西门子模块6ES7321-1EL00-0AA0参数详细

一、项目所需设备、工具、材料

见表5-1。

二、训练内容

按照前面的例子完成接线、输入程序，按照要求进行观察。

1、项目描述

（1）按照提供的PLC原理接线图完成接线；

（2）将提供的参考程序写入PLC；

（3）根据操作步骤操作，观察输入、输出设备的状态。通过计算机监视画面，观察并记录各元件的状态，并画出时序图；

（4）结合PLC程序执行过程，分析程序结果。

2 、实训要求

表5-1 项目所需设备、工具、材料

2.1 接线图与控制程序

按照图5-6，完成PLC控制系统的硬件连接。图中由于脉冲信号发生器的信号与按钮输入信号不同，因此，不能共用一个COM端。

按照图5-7提供的梯形图，利用计算机或手持编程器写入PLC。

2.2 观察要求

利用以上程序观察并认识程序的扫描周期和执行过程。

（1）调整编码器的频率至1KHZ。按下开关SB1，这时，程序中的定时器开始计时，而X0的上升沿使计数器的初始值复位，当前值为0。计数器重新开始计输入的脉冲数。1s钟后，定时时间到，计数停止。观察此时的计数器当前值是多少。从表面看，当前值应在1000左右，但实际上的当前值会少得多，为什么？

（2）调整编码器的频率至20HZ。重复（1）的操作，观察计数器的当前值，与（1）有什么不同？为什么？

（3）断开SB1，关闭编码器电源，按下开关SB2，两个指示灯为什么只亮一个？结合程序执行过程分析原因。

3 时序图分析

按下开关以后，部分继电器时序图如图5-8所示。根据观察结果，补充其他继电器的时序图。

三、实训报告要求与考核标准

1 实训报告要求

（1）整理实训操作结果，按标准写出实训报告。

a．根据给出的梯形图，写出指令表；

b．回答观察要求中的思考题；

c．补充图5-8中的部分时序；

d．总结实训操作过程中出现的问题；

e．按照接线示意图画出实际接线图；

f．图5-5的三段程序中，只是改变了执行的前后位置，但结果却不同，结合对应的时序图分析其原因

西门子模块6ES7307-1BA01-0AA0

（1）分组输出如图7所示，当两组负载不会同时工作时，可通过外部转换开关或受PLC控制的电器触点进行切换，使PLC的一个输出点可以控制两个不同时工作的负载。

图7 分组输出

（2）矩阵输出如图8所示为4×4矩阵输出电路，用8个输出点可控制16个负载。要使某个负载接通工作，只要它所在的行与列对应的输出继电器接通即可。例如，当Y010与Y004同时接通时，KM1得电吸合。应当注意的是：当只有某一行对应的输出继电器接通，各列对应的输出继电器才可以任意接通；或者当只有某一列对应的输出继电器接通，各行对应的输出继电器才可以任意接通。否则将会错误接通负载。因此，采用矩阵输出时，必须将同一时间段接通的负载安排在同一行或同一列中，否则将无法控制。

图8 矩阵输出

（3）并联输出通断状态相同的负载，可以并联后共用PLC的一个输出点（要考虑PLC输出点的负载驱动能力）。例如PLC控制的交通信灯，

对应方向（东与西对应、南与北对应）的灯通断规律相同，将对应的灯并联后可以节省一半的输出点。

（4）负载多功能化一个负载实现多种用途。例如，在传统的继电控制系统中，一个指示灯只指示一种状态。在PLC控制系统中，利用PLC的软件很容易实现利用一个输出点控制指示灯的常亮和闪亮，这样就可以利用一个指示灯表示两种不同的信息，从而节省PLC的输出点。

（5）某些输出信号不进入PLC 系统中某些相对独立、比较简单的部分可以考虑不用PLC来控制，直接采用继电器控制即可。

（6）利用输出点扩展输出点与利用输出点扩展输入点相似，也可以用输出点分时控制一组输出点的输出内容。例如：在输出端口上接有多位LED7段码显示器时，如果采用直接连接，所需的输出点是很多的。这时可使用图9的电路利用输出点的分时接通逐个点亮多位LED7段码显示器。

