淮南西门子扩展模块代理商

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西门子S7-400是用于中、性能范围的可编程序控制器。

设计
 

S7-300

一般步骤

S7-300自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。

一个系统包含下列组件：

• CPU：
  不同的 CPU 可用于不同的性能范围，包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。

• 用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。

• 用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。

• 用于高速计数、定位（开环/闭环）及 PID 控制的功能模块（FM）。

根据要求，也可使用下列模块：

• 用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源的负载电源模块(PS)。

• 接口模块 (IM)，用于多层配置时连接中央控制器 (CC) 和扩展装置 (EU)。
  通过分布式中央控制器 (CC) 和 3 个扩展装置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多达 32 个模块。所有模块均在外壳中运行，并且无需风扇。

• SIPLUS 模块可用于扩展的环境条件：
  适用于 -25 至 +60℃ 的温度范围及高湿度、结露以及有雾的环境条件。防直接日晒、雨淋或水溅，在防护等级为 IP20 机柜内使用时，可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。

设计

简单的结构使得 S7-300 使用灵活且易于维护：

• 安装模块：
  只需简单地将模块挂在安装导轨上，转动到位然后锁紧螺钉。

• 集成的背板总线： 
  背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。

• 模块采用机械编码，更换极为容易：
  更换模块时，必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构，可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。

• 现场证明可靠的连接：
  对于信号模块，可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。

• TOP 连接：
  为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。

• 规定的安装深度：
  所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内，并有前盖保护。因此，所有模块应有明确的安装深度。

• 无插槽规则:
  信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。

扩展

若用户的自动化任务需要 8 个以上的 SM、FM 或 CP 模块插槽时，则可对 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）进行扩展：

• 中央控制器和3个扩展机架***多可连接32个模块：
  共可将 3 个扩展装置（EU）连接到中央控制器（CC）。每个 CC/EU 可以连接八个模块。

• 通过接口模板连接：
  每个 CC / EU 都有自己的接口模块。在中央控制器上它是被插在 CPU 旁边的插槽中，并自动处理与扩展装置的通信。

• 通过 IM 365 扩展：
  1 个扩展装置***远扩展距离为 1 米；电源电压也通过扩展装置提供。

• 通过 IM 360/361 扩展：
  3 个扩展装置， CC 与 EU 之间以及 EU 与 EU 之间的***远距离为 10m。

• 单独安装：
  对于单独的 CC/EU，也能够以更远的距离安装。两个相邻 CC/EU 或 EU/EU 之间的距离：长达 10m。

• 灵活的安装选项：

通信

S7-300 具有不同的通信接口：

• 连接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网总线系统的通信处理器。

• 用于点到点连接的通信处理器

• 多点接口 (MPI), 集成在 CPU 中；
  是一种经济有效的方案，可以同时连接编程器/PC、人机界面系统和其它的 SIMATIC S7/C7 自动化系统。

PROFIBUS DP进行过程通信

SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。通过带有 PROFIBUS DP 主站/从站接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

以下设备可作为主站连接：

• SIMATIC S7-300
  （通过带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）

• SIMATIC S7-400
  （通过带 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP）

• SIMATIC C7 
  （通过带 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP）

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，带IM 308

• SIMATIC 505

出于性能原因，每条线路上连接的主站不得过 2 个。

以下设备可作为从站连接：

• ET 200 分布式 I/O 设备

• S7-300，通过 CP 342-5

• CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP

• C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636

• 现场设备

虽然带有 STEP 7 的编程器/PC 或 OP 是总线上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通过 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

通过 PROFINET IO 进行过程通信

SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFINET 接口的 CPU 连接到 PROFINET IO 总线系统。通过带有 PROFIBUS 接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。

