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1、3 S7-300系统使用介绍 S7-300的系统一般应用在一些小型或中型的系统，一般都为单控制器系统，编程软件都用STEP7来组态，下面是S7-300系统的一般架构：3.1 S7-300 控制系统的组成l 底板：UR；l 电源模块：PS307（插入1槽）；l 中央处理器：CPU（插入2，3槽）；l 工业以太网通讯模块：CP343-1 （插入4槽）；l I/O模块。3.1.1底板l 安装各种模块（如：PS，CPU，CP，I/O 模块等）；l 提供背板总线：I/O总线；通讯总线；l 通过背板总线实现各模块之间的数据和信号交换；l 电源模块所提供5VDC和24VDC通过背板总线供给各模块；l 电源模
2、块必须插在底板的最左边（槽1）。3.1.2 电源模块l 采用封闭结构的模块设计，安装在底板上；l 插入式的AC/DC供电连接；l 保护级别：IP20；l 两种输出电压：5VDC和24VDC，并共用一个地；l 监视两个输出电压，如其中一个发生故障，该模块输出一个报错信号给CPU；l 具有输出短路保护功能；l 在前面板上有运行和故障指示灯。3.1.3 CPU模块l 整个控制系统的核心；l 储存和运行操作系统程序；l 储存和运行用户程序；l 与各种功能模块及I/O模块进行数据交换；l 进行实时的连续及顺序控制（如PID控制，泵和电机的启停等用户所需的控制）；l 完成自诊断，接收各种模块的诊断信息。C
3、PU含有两类程序：操作系统和用户程序。其中操作系统主要作用是：l 处理CPU再启动；l 刷新过程映象的输入部分及将输出部分送出；l 执行用户程序；l 检测中断并执行中断程序；l 检测并处理错误；l 管理内存；l 与操作员站、工程师站及其它设备通讯。用户程序主要作用是：l 完成用户所规定的控制任务。CPU模块指示灯含义：l INTF：红色，内部故障；l EXTF：红色，外部故障；l BUS：红色，当红灯亮时，为MPI/PROFIBUS-DP接口1总线故障， 当红灯闪时有两种情况：DP为主站时，一般是一个或多个从站没有响应，DP为从站时，一般是地址错误；l FRCE：黄色，变量强制激；l RUN：
4、绿色，CPU在运行模；l STOP：红色，CPU在停止模式。运行与停止灯处于不同状态表示的含义：(：表示无关)LED表示的意义RUNSTOP亮灭CPU在运行模式。灭亮CPU在停止模式，程序不运行，如又故障引起相应的内外部故障灯亮。闪 2HZ闪 2HZCPU在有问题状态。内部、外部错误或强制指示灯闪亮。闪 0.5HZ亮被测试功能触发为保持状态。闪 2HZ亮CPU重新启动。闪 0.5HZCPU要求清内存。闪 2HZ正在清内存。CPU运行模式选择开关说明：l RUN-P：对于启动，如果没有错误或限制的话， CPU可以进入运 行状态，并运行用户程序。钥匙在此位置不能取出。程序可以用编程器读出，也可下装
5、到CPU；l RUN：对于启动，如果没有错误或限制的话，CPU可以进入运行状态，并运行用户程序。钥匙在此位置能取出，以防止非专业人员改变操作状态，程序可以用编程器读出，但不能下装到CPU和修改程序。如果在CPU内设置一个密码，就可修改程序；l STOP：CPU进入停止状态，不能执行运行用户程序。钥匙在此位置能取出。以防止非专业人员改变操作状态。程序可以用编程器读出，也可下装到CPU；l MERS：清内存并重新启动CPU。清内存步骤如下：第一种情况：用户要下装新的程序到CPU：第一步:将运行模式选择开关拨到“STOP”位置：结果STOP灯亮。第二步:将运行模式选择开关拨到“MERS”位置，并保持