在图9所示的电路中，CD4513是具有锁存、译码功能的专用共阴极7图9 输出口扩展输出口

段码显示器驱动电路，两只CD4513的数据输入端A～D共用可编程序控制

器的4个输入端，其中A为位，D为高位。LE端是锁存使能输入端，在LE信号的上升沿将数据输入端的BCD数据锁存在片内的寄存器中，并将该数译码后显示出来，LE为低电平时，显示器的数不受数据输入信号的影响。显然，N位显示器所占用的输出点P=4+N。图9中Y

每一个状态或者步用一个状态元件表示，S0为初始步，也称为准备步，表示初始准备是否到位。其它为工作步。

状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程控制器的软元件之一。 FX2N 共有 1000个状态元件，其分类、编号、数量及用途如表1所示。

表1 FX2N的状态元件

注：①状态的编号必须在范围内选择。

②各状态元件的触点，在PLC内部可自由使用，次数不限。

③在不用步进顺控指令时，状态元件可作为辅助继电器在程序中使用。

④通过参数设置，可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。

3．状态转移图（SFC）的画法

状态转移图（SFC）也称功能表图。用于描述控制系统的控制过程。

状态转移图的三要素：驱动动作、转移目标和转移条件。其中转移目标和转移条件*，而驱动动作则视具体情况而定，也可能没有实际的动作。

步与步之间的有向连线表示流程的方向，其中向下和向右的箭头可以省略。图中流程方向始终向下，因而省略了箭头

应用领域

简单自动

化任务用SIMATIC S7-200Micro PLC

SIMATIC S7-200的应用领域从更换继电器和接触器一直扩展到在单机、网络以及分布式配置中复杂的自动化任务。S7-200也越来越多地提供了对以前曾由于经济原因而开发的特殊电子设备的地区的进入。

除了五种不同CPU的基本功能，SIMATIC S7-200的模块化系统技术还提供了一系列可升级的扩展模块，以适用于各个需求对功能性的高要求。

由于其各个与众不同的特点，S7-200已经在世界范围内涵盖各行业的应用程序中得到了证实：

CPU 221

简单自动化任务用的小型CPU－如果您想变更为一个经济地执行简单自动化任务的好的解决方案，这是较好的小型设备。还可以在扩展的温度范围内使用。

复杂任务用的CPU 222可扩展的小型CPU－复杂的机器和小型系统解决方案用的能够胜任的紧凑型封装。

通讯高和计算要求用 CPU－为要求速度和特殊通讯能力的复杂任务用的高性能 CPU。

简单驱动任务用的 CPU－方便地实施简单驱动任务用的CPU 224版本－有两个接口，两个模拟输入和一个模拟输出，以及两个100 kHz脉冲输出和2个高速200kHz 计数器。

