電源模塊安裝在導(dǎo)軌最左邊的插槽，在主機(jī)架上用電源聯(lián)接器連接到 CPU 上，在擴(kuò)展機(jī)架上用電源連接器連接到IM361 上。電源模塊除了給 CPU 供電，還可向 I/O 模塊提供 DC24V 電源。模塊上的M 端子一般是用短接片與接地端連接的。 三、 輸入 /輸出模塊 輸入 /輸出模塊統(tǒng)稱信號模塊（ SM），包括數(shù)字量（或稱開關(guān)量）輸入輸出模塊，模擬量輸入輸出模塊。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 9 輸入輸出信號連接在前連接器上，前連接器插在 SM 前蓋后面的凹槽內(nèi)，不需要斷開前連接器的接線就可以迅速更換模塊。 數(shù)字量模塊模塊的地址由地址標(biāo)識符（ I 輸入 Q 輸出 M 存儲器）、地址字節(jié)部分（小數(shù)點前）和位部分（小數(shù)點后）組成。從 0 號機(jī)架的 4 號槽開始，每個槽位分配4 個字節(jié)的地址，即 32 個 I/O 點。 模擬量模塊以通道為單位，一個通道占一個字的地址，由兩個字節(jié)地址組成。從IB256 開始給每個模擬量模塊分配 16 個字節(jié)，即 8 個通道的地址。 （ 1）數(shù)字量輸入模塊 數(shù)字量輸入模塊接受外部開關(guān)信號，開關(guān)信號主要來自按鈕、二線式光電開關(guān)、接近開關(guān)、低壓電器的觸點等。其將現(xiàn)場的開關(guān)信號電平轉(zhuǎn)換成 PLC 內(nèi)部的信號電平。直流輸入模塊的操作電壓一般是 24V，交流輸入模塊的操作電壓為 AC120V 或AC230V。 SM321 是 S7300 的數(shù)字量輸入模塊。 （ 2）數(shù)字量輸出模塊 數(shù)字 量輸出模塊將 PLC 內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換為控制過程所需要的外部信號電平，同時有隔離和功率放大作用。按負(fù)載回路的電源不同分為：直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流輸出模塊。按輸出開關(guān)器件的種類又可對應(yīng)分為：晶閘管輸出方式、雙向晶閘管輸出方式、繼電器輸出方式。其中晶閘管型輸出響應(yīng)速度快、頻率高，但承受過壓過流能力弱，繼電器型輸出響應(yīng)慢、頻率低，但負(fù)載電壓范圍寬。要根據(jù)電壓的種類、大小、工作頻率和負(fù)載類型選擇數(shù)字量輸出模塊，每一個輸出點的輸出電流、每一組輸出的最大電流也是數(shù)字量輸出模塊的重要指標(biāo)。 SM322 是 S7300 的數(shù)字量輸出模塊， SM323 是數(shù)字量輸入 /輸出模塊，即輸入和輸出集成在一個模塊上，有兩種型號可選擇： DC24V， 8 輸入 /8 輸出及 DC24V， 16 輸入 /16 輸出。輸出為晶閘管型，輸出電流為 。 （ 3）模擬量輸入模塊 模擬量輸入模塊將來自變送器的模擬信號轉(zhuǎn)換成 CPU 處理的數(shù)字信號，即 A/D轉(zhuǎn)換。 SM331 是 S7300 的模擬量輸入模塊。 （ 4）模擬量輸出模塊 模擬量輸出模塊將 PLC 輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬信號（電壓、電流）去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其主要組成部分是 D/A 轉(zhuǎn)換器。 SM332 是 S7300 的模擬量輸出模塊 。 四、 其他模塊 其他還有前連接器，有 20 針和 40 針兩種；閉環(huán)控制模塊 FM355；位置控制與檢測模塊，如 FM353 是步進(jìn)電機(jī)定位模塊等；計數(shù)器模塊，如 FM3501 等；模擬器模塊， SM347 用于調(diào)試程序等。 當(dāng)因 I/O 點過多使模塊數(shù)量多于 8 個且距離在 10 米之內(nèi)，可以采用擴(kuò)展機(jī)架，用本地擴(kuò)展接口模塊 IM 來實現(xiàn)，除了帶 CPU 的中央機(jī)架（ CR），最多可以擴(kuò)展三個擴(kuò)展機(jī)架（ ER），每個機(jī)架可以插 8 個模塊（不包括電源、 CPU、接口模塊 IM），四個機(jī)架最多可插 32 個，模塊；當(dāng)因距離過遠(yuǎn)（ 1500 米以內(nèi)）或者 I/O 點過多 ，可以 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 10 采用 ET200 分布式 I/O 來實現(xiàn)， PROFIBUS 是為全集成自動化定制的開放的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，有 FMS、 DP 和 PA 三種行規(guī)。 