内蒙古西门子S7-200SMART系列PLC代理商

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S7-300的通信

西门子S7-300具有多种不同的通信接口，主要如下：

    1)多种通信处理器用来连接AS-I接口、PROFIBUS和工业以太网总线系统。

    2)串行通信处理器用来连接点到点的通信系统。

    3)多点接口(MPI)集成在CPU中，用于同时连接编程器、PLC人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。

    在实际控制系窥_中，通过通信接口过完成相应的通信功能有以下几种类型：

    1．通过PROFIBUS-DP的过程通信

    S7-300通过通信处理器，或通过集成在CPU上的PROFIBUS-DP口连接到PROFIBUS-DP网络上。带有PROFIBUS-DP主站/从站接口的CPU能够实现高速的、用户方便的分布式自动化组态。从用户观点出发，通过PROFIBUS-DP分布式I/O就像处理集中的I/O一样，具有相同的组态、地址和编程。

    2．通过AS-I的过程通信

    对于AS-I接口总线，S7-300通过CP342-2通信处理器连接现场设备。

    3．数据通信

    S7-300具有数据通信方式有用全局数据通信进行联网的CPU之间数据包周期的交换。通过全局数据通信服务，联网的CPU可以相互之间周期性地交换数据。另外，可以用通信功能进行数据通信，通信功能块对网络其他站点进行由事件驱动的通信。对于联网，可以使用MPI、PROFIBUS或工业以太网实现数据通信。与全局数据进行对比，必须为通信功能建立通信连接。下面介绍几种典型的数据通信。

    通信CP的数据通信（点到点链接）：用CP340/CP341通信处理模块可以建立点到点链接，在3种通信接口的基础上，有20mA (TTY)、RS-232C、RS-422/RS-485等多种通信协议可以使用。可以连接的设备如：S7系列PLC和S5系列PLC及第三方系统、打印机、条码阅读器等设备。

    通过多接口(MPI)的数据通信：多点接口(MPI)通信口集成在S7-300 CPU上，它可以用于简单联网。MPI能同时连接几个带SETP7的编程器/PLC、人机界面(HMI)。联网的CPU可以利用全局数据(GD)服务，周期性地相互进行数据交换，S7-300 CPU每次Z多可以交换4个含22B数据包，而且Z多可以有16个CPU参与数据交换。全局数据通信只能通过MPI接口。CPU的MPI是直接与S7- 300的K总线连接，即可以用K总线接口从编程器直接通过MPI对FM/CP模块进行编址。

    通过CP进行数据通信(PROFIBUS或工业以太网)：可以通过CP342/343通信处理器将SIMATIC S7-300与PROFIBUS和工业以太网总线系统相连。可以连接的设备，如SIMATIC S7-300、SIMATIC S7-400、编程器、个人计算机(PC)、驱动控制器、非西门子装置等。
  S7-300 CPU有三个基本存储区，包括：

    (1)系统存储区

    RAM类型，用于存放操作数据(I/O、位存储、定时器、计数器等)。

    (2)装载存储区

    物理上是CPU模块的部分RAM，加上内置的EEPROM或选用的可拆卸EEPROM卡，用于存放用户程序。

    (3)工作存储区

    物理上占用CPU模块中部分RAM，其存储内容是CPU运行时，所执行的用户程序单元（逻辑块和数据块）的复制件。

    CPU工作存储区也为程序块提供了L堆栈（临时本地数据存储区）。L堆栈中的数据在程序块工作时有效，并一直保持，当新的块调用时，L堆栈重新分配。

    CPU程序所能访问的存储区为系统存储区的全部、工作存储区中的数据块DB、暂时局部数据存储区、外设I/O存储区(P)等。

    外设输入(PI)和外设输出(PO)存储区除了和CPU型号有关外，还和具体的PLC应用系统的模块配置有关，其范围为64KB。
S7-300的模块化组合结构，可根据应用对象的不同，选用不同型号和不同数量的模块，并可以将这些模块安装在同一机架（导轨）或多个机架上。与CPU3121FM和CPU313配套的模块只能装在一个机架上。除了电源模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上Z多只能再安装8个信号模块或功能模块。

    CPU314/315/315-2DPZ多可扩展4个机架，IM360/IM361接口模块将S7-300背板总线从一个机架连接到下一个机架。

    ZY处理器总是在0号架的2号槽上，1号槽安装电源模块，3号槽总是安装接口模块。4～11号槽，可自由分配信号模块、功能模块和通信模块。需要注意的是，槽位号是相对的，每一机架的导轨并不存在物理的槽位。

    用于发送的IM360接口模块，装在0号机架3号槽。通过专用电缆，将数据从IM360发送到具有接收功能的IM361接口模块。也可选用比较经济的IM365模块对。
  SIMATIC S7-300 PLC是模块化结构设计，各种单独模块之间可进行广泛组合和扩展。系统的主要组成包括：

    1)ZY处理单元(CPU)：SIMATICS7- 300提供了多种不同性能的CPU，以满足用户不同的要求，包括有CPL3121FM、CPU313、CPU314、CPU315、CPU315 2等。CPU模块除完成执行用户程序的主要任务外，还为S7-300背板总线提供5V的直流电源，并通过MPI与其他ZY处理器或编程装置通信。