从用户的角度来看，PROFINET IO 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

可将下列设备作为 IO 控制器进行连接：

• SIMATIC S7-300
  （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

• SIMATIC ET 200
  （使用配备 PROFINET 接口的 CPU）

• SIMATIC S7-400
  （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

可将下列设备作为 IO 设备进行连接：

• ET 200 分布式 I/O 设备

• ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU

• SIMATIC S7-300
  （使用配备 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

• 现场设备

通过 AS-Interface 进行过程通信

S7-300 所配备的通信处理器 (CP 342-2) 适用于通过 AS-Interface 总线连接现场设备（AS-Interface 从站）。

更多信息，请参见通信处理器。

通过 CP 或集成接口（点对点）进行数据通信

通过 CP 340/CP 341 通信处理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可经济有效地建立点到点连接。有三种物理传输介质支持不同的通信协议：

• 20 mA (TTY)（仅 CP 340/CP 341）

• RS 232C/V.24（仅 CP 340/CP 341）

• RS 422/RS 485

可以连接以下设备：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 自动化系统和其他公司的系统

• 打印机

• 机器人控制

• 扫描器，条码阅读器，等

特殊功能块包括在通信功能手册的供货范围之内。

使用多点接口 (MPI) 进行数据通信

MPI（多点接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于简单的网络任务。

• MPI 可以同时连接多个配有 STEP 7 的编程器/PC、HMI 系统（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。

• 全局数据：
  “全局数据通信”服务可以在联网的 CPU 间周期性地进行数据交换。 一个 S7-300 CPU 可与多达 4 个数据包交换数据，每个数据包含有 22 字节数据，可同时有 16 个 CPU 参与数据交换（使用 STEP 7 V4.x）。 
  例如，可以允许一个 CPU 访问另一个 CPU 的输入/输出。只可通过 MPI 接口进行全局数据通信。

• 内部通信总线(C-bus)：
  CPU 的 MPI 直接连接到 S7-300 的 C 总线。因此，可以通过 MPI 从编程器直接找到与 C 总线连接的 FM/CP 模块的地址。

• 功能强大的通信技术：

• 多达 32 个 MPI 节点。

• 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每个 CPU 有多个通信接口。

• 使用编程器/PC、SIMATIC HMI 系统和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每个 CPU 有多个通信接口。

• 数据传输速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s

• 灵活的组态选项：
  可靠的组件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的总线电缆、总线连接器和 RS 485 中继器。使用这些组件，可以根据需求实现设计的***优化调整。例如，任意两个MPI节点之间***多可以开启10个中继器，以桥接更大的距离。

通过 CP 进行数据通信

SIMATIC S7-300 通过 CP 342 和 CP 343 通信处理器可以连接到 PROFIBUS 和工业以太网总线系统。

可以连接以下设备：

• SIMATIC S7-300

• SIMATIC S7-400

• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H

• 编程器

• PC 机

• SIMATIC HMI 人机界面系统

• 数控装置

• 机器人控制

• 工业PC

• 驱动控制器

• 其它厂商设备

S7-300F

S7-300F 能够以两种 I/O 设计的方式运行：

• ET 200M 中的 I/O 设计：
  故障安全数字量/模拟量输入和输出模块用于集中式或分布式应用（Cat.4/SIL3 只能与隔离模块一起使用）

• ET 200S PROFIsafe 中的 I/O 设计：
  故障安全数字量输入和输出模块可用于分布式应用

功能

S7-300

提供有大量功能，支持用户的S7-300编程、调试和维护等工作。

• 高速执行指令：
  指令执行时间***低可达0.01 ?s，为中低端性能设备开创了全新的应用方案。

• 浮点数运算：
  可以高效率地使用浮点运算甚至复数运算功能。

• 用户友好的参数赋值：
  仅需一个带有统一操作界面的软件工具，就可以完成所有模块的参数化工作。这降低了入职门槛和培训费用。

• 人机界面（HMI）：
  S7-300的操作系统已经集成了用户友好的人机界面服务。这些功能不再需要成本高昂的编程工作：SIMATIC HMI系统向SIMATIC S7-300请求过程数据， S7-300在期望的更新时间完成这些数据的传输工作。SIMATIC S7-300的操作系统可以地完成传输过程。并且完全使用相同的符号和数据库。