ET200 是基于 PROFIBUS— DP 現(xiàn)場總線的分布式 I/O,可以與西門子的其他自動化系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，還能在經(jīng)過認(rèn)證的非西門子公司的 PROFIBUS— DP 主站協(xié)同運(yùn)行，而 ET200M 模塊化的分布式 I/O，采用 S7300 全系列模塊，最多 8 個模塊。 的通信網(wǎng)絡(luò) S7300 的通信網(wǎng)絡(luò) 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述 一個典型的工廠自動化系統(tǒng)一般是三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 分別是現(xiàn)場設(shè)備層、車間監(jiān)控層和工廠管理層。 （ 1） 現(xiàn)場設(shè)備層 現(xiàn)場設(shè)備層主要功能是連接現(xiàn)場設(shè)備，例如分布式 I/O、傳感器、驅(qū)動器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和開關(guān)設(shè)備等，完成現(xiàn)場設(shè)備控制及設(shè)備間連鎖控制。 （ 2） 車間監(jiān)控層 車間監(jiān)控層又稱單元層，用來完成車間主生產(chǎn)設(shè)備之間的連接，包括生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)控、設(shè)備故障報警及維護(hù)等。還有生產(chǎn)統(tǒng)計、生產(chǎn)調(diào)度等功能。車間監(jiān)控層可采用 PROFIBUS— FMS 或工業(yè)以太網(wǎng)，該層要求能傳送大容量的信息，對傳送速率要求不高。 （ 3） 工廠管理層 車間操作員工作站通過集線器與車間辦公管理網(wǎng)連接， 車間管理網(wǎng)作為工廠主網(wǎng)的一個子網(wǎng)，連接到廠區(qū)骨干網(wǎng)，將車間數(shù)據(jù)集成到工廠管理層。該層一般采用工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，即符合 標(biāo)準(zhǔn)。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 11 圖 22 現(xiàn)場總線應(yīng)用示例 S7300 通信網(wǎng)絡(luò) （ 1）通過多點接口（ MPI）協(xié)議的數(shù)據(jù)通信 MPI 是多點接口的簡稱，是一種適用于小范圍、少數(shù)站點間通信的網(wǎng)絡(luò)。 MPI網(wǎng)絡(luò)能同時連接運(yùn)行 STEP7 的編程器、計算機(jī)、人機(jī)界面（ HMI）和其他 SIMATICSM7 和 C7，并且可以用全局通信的方式實現(xiàn)網(wǎng)上 CPU 之間少量數(shù)據(jù)的交換 。 （ 2） PROFIBUS 依據(jù) EN50170— 1— 2 或 IEC61158— 2 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)建立的 PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)用于單元級和現(xiàn)場級的控制網(wǎng)絡(luò)。 PROFIBUS 具有開放性，符合該標(biāo)準(zhǔn)的各廠商生產(chǎn)的設(shè)備都可接入。 （ 3）工業(yè)以太網(wǎng) 工業(yè)以太網(wǎng)是一個用于工廠管理和單元層級的通信系統(tǒng)。工業(yè)以太網(wǎng)適用于長距離傳輸大量數(shù)據(jù)，可以通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備來連接遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。 （ 4） 點對點連接 點對點連接可以連接 S7300PLC 和其他非西門子設(shè)備。通過 CP340， CP341 或CPU31xC— 2DP 集成的通信接口可建立點對點的連接。通信 接口有 20mA（ TTY），RS— 232C 和 RS— 422A/RS— 485。點對點連接支持的通信協(xié)議有 ASCII 驅(qū)動器、 3964（ R）和 RK512（只適用于 CPU）。 （ 5） 通過 AS— i 網(wǎng)絡(luò)的過程通信 ASi 是執(zhí)行器 — 傳感器的接口簡稱， ASi 網(wǎng)絡(luò)通過 ASi 總線電纜連接最底層ASi 接口的現(xiàn)場設(shè)備，將信號傳輸至 PLC。 故障 SIMATIC NET 網(wǎng)絡(luò)可以單獨(dú)運(yùn)行，也可以結(jié)合其他系統(tǒng)同時運(yùn)行。 