6、：结果STOP灯灭1S，亮1S，再灭1S，再亮1S。第三步: 将运行模式选择开关拨到“STOP”位置，并在3S内将运行模式选择开关拨回“MERS”位置，再使运行模式选择开关回到“STOP”位置，如果STOP灯以2HZ频率至少闪3S，然后保持亮，证明清内存成功。第二种情况：STOP灯正在以0.5HZ慢闪，证明CPU要求清内存（例如内存卡重新插拔），此时只需将运行模式选择开关拨到“MERS”位置再返回到“STOP”位置，如果STOP灯以2HZ频率至少闪3S，然后保持亮，即清内存成功。 3.1.4通讯模块l 用于连接工业以太网的通讯接口模块；l 将CPU所有的过程数据通过工业以太网传送给所有连在网上
7、的服务器和工程师站；l 将所有的服务器和工程师站需要下传数据通过工业以太网传送给CPU 。l 在首次下装后，通过通讯模块工程师站或编程器可以对CPU进行组态；l 在工程师站或编程器上通过通讯模块对CPU进行在线监视；l 在工程师站或编程器上通过通讯模块对CPU进行在线诊断。通讯模块面板显示灯的含义：l SF:组错误；l BF：以太网接口的总线故障；l DC5V：5VDC电源，通过背板总线供电（绿灯表示正常）；l TXD（绿）：闪时表示CP正在发送数据；l RXD（绿）：闪时表示CP正在接收数据；l RUN：运行模式；l STOP：停止模式；l X1P1：以太网端口1的连接状态/活动；l X1P
8、2：以太网端口2的连接状态/活动；l MAINT：需要维护（查看缓冲诊断区）。各指示灯处于不同状态表示的含义：SFBFRUNSTOPCP状态亮-灭亮上电后启动或者因错误而停止，在此状态下，仍可用PG访问机架中的CPU或智能模块。灭灭闪亮正在启动。灭灭亮灭正在运行。灭灭亮闪正在停止。灭灭灭亮已停止CP，在STOP模式下仍可对CP进行组态并执行诊断。-亮-检测IP地址冲突。-闪亮-CP已组态为PROFINET IO设备，与PROFINET IO控制器间没有数据交换。亮闪亮-CP识别到至少有一台IO设备损坏。亮灭亮灭正在带错误运行，可能的原因：.事件连同MRP功能一起显示。CP诊断缓冲区提供了详细的
9、显示。.高级端口诊断报错。如当前端口设置与组态不符，端口互连与组态不符。亮亮闪亮正在使用固件加载程序加载。亮亮亮亮使用固件程序加载后的固件已激活。闪闪闪灭已成功下载固件。闪闪灭闪固件下载已终止。闪闪闪闪模块故障或系统故障。LED显示含义RX/TX闪CP正在通过工业以太网发送/接受数据。注意：此处并不指示PROFINET IO服务。X1P1/X1P2灭端口与工业以太网之间无连接。亮存在通过端口到工业以太网的连接（LINK状态）黄绿闪端口正在通过工业以太网或者PROFINET IO发送/接受数据。注意：每个具体端口中收到/发出的所有帧都会加以指示。黄亮端口与工业以太网之间存在持续的数据传输。3.1
10、.5 I/O模块 l 主要分为DI，DO，AI，AO等四类基本功能模块；l DI模块：用于直流或交流电压的简单信号模块。当输入为1，相应通道的输入灯亮；l DO模块：用于DC和AC电压的简单信号模块，每个通道具有各种输出电流，多种继电器模块可用于较高输出电流和电压。当输出为1，相应通道的输出灯亮；l AI模块：用于电流电压和温度测量的多功能模块；l AO模块：用于电压和电流的模拟量输出的模块。I/O模块前面板上各指示灯的含义：l “SF”故障指示灯：红灯亮表示模块或某个通道有故障,并且对应通道上的故障指示灯会亮起。模拟量模块的使用事项：l CPU处理以二进制表示的模拟量；l 模拟量输入模块将模
11、拟信号转换数字信号；l 模拟量输出模块将数字信号转换模拟信号；l 数字信号以一个16位字的二进制补码表示。热电偶输入模块（6ES7 331-7PE10-0AB0）的数值表示（K型热电偶）：温度范围十六进制数十进制数范围16227FFF H32767上溢1622.13733F5C H.35A2 H16220.13730超上限1372.-2703598 H.F574 H13720.-2700正常范围-270F574 H10007FFF H32767上溢1000.850.12710 H.2135 H1000.8501超上限850.0.-200.02134 H.F830 H8500.-2000正常范围
