西門子S7-300plc的原理、編程技巧與通訊模塊的介紹

西門子PLC S7-300系列及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用西門子PLC應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，西門子PLC S7-300的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。本文下面就為您介紹一下西門子PLC S7-300系列的選型方法，供您在配置過程中參考。

SIMATIC S7-300是德國西門子(Siemens)公司生產(chǎn)的模塊化中小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用。S7-300系統(tǒng)通過各種單獨的模塊之間的組合可進行構成不同要求的系統(tǒng);S7-300的指令系統(tǒng)具備高速(0.6~0.1μs)的運算速度;S7-300支持用浮點數(shù)和反三角函數(shù)運算，能夠有效地進行更為復雜的算術運算;S7-300通過統(tǒng)一的Step 7軟件方便、簡單的給所有模塊進行組態(tài)和參數(shù)賦值;S7-300具備多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經(jīng)允許的復制和修改;S7-300具備強大的通信功能，它多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)，多點接口(MPI)集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。

西門子的Step 7 ProfessionalV5.4 SP3 編程軟件支持LAD，STL和FBD三種編程語言，并且支持三種編程語言的混編，大大的提高了編程的效率。功能最強的CPU的RAM存儲容量為512kB，有8192個存儲器位，512個定時器和512個計數(shù)器，數(shù)字量通道最大為65536點，模擬量通道最大為4096個。由于使用Flash EPROM，CPU斷點后無需后備電池也可以長時間保持動態(tài)數(shù)據(jù)，使S7-300成為完全無維護的控制設備。

S7-300/400有很高的電磁兼容性和抗振動抗沖擊能力。S7-300標準型的環(huán)境溫度為0-60.環(huán)境條件擴展型的溫度范圍為-25-+60，有更強的耐振動和耐污染性能。

通過系統(tǒng)功能和系統(tǒng)功能塊的調(diào)用，用戶可以使用集成在操作系統(tǒng)內(nèi)的程序，從而顯著地減少所需要的用戶存儲器容量，他們可以用于中斷處理、出錯處理、復制和處理數(shù)據(jù)等。

S7-300/400的編程軟件STEP 7功能強大，使用方便。S7-300有350多條指令。

STEP 7的功能塊圖和梯形圖編程語言符合IEC 61131標準，語句表編程語言與標準IEC稍有不同，以保證與STEP 5的兼容性，3種編程語言可以相互轉換。用轉換程序可以將西門子的STEP 6或TISOFT編寫的程序轉換到STEP 7。STEP 7還有SCL、GRAPH和HiGrahp等編程語言供用戶選購。

計數(shù)器的計數(shù)范圍為1-999，定時器的定時范圍為10ms-9990s?？梢允褂肐EC標準的定時器和計數(shù)器。

STEP 7通過帶標準用戶接口的軟件工具來為所有的模塊設置參數(shù)，可以節(jié)省用戶入門的時間和培訓的費用。

CPU用智能化的診斷體統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常，記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件(例如超時、模塊更換等)。S7-300有看門狗中斷、過程報警、日期時間中斷和定時中斷功能。

操作員控制和監(jiān)視顯得日益重要，S7-300/400已將hmi(人機接口)服務集成到操作系統(tǒng)內(nèi)，因此大大減少了人機對話的編程要求。SIMATIC人機界面從S7-300中獲得數(shù)據(jù)，S7-300/400按用戶指定的刷新速度自動地傳遞這些數(shù)據(jù)。

在掌握了PLC的開關量和模擬量控制之后，還需要了解通信控制，工控的道路就是干到老學到老，不斷學習新知識，通信簡單地說就是利用某種通信協(xié)議將PLC與設備連接起來，設備的所有信號都可以通過PLC發(fā)送指令來控制，不需要開關或模擬量來完成，比如設備的啟停，控制量的大小，數(shù)據(jù)監(jiān)控都可以通過通信來完成，接線簡單。在這里，我們需要掌握通信協(xié)議和設備的功能代碼，并有一定的計算機基礎，包括各種數(shù)據(jù)的轉換。

上位機是您的PLC狀態(tài)顯示和控制。使用上位機可以節(jié)省控制面板上的許多按鈕，同時也很漂亮。重要的是與PLC控制的設備。您可以直接在上位機上修改與設備過程相關的參數(shù)。您需要掌握上位機的編程，包括界面設計、PLC狀態(tài)和數(shù)值設置，以配合PLC進行控制。

掌握了以上四個部分，一般就可以進行PLC的初步編程設計了，平時在空閑時間還需要繼續(xù)學習PLC編程實例，通過實例學習，消化后成為自己的經(jīng)驗，同時也可以在實際編程中，借用別人更好的編程方法。在編程過程中，如果遇到問題，建議獨立思考解決，查找相關資料和手冊等。通過自己解決問題，下次遇到這個問題就可以輕松解決了。PLC編程是一個循序漸進的過程，通過實際的編程轉化為自己的能力，可以快速掌握PLC編程。