PROFIBUS— DP PROFIBUS 有三部分組成： PROFIBUS— DP（分布式外圍設(shè)備）， PROFIBUS— PA（過程自動化）和 PROFIBUS— FMS（現(xiàn)場總線報文規(guī)范）。 PROFIBUS 采用主站（ Master）之間的令牌（ Token）傳遞方式和主站與從站之間的主 — 從方式。 PROFIBUS— DP 在 PROFIBUS 三個部分中應(yīng)用最為廣泛，可以連接不同廠商符合 PROFIBUS—DP 協(xié)議的設(shè)備。單主站或者多主站系統(tǒng)可以由 PROFIBUS— DP 來實現(xiàn)。系統(tǒng)配置十分方便。 S7300 的指令系統(tǒng) IEC61131— 3 規(guī)定了 PLC 編程語言的語法和語義，標(biāo)準(zhǔn)中定義了 5 種編程語言： （ 1） 指令表 IL（ Instruction list）：西門子稱為語句表 STL. （ 2） 結(jié)構(gòu)文本 ST（ Structured text）：西門子稱為結(jié)構(gòu)化控制語言（ SCL）。 （ 3） 梯形圖 LD（ Ladder diagram）：西門子簡稱為 LAD。 （ 4） 功能塊圖 FBD（ Function block diagram） （ 5） 順序功能圖 SFC（ Sequential function chart）：對應(yīng)西門子 S7Graph. 標(biāo)準(zhǔn)的 STEP7 軟件包配備了三種編程語言：梯形圖（ LAD）、語句表（ STL）和 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 12 功能塊圖（ FBD），這三種語言在 STEP7 中可以互相轉(zhuǎn)換。 STEP7 專業(yè)版的編程語言還包括 S7— SCL， S7— Graph， S7— HiGraph 和 CFC，這四種語言對標(biāo)準(zhǔn)版是可選的， 梯形圖（ LAD）是使用最多的 PLC 圖形編輯語言，它與繼電器電路圖很相似，直觀易懂，電氣工作人員很容易理解并掌握，并且適用于數(shù)字量邏輯控制。 語句表（ STL）是一種類似微機(jī)匯編語言的文本語言，多條語句組成一個程序段，語句表指令比梯形圖和功能塊圖指令豐富，可以實現(xiàn)梯形圖和功能塊圖不能實現(xiàn)的一些功能。 功能塊圖（ FBD）適用類似于布爾代數(shù)的圖形邏輯符號來表示控制邏輯。 S7300 的指令系統(tǒng)包括位邏輯指令、定時器指令、計數(shù)器指令、數(shù)據(jù)處理指令、數(shù)據(jù)運(yùn)算指令和控制指令六大類，其中部分指令會在下一章的 STEP7 軟件編程中用到，具體功能和作用結(jié)合相關(guān)程序進(jìn)行分析。 S7300 的編程軟件 S7300 的編程軟件簡介 STEP7 標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)軟件是西門子公司專為 SIMATIC 系列 PLC（ S7300、 M C7）和基于 PC 的 WinAC 研制的標(biāo)準(zhǔn)編程軟件，開發(fā)或設(shè)計一個 SIMATIC 系列應(yīng)用系統(tǒng)，必須基于 STEP7 軟件包進(jìn)行組態(tài)和編程。 STEP7 不是單一的應(yīng)用 程序，而是由一系列應(yīng)用程序（工具）構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，其主要應(yīng)用工具如下： （ 1） SIMATIC 管理器：用于集中管理一個自動化控制項目，提供 STEP7 標(biāo)準(zhǔn)軟件包的集成、統(tǒng)一的界面。在 SIMATIC 管理器環(huán)境中進(jìn)行項目的編程和組態(tài)，每一個操作所需要的工具均由 SIMATIC 管理器自動運(yùn)行，用戶無需分別啟動各個不同的工具。 （ 2） 符號編輯器：用于定義符號名稱、數(shù)據(jù)類型和注釋全局變量，管理所有共享符號。使用這個工具生成的符號表是全局有效的，可以被其他工具使用。 （ 3） 硬件組態(tài)工具：可以利用這個工具對 PLC 機(jī)架上的各種 硬件模塊進(jìn)行配置，設(shè)置各種模塊的參數(shù)，例如 CPU 參數(shù)和分布式 I/O 參數(shù)。 （ 4） 通信組態(tài)：該工具用于組態(tài)通信網(wǎng)絡(luò)連接，包括網(wǎng)絡(luò)連接的參數(shù)設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)中各個通信設(shè)備的參數(shù)設(shè)置。 （ 5） 硬件診斷：用于提供 PLC 的工作狀態(tài)概況，快速瀏覽 CPU 數(shù)據(jù)和用戶程序在運(yùn)行中的故障原因。 （ 6） 編程