较大技术性工作用的高性能CPU－用于具有已扩展输入和输出以及两个RS485接口的复杂的自动化任务的多功能高性能CPU。

优点

SIMATIC S7-200发挥统一而经济的解决方案。整个系统的系列特点

● 强大的性能，

● 质量优的模块化和

● 开放式通讯。

S7-200 性能优越，久经考验，适合于工业领域的各个应用：

● 结构紧凑小巧－狭小空间处任一应用的理想选择

● 在CPU型号中的基本和功能，

● 大容量程序和数据存储器

● 杰出的实时响应－在任一时候均可对整个过程进行控制，从而升高了质量、效率和安全性

● 易于使用STEP 7-Micro/WIN工程软件－初学者和专家的理想选择

● 集成的 R-S 485接口或者作为系统总线使用

● 极其快速和**的操作顺序和过程控制

● 通过时间中断完整控制对时间要求严格的流程

设计和功能

可选模块

● 在性能范围中较佳模块化5个不同的CPU，具有完整的基本功能和集成的Freeport通讯接口

● 用于各个功能的一系列扩展模块：

－数字/模拟扩展，可升至具体要求，作为从站的PROFIBUS通讯

－作为主站的AS-Interface通讯

－确切的温度测量

－定位

－远程诊断

－以太网/互联网通讯

－SIWAREX MS

称重模块

● HMI功能

● 带有Micro/WIN附加指令库的STEP 7-Micro/WIN软件

● 引人注目的系统工程－目前的特点是用于完整自动化任务的各个不同要求的**尺寸和较佳的解决方案

主要特点

● 突出数据记录用记忆卡，配方管理，STEP 7-Micro/WIN的项目节约，以及各格式的文件存储

● PID自动调谐功能

● 用于扩展通讯选项的2个内置串口，例如：与其它制造商的设备配套使用（CPU 224 XP, CPU 226）

● 具有内置模拟输入/输出的CPU 224 XP

实时响应

先进的技术直至细节确保我们的CPU发挥良好的实时响应率：

● 4个或6个硬件计数器，每个30 kHz，带有CPU 224 XP的2 x 200 kHz，例如：通过增量编码器或者高速记录过程事件的**路径监测

● 4个报警输入，输入滤波时间0.2毫秒至程序起动－过程安全的上限数值

● 对应用程序快速事件大于0.2 ms信号的脉冲捕捉功能

● 2个脉冲输出，每个 20 kHz，或者具有脉冲宽度调制和脉冲无脉冲设定点的CPU 224 XP 的2 x 100 kHz－例如：用于控制步进电机

● 2个定时中断，在1ms处开始，以1ms的增量进行调节－用于迅速变化过程的无扰控制

● 快速模拟输入－具有25 μs的信号转换，12位分辨率

● 实时时钟

定时中断

● 1至255ms，具有1 ms的分辨率

● 例如：在转四分之一圈后，以3000 RPM的转速可以在螺钉插入机上记录和处理信号。可以实现较精较准的记录，例如：拧紧扭矩，以确保螺钉的紧固的上限。

快速计数器

● 彼此、其他操作和程序周期均个人运行

● 当达到用户可选择的计算值时，中断触发－从检测到输入信号到切换输出的反应时间为300 μs

● 当增量位置编码器用于确切定位时的4边缘评估

● 模块化可扩展性

报警输入

● 4个独立的输入

● 用于快速连续登记信号

● 用于信号检测的200 μs–500 μs 响应时间/用于信号输出的300 μs

● 对正向和/或负向信号边沿的响应

● 在一个队列中上限16次中断，取决于优先顺序

西门子模块6ES7321-1EL00-0AA0

西门子S7－300PLC主要支持的硬件有：
（1）电源（PS）
电源模块提供了机架和CPU内部的供电电源，置于1号机架的位置。
（2）中央处理器（CPU）
CPU存储并处理用户程序，为模块分配参数，通过嵌入的MPI总线处理编程设备和PC、模块、其它站点之间的通讯，并可以为进行DP主站或从站操作装配一个集成的DP接口。置于2号机架。
（3）接口模块（IM）
接口模块将各个机架连接在一起。不同型号的接口模块可支持机架扩展或PROFIBUS　DP连接。置于3号机架，没有接口模块时，机架位置为空。
（4）信号模块（SM）
通常称为I/O（输入/输出）模块。测量输入信号并控制输出设备。信号模块可用于数字信号和模拟信号，还可用于进行连接，如传感器和启动器的连接。
（5）功能模块（FM）
用于进行复杂的、重要的但独立于CPU的过程，如：计算、位置控制和闭环控制。
（6）通讯处理器（CP）
模块化的通讯处理器通过连接各个SIMATIC站点，如：工业以太网，PROFIBUS或串行的点对点连接等。
后三个模块在机架上可以任意放置，系统可以自动分配模块的地址。
需要说明的是，每个机架多只能安装8个信号模块、功能模块或通讯模块。如果系统任务超过了8个，则可以扩展机架（每个带CPU的中央机架可以扩展3个机架）。
各个模块的性能具体如下：
（1）电源模块（PS）
电源模块用于将SIMATIC S7-300 连接到120/230V AC电源。

（2）CPU模块
各种CPU 有各种不同的性能，例如，有的CPU 上集成有输入/输出点，有的CPU上集成有PROFI- BUS-DP通讯接口等。

以上只是列出了部分指标，设计时还要参看相应的手册。
（3）接口模块
接口模块用于多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。运行时无需风扇。