• 诊断功能：
  CPU 的智能诊断系统持续不断地检测系统的功能、记录故障信息和特定的系统事件（例如，时间错误、模块故障等）。采用环境缓冲区记录事件信息，并带有时间截，以利于今后的故障排除。

• 口令保护:
  使用密码保护功能高效、可靠地保护用户信息，以防受到非授权复制与更改。

通讯

SIMATIC S7-300的CPU 支持以下通信类型：

• 过程通讯：
  对于通过总线（AS-接口、PROFIBUS DP 或者 PROFINET）实现循环寻址的I/O模块（互换过程图像）。从循环执行层调用过程通讯。

• 数据通讯：
  用于自动化系统间或多个自动化系统与HMI之间的数据交换。数据通信循环地进行，也可以基于事件驱动通过块由用户程序发起。

STEP 7的操作界面极为友好，显著地简化了用户的通信功能组态工作。

数据通讯

SIMATIC S7-300拥有不同的数据通信机制：

• 使用MPI，通过全局数据通信，实现联网CPU之间的数据包循环交换。

• 借助通信功能，与其它伙伴完成事件驱动型通信。网络连接通过MPI、PROFIBUS或PROFINET实现。

全局数据

借助“全局数据通信”服务，联网CPU彼此之间可以循环地交换数据（***多可达8 GD 数据包，每周期22个字节）。据此，可以实现，例如，某个CPU访问另一个CPU的数据、位存储单元和过程图像等信息。只能通过 MPI 进行全局数据交换。组态通过STEP 7的GD表完成。

通讯功能

使用系统已经集成的块，可以建立S7/C7伙伴之间的通信服务。

这些服务是：

• 通过 MPI 进行 S7 基本通讯。

• 通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网的 S7 通讯。
  S7-300 可以用于：

• 用作服务器时，使用MPI、C总线和PROFIBUS

• 用作服务器或客户端时，使用集成式PROFINET接口

使用reloadable块，可以建立与S5伙伴和非西门子设备之间的通信服务。

这些服务是：

• 通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的 S5 兼容通讯。

• 通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的标准通讯（非西门子系统）。

与全局数据不同的是，对于通信功能，必须为其建立通信连接

硬件中断

通过硬件中断可以监控过程信号，并且，可以触发针对信号变化的响应。

• 数字量输入模块：
  根据参数设置的不同，针对每个通道组，当信号状态发生改变时，模块都可以发起硬件中断，触发沿可以选用上升沿、下降沿或者混合使用上升沿和下降沿。CPU会中断用户程序或较低优先级任务的执行，并接下来执行相关的诊断中断块（OB 40）。信号模块可以缓冲一次中断/通道。

• 模拟量输入模块：
  通过上限值和下限值的参数值，可以设定其工作范围。模块将数字化测量值与这些极限值进行比较。当测量值违反了其中任何一个限定值时，就会触发硬件中断。CPU会中断用户程序或较低优先级任务的执行，并接下来执行相关的诊断中断块（OB 40）。如果极限高于/低于过量程/欠量程，则无法进行比较。

S7-300F

设计

SIMATIC S7-400 有多个型号：

• S7-400：
  中、高端性能的功能强大的 PLC，具有模块化结构和免风扇的设计。

• S7-400H：
  采用冗余设计的容错自动化系统，适用于故障安全型应用。

• S7-400F/FH：
  采用冗余设计的故障安全自动化系统，也具备高可用性。

扩展

若用户需要在应用中使用一个以上中央控制器时，则可以对 S7-400 进行扩展：

• ***多 21 个扩展单元：
  可将***多 21 个扩展单元 (EU) 连接到中央控制器 (CC)。

• 接口模块 (IM) 的连接：
  通过发送和接收 IM 来连接 CC 和 EU。发送 IM 插到 CC 中，相关的接收 IM 插到下游 EU 中可将***多 6 个发送 IM 插到 CC 中（其中***多 2 个带 5-V 电源），并可将***多 1 个 IM 插到 EU 中。每个发送 IM 均有 2 个接口，每个接口用于连接 1 条线路。可将***多 4 个 EU（不带 5-V 电源）或 1 个 EU（带 5-V 电源）连接到发送 IM 的每个接口。