12、-200.1.-243.0F829 H.F682 H-2001.-2430超下限-2438000 H-32767下溢热电阻模块（6ES7 331-7PF01-0AB0）接线图：4-20mA及1-5V信号模块（6ES7 331-7KF02-0AB0）数值表示方法：4-20mA及1-5V信号模块接线图：注：该模块是通用型模块，可通过改变量程模块的位置测量不同信号，两个信号为一组，共用一个量程模块，量程模块如下图：A：mV及热电偶B：电压C：四线制电流D：两线制电流模拟量输出信号模块（6ES7 332-5HF00-0AB0）数值表示方法：模拟量输出信号模块（6ES7 332-5HF00-0AB0）接
13、线图：数字量输入信号模块（6ES7 321-1BH02-0AA0）检测状态表示方法：数字量输入信号模块（6ES7 321-1BH02-0AA0）接线图：数字量输出信号模块（6ES7 321-1BH01-0AA0）检测状态表示方法：数字量输出信号模块（6ES7 321-1BH01-0AA0）接线图：3.2 接口模块3.2.1接口模块的属性l 用于连接多层S7-300配置机架；l IM365：用于配置一个中央控制器和一个扩展机架；l IM360/IM361：用于配置一个中央控制器和三个扩展机架。3.2.2接口模块的前视图及LED指示灯状态诊断l IM360接口模块；l IM361接口模块；l IM
14、365接口模块；IM365不支持LED指示灯状态诊断。3.3 分布式I/O ET200Ml 导轨: DIN；l 总线模块：U型总线连接器；l 接口模块:IM153-2；l I/O模块。3.3.1 导轨l S7-300的机械安装机架；l 包括160mm，482mm，530mm，830mm，2000mm几种规格。3.3.2 U型总线连接器l 用于CPU和机架上的模块之间的数据信号，通讯信号和电源的传递；l 不支持热插拔功能。3.3.3 IM153-2接口模块l 与18个I/O模块组成Profibus-DP网上的一个站；l 接受24伏电压，通过背板总线向I/O模块提供电压；l 通过背板总线与I/O模
15、块进行数据交换；l 通过Profibus-DP与CPU进行数据交换。接口模块IM153-2的前面板图如下：接口模块前面板上各指示灯的含义：l “SF”系统故障指示灯：红灯亮表示有系统故障；l “BF” 总线故障指示灯：黄灯亮表示有Profibus-DP总线故障；l “ACT” 总线运行指示灯：黄灯亮表示该接口模块处于总线运行状态；l “ON” 模块运行指示灯：绿灯亮表示该接口模块处于模块运行状态。 IM153-2具有一组拨码开关，用于设置该IM153-2在Profibus-DP网上的地址（同一条Profibus-DP网上不能有重复的地址）。IM153-2地址设置范围为1125。不同指示灯状态的
16、含义：SFBFACTON含义解决灭灭灭灭IM153-2上没有电压或者存在硬件故障。打开电源模块或者替换IM153-2。-亮IM153-2S上有电压，且正在运行。-亮灭灭灭接通后IM153-2要经历一次硬件复位。-亮亮亮亮接通后进行硬件测试。-亮亮灭灭正在运行操作系统更新。-灭闪05Hz灭灭已成功完成操作系统更新。使用IM153-2BX00；卸下MMC卡，然后关闭IM153-2。亮闪05Hz灭灭外部错误，例如不适合的操作系统或者MMC卡。使用合适的操作系统进行更新。亮闪2Hz灭灭内部错误，例如写入更新文件时。重复更新过程。如果LED显示一个错误，则内部存储器有故障。-闪灭亮IM153-2错误组态