    2)信号模块(SM)：信号模块SM使不同的过程信号电平和S7-300的内部信息相匹配，主要有SM321数字量输入模块、SM322数字量输出模块、SM331模拟量输入模块、SM332模拟量输出模块。每个信号模块都配有自编码的螺钉型前连接器，外部信号可方便地连在信号模块的前连接器上。特别指出的是其模拟量输入可以接入热电偶、热电阻、电流4～20mA、电压0～10V等18种不同的信号输入量程范围很宽。

    3)通信处理器(CP)：用于网络和点对点连接，例如，具有RS-232C接口的CP340，与现场总线连网的CP342-5DP等。

    4)功能模块(FM)：用于高速计数、定位操作（开环或闭环控制）和闭环控制。例如FM351伺服电动机位控模块、FM352电子凸轮控制模块、FM353步进电动机定位模块等。

    5)负载电源模块(PS)：用于将SIMATIC S7-300连接到120/230V交流电源或24/48/60/110V直流电源。

    6)接口模块(IM)：用于机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7-300通过分布式的主机架(CR)和3个扩展机架(ER)，可以操作多达32个模块

    图5-1    S7-300典型结构图

    典型的S7-300的结构如图5-1所示。

    S7-300具有高电磁兼容性和强抗振动、冲击性，使其具有的工业环境适应性。

    S7-300结构简单，使用灵活而且易于维护，采用DIN标准导轨安装，安装方便。背板总线集成在模块上，模块通过总线连接器相连，使得更换模块简单，所有模块都具有可靠的连接端子。信号模块和通信可以不受限制地插到任何一个槽位上，系统可以自行组态。当用户的控制任务需要多于8个信号模块或通信处理模块时，则可以采用扩展S7-300机架，扩展实现方便。
中断处理时间指从执行中断直到中断处理子程序被调用的时间，和从中断处理子程序完成直到回到原来位置的时间。这里所说的中断包括：输入中断、间隔定时器中断和高速计数器中断。中断处理时间由以下5部分组成：

    1)中断输入ON延迟：指从中断位置为ON一直到执行中断的延迟时间，一般为50μs。

    2)等待屏蔽处理时间：在如下操作时有中断屏蔽，在指示时间内任何中断保持屏蔽直到处理完成。

    高速定时器：根据TIMH (15)使用的定时器数目a和在该时激活的高速定时器数目b（在DM6629中设定高速定时器数目，缺省设置为16）需要如下时间：

    0≤等待时间≤50+3×(a+b)μs

    严重错误的发生和清除：当一严重错误发生且错误内容登陆到CQM1时，或当错误正被清除时，中断会被屏蔽长达100μs直到处理完成。

    在线编辑：当操作时执行在线编辑，中断可被屏蔽长达1s。

    3)切换至中断处理：指将当前工作切换至中断处理所需的时间，一般为40μs。

    4)中断时输入刷新：指输入刷新被设定在调用中断处理子程序之时执行时输入刷新所需要的时间（在DM6630～6638中设定），每字需10μs。

    5)返回：从执行RET (93)到返回到被中断的处理所需的时间，一般为40μs。

    【例1-4】  在没有高速定时器、不用在线编辑、中断时没有输入刷新时，计算使用输入中断时的中断响应时间。

    【解】  Z短响应时间=中断输入ON延迟+中断屏蔽等待时间

    +切换至中断处理时间+返回时间

    =50+0+40+40=130(μs)

    Z长响应时间=中断输入ON延迟+中断屏蔽等待时间

    +切换至中断处理时间

    =50+50+40+40=180（μs）

    需要注意的是，如果使用直接输出，中断子程序的输出就可以立即输出。在主程序和中断子程序中同时使用直接输出，就不可分开设定。此外，在程序中使用中断时，务必允许中断处理时间。
  PLC完成一个扫描周期所需要的时间，称为扫描周期时间，简称扫描时间。扫描时间的长短取决于系统的配置、I/O通道数、程序中使用的指令及外围设备的连接等。将一次工作循环中每个阶段所需的时间加在一起就是扫描时间。

    扫描时间对PLC的操作有如下影响：

    1)扫描时间超过10ms，使用TC016～TC511时，TIMH (15)可能不准确，对于TC000～TC015操作正常（中断处理定时器缺省设置为TC000～TC015）。

    2)扫描时间超过20ms，编程时使用0.02s时钟位(SR25401)可能不准确。

    3)扫描时间超过100ms，编程时使用0.1s时钟位(SR25500)可能不准确，这时SR25309置1，产生扫描时间超出错误。

    4)扫描时间超过120ms，FALS9F监测时间SV超过（该时间可通过DM6618设置），产生系统错误并且停止操作。

    5)扫描时间超过200ms，编程时使用0.2s时钟位(SR25501)可能不准确。

    下面举例说明扫描时间的计算。

    【例1-1】  计算80点I/O的CQM1的扫描时间。设DC输入为48点（3个字），位输出32点（2个字），用户程序2000条指令（配有LD和OUT指令，设单个指令的平均处理时间为0.625μs），不使用RS-232端口，循环时间无Z小设定。

    【解】  扫描时间计算如下：

    ①系统监测时间=0.8 ms。

    ②程序执行时间=0. 625×2000=1. 25 (ms)。

    ③I/O刷新时间=3×0.01+2×0.005=0.04 (ms)。

    ④访问外设端口：取Z小时间0. 34 ms。

    则扫描时间为上述各时间之和：0. 8+1. 25+0. 04+0. 34=2. 43 (ms)。

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