• 电源模块的固定插槽：
  必须始终将电源模块插在 CC 和 EU 中的***左侧。

• 通过 C 总线进行的数据交换受限制：
  通过 C 总线进行的数据交换只能在 CC 和 6 个 EU（EU 1 至 EU 6）之间进行。

• 集中扩展：
  建议用于小型配置和机器上的控制柜。也可以提供 5-V 电源。

• CC 和***后一个 EU 之间的线路距离：1.5 m（带 5 V 电源）、3 m（不带 5 V 电源）。

• 通过 EU 进行分布式扩展：
  建议在面积很大工厂内采用，其中，多个 EU 位于各个位置。可以使用 S7-400 EU 或 SIMATIC S5 EU。

• CC 和***后一个 EU 之间的线路距离：对于 S7 EU，约 100 m；对于 S5 EU 约 600 m。

• 注意 将 S5 扩展单元分布式连接到：
  IM 463-2 可在 S7-400 的 CC 中使用，IM 314 在 S5 EU 中使用。可将以下S5 EU 连接到 S7-400：

• 
  

说明：

本文档意在介绍S7-300/400的扩展方式，仅做参考，如有出入，以西门子正规出版的样本和手册为准。

1. S7-300系统扩展

1．1 S7-300系统结构

通常一套S7-300 PLC系统有一个主机架，安装有CPU的机架称为主机架。当主机架上的I/O模块（多8块）上的点数不能满足控制要求时，可通过增加扩展机架的方式扩大系统规模，S7-300 多可增加3个扩展机架，每个扩展机架多可安装8个I/O模块，装在4到11槽，3个扩展机架多安装24个I/O模块。

在使用扩展机架时，需要配置机架（Rack），电源模块（PS），接口模块（IM），连接电缆，以及S7-300模块（I/O信号模块、通讯模块、功能模块等）。

S7-300的安装机架是一种导轨，S7-300的模板可安装在导轨上，既可以水平安装，也可以垂直安装，使用的工作环境温度不同。

                           垂直安装：0 至 40C

                           水平安装：0 至 60C

电源和CPU安装在左边或底部。

应配合模板的安装宽度选择不同长度的导轨，模板的宽度可查样本，模拟I/O模板和数字I/O模板的宽度一般为40 mm。

必须保持图1-1中所示的间隙，以提供模板安装空间，确保模板良好散热。

图1-1 间隙

1．2 使用单机架或多机架

使用一个机架还是使用多个机架，取决于具体情况。在下面的情况下应该使用单机架：

•      小的控制系统，信号数量少

•      CPU312、312 IFM、312C只能用单机架

在下面的情况下应该使用多机架：

•      系统要处理的信号数量大

•      没有足够的插槽

如需将S7-300模块安装在几个机架上，则需要接口模板（IM），接口模板的作用是将S7-300背板总线从上一个机架扩展到下一个机架。中央处理单元CPU是在0号机架上。接口模板分如下两种。

*IM365 扩展机架只支持P总线，只有I/O信号模板可安装在IM365 扩展机架上。当扩展机架上使用FM、CP 模块时，只能选择IM360/361扩展模式。

 图1-2 为S7-300 PLC IM360/361 扩展模式的安装示例。

图1-2  扩展举例

1．3主机架配置方法

在STEP7中，通过简单的拖放操作就可以完成主机架的配置。配置过程中，添加到主机架中的模板的订货号（在硬件目录中选中一个模板，目录下方的窗口会显示该模板的订货号以及描述）应该与实际硬件一致。

• 首先直接新建一个项目，在项目中插入一个SIMATIC 300 Station，双击Hardware图标，打开硬件组态程序。在硬件目录中找到S7-300机架，拖拽到左上方的视图中，即可添加一个主机架。