17、，DP主站和IM153-2之间没有进行数据交换。原因：PROFUBUS地址不正确；总线故障。检查IM153-2；检查组态和参数设置；检查IM153-2上和STEP7项目中的PROFIBUS地址。检查与波特率有关的电缆长度。检查终端电阻的设置。-亮灭亮没有至DP主站的连接，通讯已中断。检查总线连接器是否正确安装。检查DP电缆是否有缺陷。重启电源。开闪烁灭开已组态的ET200M的结构与实际的结构不完全相符。检查ET200M的组态以查看模块是否丢失，出现故障或是否存在未组态的模块。开灭灭开不允许的PROFIBUS地址或模块中存在错误或诊断。在IM153-2设置有效的PROFIBUS地址；检查替换模块
18、或IM153-2。-灭开开IM153-2正与DP主站和ET200M的I/O模块交换数据。在冗余模式中，IM153-2是ET200M的主动者。-灭灭开IM153-2上有电压。在冗余模式中，此IM153-2是被动者。-闪0.5Hz灭灭开在冗余模式中，IM153-2处于被动状态，并且没有为无故障转换做好准备。将H系统切换至冗余模式。闪闪闪闪当前运行模式的IM153-2与冗余的IM153-2不兼容。检查模块的兼容性。3.3.4 I/O模块l 已在前面章节中讲述过。3.4 S7-300控制系统的故障诊断l 故障灯诊断方法；l AS站诊断缓存区（Diagnostic Buffer）诊断方法；l 在线硬件诊
19、断方法3.4.1故障灯诊断方法观察模块上的指示灯，在前面已经做了较详细的介绍。3.4.2 AS站诊断缓存区（Diagnostic Buffer）诊断方法诊断步骤如下：l 在SIMATIC Manager中，选中待诊断的CPU（如CPU417-4H），点击右键，在弹出的菜单选择 “PLC”，再在弹出的菜单选择 “模块信息”，如下图所示：l 点击“模块信息”，弹出下图所示窗口； l 点击选项卡“诊断缓冲区”，将显示CPU所得到的诊断信息（根据诊断信息可以分析系统的故障及原因），如下图所示：3.4.3 在线硬件诊断方法诊断步骤如下：l 在SIMATIC管理器中，选中待诊断的CPU所在的控制站（如SI
20、MATIC H Station(1)），在右边内容栏中双击“Hardware”，如下图所示：l 双击“Hardware”后即打开硬件组态界面，点击工具栏中的，则工程师站与控制站建立了在线连接，双击需要诊断的模块，就会弹出下图所示的模块诊断信息窗口（根据诊断信息可以分析模块的故障及原因）。3.4.4 诊断信息的收集诊断信息的收集应遵循以下原则：l 及时收集，在故障发生后立即保存当时的诊断信息，否则诊断缓冲区可能被后续的其他信息覆盖；l 将诊断信息以英文显示；l 同时保存文本格式和HEX（十六进制显示格式）的文件；l 除了CPU诊断信息，还需保存和故障相关硬件（CP,I/O模块等）的诊断信息。诊断
21、信息的收集方法：对于控制器，CP网卡以及具备诊断缓冲区的I/O卡件等诊断信息的收集过程参考以下步骤：l 首先打开HW Config编辑器，切换到硬件在线模式；l 在硬件在线模式下双击CPU（或CP网卡等）的诊断信息窗口，切换到Diagnostic Buffer标签项下；l 将诊断缓冲区另存成文件形式；l 将诊断缓冲区保存为HEX文件格式，在Diagnose Buffer 标签下点击“Setting”按钮弹出“Setting for Display Diagnostic Buffer”，在默认情况下“Diaplsy Events”中的选项全部被勾选，此时，诊断缓冲区将显示能记录的所有类型的事件；
22、l 勾选“Output event information in hexadecimal format”选项，从而诊断缓冲区所输出的诊断条目将显示为HEX的格式。点击按钮“Save As”将该诊断缓冲区存成文件形式；注意：对于冗余控制器而言，主备CPU的诊断缓冲区的内容可能会不一样，要分别进行收集。与CPU和CP的诊断缓冲区的输出不同，对于远程站以及所组态的此类I/O模块的诊断信息，不具备诊断缓冲区，不能提供保存为文本文件的功能。3.5 S7-300控制系统模块的更换3.5.1 IM153-2的更换 A：取出IM153-2。l 非冗余系统：更换IM153-2时会造成整个ET200M站不能正常工