（4）信号模块
信号模块用于数字量和模拟量输入/输出，又分DI/DO（数字量输入/输出）和AI/AO（模拟量输入/输出）模块。
①数字量输入模块：

②数字量输出模块：

③数字输入/输出模块：

④继电器输出模块：
⑤模拟量输入模块

⑥模拟量输出模块：

⑦模拟量输入/输出模块：

（5）功能模块
西门子S7－300功能模块模块适用于各种场合，功能块的所有参数都在STEP7中分配，操作方便，而且不必编程。包括：计数器模块（FM350），定位模块（FM351），凸轮控制模块（FM352），闭环控制模块（FM355）等许多用于特定场合的模块。
（6）通讯模块（CP）
S7－300通讯模块是用于连接网络和点对点通讯用的模块，比如：用于S7－300和SIMATIC C7通过PROFIBUS通讯的模块CP343－5，用于S7－300和工业以网通讯的模块CP343－1及CP343－1 IT等

西门子S7-300PLC符合以下国内和标准：
DIN；
UL 认证；
CSA 认证；
FM 等级 1 div.2；A、B、C 和 D 组（温度组 T4 (≤135℃）；
ATEX 认证；
澳大利亚标志；
以下船级社资格认证；
美国船级社；
法国船级社；
挪威船级社；
德国船级社；
英国劳氏船级社；
日本船级社（NK）；

西门子S7-300PLC，模块化微型PLC系统，满足中、小规模的性能要求，各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务，简单实用的分布式结构和多界面网络能力，应用十分灵活；方便用户和简易的无风扇设计，当控制任务增加时，可自由扩展，大量的集成功能使它功能非常强劲

一、S7-300 PLC的种类

种类

图片

CPU系列号

功能简介

S7-300

通用型

CPU 312
CPU 314
CPU 315-2 DP
CPU 315-2 PN/DP
CPU 317-2 DP
CPU 317-2 PN/DP
CPU 318-2 DP

模块化微型PLC 系统，满足中、小规模的性能要求

各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务

简单实用的分布式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活

方便用户和简易的无风扇设计

当控制任务增加时，可自由扩展

大量的集成功能使它功能非常强劲

S7-300C

紧凑型

CPU 312C

CPU 313C
CPU 313C-2 PtP
CPU 313C-2 DP
CPU 314C-2 PtP
CPU 314C-2 DP

带集成数字量输入和输出的紧凑型CPU

各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务

简单实用的分布式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活

方便用户和简易的无风扇设计

当控制任务增加时，可自由扩展

大量的集成功能使它功能非常强劲

S7-300F

故障安全型

CPU 315F-2 DP
CPU 315F-2 PN/DP
CPU 317F-2 DP
CPU 317F-2 PN/DP

故障安全型自动化系统，满足工厂日益增加的安全需求

基于S7-300

以连接带有安全相关的模块的ET200S和ET200M分布式I/O
站；采用PROFISAFE协议通过 PROFIBUS DP进行与安全相关
的通讯。

此外，还有用于与安全无关应用的标准模块

S7-300T

技术型

CPU 315T-2 DP
CPU 317T-2 DP

具有智能技术/ 运动控制功能的SIMATIC CPU

具有标准CPU 315-2 DP、CPU 317-2 DP的全部功能

能满足系列化机床、特殊机床以及车间应用的多任务自动化系
统

用于同步运动序列，例如与虚拟/ 实际主设备的耦合、减速器同步、凸轮盘或印刷点修正。

与集中式I/O 和分布式I/O 一起，可用作生产线上的中央控制器

在PROFIBUS DP 上实现基于组件的自动化中实现分布式智能系统

带有本机I/O，可实现快速技术功能( 例如凸轮切换，参考点探测）

PROFIBUS DP(DRIVE) 接口，用来实现驱动部件的等时连接

控制任务和运动控制任务使用相同的S7 应用程序( 无需其它编程语言就可以实现运动控制)

需要“S7 Technology”软件包

SIPLUS S7-300

宽温度型

SIPLUS CPU 312C
SIPLUS CPU 313C
SIPLUS CPU 314
SIPLUS CPU 315-2 DP
SIPLUS CPU 315-2 PN/DP
SIPLUS CPU 317-2 PN/DP
SIPLUS CPU 315F-2 DP
SIPLUS CPU 317F-2 DP

用于恶劣环境条件下的PLC

扩展温度范围从-25°C 到 70°C

适用于特殊的环境( 污染空气中使用)

允许短时冷凝以及短时机械负载的增加

S7-300 采用经过认证的PLC 技术

易于操作、编程、维护和服务

特别适用于汽车工业、环境技术、采矿、化工厂、生产技术以
及食品加工等领域。

低成本的解决方案

一、S7-300 PLC系统组成

系统组成：