图1-3 添加主机架

• 插入主机架后，分别向机架中的1号槽添加电源、2号槽添加CPU。硬件目录中的某些CPU型号有多种操作系统版本，在添加CPU时，CPU的型号和操作系统版本都要与实际硬件一致。

图1-4向主机架中添加电源和CPU

• 如果需要扩展机架，则应该在IM-300目录下找到相应的接口模板，添加到3号槽，如图1-5。如无扩展机架，3号槽留空。

图1-5向主机架添加IM360

• 4至11号槽中可以添加信号模板、功能模板、通信处理器等，上述模板分别在硬件目录中的SM-300，FM-300和CP-300目录下。例如，图1-6向主机架中添加了一个数字量输入模板和一个数字量输出模板。

图1-6 向主机架中添加信号模板

向主机架中添加了一个数字量输入模板和一个数字量输出模板。

1．4机架扩展

一个S7-300站至少有一个主机架（0号机架），多可以有三个扩展机架（1－3号机架）。

在STEP 7中，可以像添加主机架一样，通过拖拽向站窗口中添加扩展机架。然后分别在主机架和扩展机架中添加相应的接口模板。STEP 7就会显示出相应的机架之间的连接。

两种机架扩展情况：

• 只有一个扩展机架时，主机架（0）和扩展机架（1）的3号槽中都使用IM365连接，如图1-7 。

图1-7 IM365 机架扩展示例

• 有1到3个扩展机架时，主机架（0）的3号槽中使用IM360，扩展机架1－3的3号槽中用IM361，如图1-8 。

图1-8 IM360/361机架扩展示例

2．S7-400 系统扩展

中央机架可插入6发送接口模块，但能发送5V电压的发送IM（如IM460-1）多2个，多可连21个扩展单元，如图2-1 S7-400机架扩展配置示例。

图2-1 S7-400机架扩展配置示例

S7-400 接口模块：

图2-2 S7-400接口模块

2．1 IM460-0/IM461-0扩展模式

IM460-0：

• 6ES7460-0AA00-0AB0（已停产），发送接口模块，扩展8个机架， 电缆长 3米。
• 6ES7460-0AA01-0AB0 ，发送接口模块，扩展8个机架，电缆长 5米。
• SIPLUS IM460-0：6AG1      460-0AA01-2AB0，宽温型接口模块，使用环境温度-25 ~ +60 °C。
• 扩展机架需插电源模块，传输P总线和C总线（K总线）。

IM461-0：

• 6ES7461-0AA00-0AA0（已停产），接收接口模块。
• 6ES7461-0AA01-0AA0：接收接口模块。
• SIPLUS IM461-0：6AG1      461-0AA01-2AA0，宽温型接口模块，使用环境温度-25 ~ +60 °C。
• 终端电阻：6ES7461-0AA00-7AA0
• 连接电缆：468-1

图2-3 S7-400 IM接口模块460/1-0面板图

发送模块指示灯与状态：

接收模块指示灯与状态：

 2．2 IM460-1/IM461-1扩展模式

IM460-1：

• 6ES7460-1BA00-0AB0（已停产），发送接口模块，扩展2个单元，电缆长1.5米。  6ES7460-1BA01-0AB0 ，发送接口模块，扩展2个单元，电缆长1.5米。

• 扩展机架无需电源模块，传输P总线。当使用诊断功能、硬件中断、 FM、CP 模块时，请选择其它扩展模式。

IM461-1：

• 6ES7461-1BA00-0AA0（已停产），接收接口模块。
• 6ES7461-1BA01-0AA0，接收接口模块。
• 终端电阻：6ES7461-1BA00-7AA0 （用于6ES7461-1BA00-0AA0）               
• 连接电缆：468-3

 模块面板图：

图2-4 S7-400IM接口模块460/1-1面板图

发送模块指示灯与状态：

接收模块指示灯与状态：