plc的主要技術指標plc的一些基本的技術性能，通?？捎靡韵聨追N指標進行描述。1.輸入/輸出點數(shù)(i/o點數(shù))輸入/輸出點數(shù)指plc外部的輸入、輸出端子數(shù)，這是一項很重要的技術指標，因為在選用plc時，要根據(jù)控制對象的i/o點數(shù)要求確定機型。主機的i/o點數(shù)不夠時可接擴展i/o模塊，但因為擴展模塊內(nèi)一般只有接口電路、驅動電路而沒有cpu，它通過總線電纜與 主機相連，由主機的cpu進行尋址，故最大擴展點數(shù)受cpu的i/o尋址能力的限制。2.內(nèi)存容量一般以plc所能存放用戶程序的多少來衡量內(nèi)存容量的。在plc中程序指令是按“步” 存放的(一條指令少則一“步”，多則十幾“步”)，一“步”占一個地址單元，一個地址單 元一般占兩個字節(jié)。例如，一個內(nèi)存容量為1000步的plc，可推知其內(nèi)存為2k字節(jié)。注意： “內(nèi)存容量”實際是指用戶程序容量，不包括系統(tǒng)程序存儲器的容量。3.掃描速度掃描速度一般指執(zhí)行1000步指令所需要的時間，單位為ms/k。有時也用執(zhí)行一步指令所需的時間計，單位為μs/步。4.指令條數(shù)plc指令系統(tǒng)擁有的指令種類和數(shù)量是衡量其軟件功能強弱的重要指標。plc具有的指令種類越多，說明其軟件功能越強。plc指令一般分為基本指令和高級指令兩部分。5.內(nèi)部繼電器和寄存器plc內(nèi)部有許多繼電器和寄存器，用以存放變量狀態(tài)、中間結果和數(shù)據(jù)等，還有許多具有特殊功能的輔助繼電器和寄存器，如定時器、計數(shù)器、系統(tǒng)寄存器、索引寄存器等。通過 使用它們，可使用戶編程方便靈活，以簡化整個系統(tǒng)的設計。因此內(nèi)部繼電器、寄存器的配置情況常是衡量plc硬件功能的一個指標。6.編程語言及編程手段plc所具有的編程語言及編程手段也是衡量其性能的一項指標。編程語言一般分為梯形圖語言、助記符語言、系統(tǒng)流程圖語言等幾類，不同廠家的plc編程語言類型有所不同，語句也各異。編程手段主要是指采用何種編程裝置，編程裝置一般分為手持編程器和帶有相應 編程軟件的計算機兩種。

7.高級模塊plc除了主控模塊外，還可以配接各種高級模塊。主控模塊可實現(xiàn)基本控制功能，高級模塊的配置則可實現(xiàn)一些特殊的專門功能。因此，高級模塊的配置反映了plc的功能強弱， 是衡量plc產(chǎn)品檔次高低的一個重要標志。目前各生產(chǎn)廠家都在開發(fā)功能模塊上下很大功夫，使其發(fā)展很快，種類日益增多，功能也越來越強。主要有：a/d和d/a轉換模塊、高速計 數(shù)模塊、位置控制模塊、pid控制模塊、速度控制模塊、溫度控制模塊、遠程通信模塊、高級語言編輯模塊以及各種物理量轉換模塊等。這些高級模塊不但能使plc進行開關量順序控 制，而且能進行模擬量控制、定位控制和速度控制等。特別是網(wǎng)絡通信模塊的迅速發(fā)展，實現(xiàn)了plc之間、plc與計算機的通信，使得plc可以充分利用計算機和互聯(lián)網(wǎng)的資源，實現(xiàn) 遠程監(jiān)控。三、plc的內(nèi)存分配及i/o點數(shù)在使用plc之前，深入了解plc內(nèi)部繼電器和寄存器的配置和功能，以及i/0分配情 況對使用者是至關重要的。下面介紹一般plc產(chǎn)品的內(nèi)部寄存器區(qū)的劃分情況,每個區(qū)分配 一定數(shù)量的內(nèi)存單元，并按不同的區(qū)命名編號。1.i/0繼電器區(qū)i/0區(qū)的寄存器可直接與plc外部的輸入、輸出端子傳遞信息。這些i/0寄存器在plc 中具有“繼電器”的功能，即它們有自己的“線圈”和“觸點”。故在plc中又常稱這一寄存器區(qū)為“i/0繼電器區(qū)”。每個i/0寄存器由一個字(16位)組成，每位對應plc 的一個 外部端子，稱作一個i/0點。i/0寄存器的個數(shù)乘以16等于plc總的i/0點數(shù)。如某plc有10個i/0寄存器，則該plc共有160個i/0點。在程序中，每個i/0點又都可以看成是一個“軟繼電器”，有常開觸點，也有常閉觸點。不同型號的plc配置有不同數(shù)量的i/0 點，一般小型的plc主機有十幾至幾十個i/0點。若一臺plc主機的i/0點數(shù)不夠，可 進行i/0擴展。2.內(nèi)部通用繼電器區(qū)這個區(qū)的寄存器與i/0區(qū)結構相同，即能以字為單位使用，也能以位為單位使用。不 同之處在于它們只能在plc內(nèi)部使用，而不能直接進行輸入輸出控制。其作用與中間繼電器 相似，在程序控制中可存放中間變量。3.數(shù)據(jù)寄存器區(qū) 這個區(qū)的寄存器只能按字使用，不能按位使用。一般只用來存放各種數(shù)據(jù)。4.特殊繼電器、寄存器區(qū) 這兩個區(qū)中的繼電器和寄存器的結構并無特殊之處，也是以字或位為一個單元。但它們都被系統(tǒng)內(nèi)部占用，專門用于某些特殊目的，如存放各種標志、標準時鐘脈沖、計數(shù)器和定 時器的設定值和經(jīng)過值、自診斷的錯誤信息等等。這些區(qū)的繼電器和寄存器一般不能由用戶任意占用。