23、作，因此需提前做好相关准备措施，如在停产条件下。切断24V IM153-2供电电源；l 移走总线连接器；l 把电源线拆下；l 松开IM153-2固定螺丝；l 轻摇并拔出IM153-2。B：安装新的IM153-2。l 把新模块的DP地址拨到和原模块一样；l 把新模块安装到原模块在导轨上的位置；l 把固定螺丝拧紧；l 接上电源线，总线连接器；l 把总线连接器的固定螺丝拧紧；l 确定连接无误，把24VDC电源接通。注意：当更换完毕，查看此ET200M上的点是否显示正常，同时新换的IM153-2模块上的BF灯不亮也不闪或SF灯不闪（2S），若都正常，表示更换成功。3.5.2 I/O模块的更换 l 当更
24、换输出模块时，相应点输出变为“0”，在更换模块前，要根据具体情况作出相应对策，以保证生产的安全正常；l 如果模块更换不正确，其相邻模块可能通过背板总线受影响，作好相应措施；l 当安装上输出模块时，其输出立即被程序激活。A：取出模块。l 打开前面盖；l 松开前端连接器并从模块上取出，对20针前端连接器：用一只手压固定板，另一只手同时抓住另一端，一起用力拔下20针前端连接器；对40针前端连接器：拧松固定螺丝（在40针前端连接器中间），然后拔下连接器；l 松开模块固定螺丝；l 轻摇并拔出模块；l 取出标签条。B：安装新模块。在安装新模块前，先把前端连接器上的译码键取下，如下图：l 新模块安装到导轨上
25、，并放在所更换位置上；l 安上前端连接器；l 把固定螺丝拧紧；l 把标签条安到相应新模块上。3.5.3 U型总线连接器的更换注意：更换总线模块只能在停工条件下。A：取出U型总线连接器。l 把本ET200M模块的电源都关断；l 取下要更换的U型总线连接器所在的两块模块；l 在两块模块的背面摘下U型总线连接器。 B：更换新总线模块。l 把新的U型总线连接器装回模块背部的插孔内，并压入到位；l 把模块安到原位置；l 检查无误后，给ET200M重新上电。3.5.4 电源模块的更换 l A将CPU停止，切断供电电源；l B将电源模块开关拨到OFF；l C打开盖板，取下电池；l D拆下电源供电连接器；l
26、E松开固定在导轨上的电源模块固定螺丝，将模块取下；l F检查电源选择开关（应拨到230V位置），将同样型号的新模块装入导轨，并拧紧螺丝；l G检查电源模块开关是否拨到OFF位置，确认后插入电源连接器；l H装入电池，盖上盖板，加上电源；l I将模块电源开关拨到ON，运行CPU。3.5.5 CPU模块的更换l A将CPU拨到STOP，电源模块开关拨到OFF；l B拆下盖板、MPI连接器和PROFIBUS_DP连接器；l C取下内存卡，松开固定在导轨上的CPU固定螺丝，将模块取下；l E将同样型号CPU装入导轨，并拧紧螺丝；l F盖上CPU盖板；l G将CPU开关置于STOP位置，插入内存卡，连接
27、好个端口上的连接器；l H将电源模块开关拨到ON，重新下装硬件组态和程序，运行CPU。3.5.6 通讯模块的更换l A将通讯模块拨到STOP，拆下盖板；l B拆下工业以太网连接器；l C松开固定在导轨上的通讯模块固定螺丝，将模块取下；l E将通讯模块开关置于STOP位置，并将同样型号通讯模块装入导轨，并拧紧螺丝；l F连接好工业以太网连接器；l G盖上CPU盖板；l H将通讯模块开关拨到RUN。3.6 S7-300控制系统模块接线3.6.1 为电源模块接线l 打开电源模块和CPU的前盖；l 松开电源模块上的张力消除夹；l 剥开电源线长度11mm，并把它连接到L1,N和接地端子上；l 拧紧张力消
28、除夹。3.6.2 为CPU接线第一种：使用导线连接l 剥开为CPU供电的连接电缆提供长度为11mm，并将其连接到L+,M端子上；l 将导线另一端连接至电源模块的L+,M端子上。第二种：使用连接梳连接l 松开电源模块和CPU上L+,M端子的紧固螺丝；l 将连接梳插入电源模块和CPU上L+,M端子内；l 拧紧电源模块和CPU上L+,M端子螺丝。3.6.3 为信号模块接线A准备接线用的前连接器。l 打开电源模块的盖子；l 打开前门；l 将前连接器放在接线位置，为此将前连接器推入信号模块，直至其卡入到位。在此位置前连接器仍然从模块中凸出。如此接线位置的优势：接线舒适，在接线位置已接线的前连接器与模块无
29、接触；l 根据接线规则剥离导线的绝缘层；l 如果使用线端套管，将套管和线缆押解到一起。步骤20针前连接器40针前连接器1将张力消除装置装入前连接器中。-2是否将电缆从底部抽出？如果是：从端子20开始为其接线，按端子20，19，.的顺序接到端子上。从端子20，40开始交互连接各端子，即19，39；18，38，直至1，21。如果不是：从端子1开始为其接线，按端子1，2，.的顺序接到端子上。从端子1，21开始交互连接各端子，即2，22；3，23，直至20，40。3同时拧紧所有未接线端子的螺丝钉。4-将电缆消除装置穿入前连接器中。5拉紧电缆张力消除装置，将装置护圈向左推，这样可以提高可用空间的利用率。
30、-B准备信号模块。步骤20针前连接器40针前连接器1按下模块顶端的解锁按钮，同时将前连接器推入其在模块的工作位置。前连接器到达工作位置时，解锁按钮将跳回锁定位置。拧紧螺钉前连接器固定到工作位置。2关闭前门-3.7上电前要进行的检查3.7.1机架l 机架是否安装牢固；l 是否留出了必要的空隙；l 风扇及通风是否良好。3.7.2 接地和底座接地l 是否采用了到本地接地的低阻抗连接（大表面，大面积接触）；l 在所有机架上，参考接地与本地接地之间的连接是否正确（金属连接或未接地操作）；l 所有非隔离模块和负载电源的接地是否与参考点相连。3.7.3 模块安装和接线l 所有模块是否正确插入并固定；l 所有
31、前连接器接线是否正确，是否插入到正确的位置并固定。3.7.4 模块设置l CPU模式选择器是否设置为STOP；l 如果使用了模拟量输入模块，则检查其量程卡设置是否正确。3.7.5 电源模块l 电源连接器的接线是否正确；l 在交流电源模块上，电压选择器开关是否设置为供电线路电压；l 是否正确设置了用于监视电池的BATT INDIC开关；l 是否连接到了电源。3.7.6 线路电压l 可用线路电压是否正确。3.8 EMC系统使用规则3.8.1 EMC的定义l EMC（电磁兼容性）说明了电气设备在指定的电磁环境中无故障运行的能力，不受环境的影响且不会对环境产生的恶劣影响。3.8.2 可能的干扰影响l
32、直接影响系统的电磁场；l 通过总线信号引起的干扰（PROFIBUS DP等）；l 通过布线引起的干扰行为；l 通过电源或者保护性接地干扰系统。3.8.3确保电磁兼容性的规则A大面积接地。l 确保所有惰性金属不见大面积低阻抗连接到基座接地；l 对于涂过漆的或者经阳极氧化处理的金属部件上的螺钉连接，请使用特殊接触垫圈活除去触电的绝缘保护；l 如果可能，不要使用铝质部件来接地。铝易氧化；l 对基座接地和保护性接地导线系统进行集中连接。B正确布线。l 按线路组布置电缆（交流电源线，电源线，信号线，数据线）；l 务必通过单独的电缆槽或者电缆束来安装交流电源线，信号线或数据线。l 信号线和数据线的布放应尽可能靠近接地表面（如机柜单元，金属棒和机柜面板）。C固定电缆屏蔽层。l 只使用屏蔽数据线。屏蔽层必须在双端大面积接地；l 对于低振幅信号传输，建议只将屏蔽层的一端接地；l 屏蔽/保护性接地排和机柜/机架之间必须采用低阻抗连接。D标准参考电位。l 系统各部分之间存在电位差时，请安装具备足够额定值的等电位连接导线；l 按星形布局将中央机架，扩展机架的各部分连接到保护接地系统。这样可以防止形成接地回路。
