西门子S7-300plc的原理、编程技巧与通讯模块的介绍

西门子PLC S7-300系列及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用西门子PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，西门子PLC S7-300的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。本文下面就为您介绍一下西门子PLC S7-300系列的选型方法，供您在配置过程中参考。

SIMATIC S7-300是德国西门子(Siemens)公司生产的模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。S7-300系统通过各种单独的模块之间的组合可进行构成不同要求的系统;S7-300的指令系统具备高速(0.6~0.1μs)的运算速度;S7-300支持用浮点数和反三角函数运算，能够有效地进行更为复杂的算术运算;S7-300通过统一的Step 7软件方便、简单的给所有模块进行组态和参数赋值;S7-300具备多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改;S7-300具备强大的通信功能，它多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统，多点接口(MPI)集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。

西门子的Step 7 ProfessionalV5.4 SP3 编程软件支持LAD，STL和FBD三种编程语言，并且支持三种编程语言的混编，大大的提高了编程的效率。功能最强的CPU的RAM存储容量为512kB，有8192个存储器位，512个定时器和512个计数器，数字量通道最大为65536点，模拟量通道最大为4096个。由于使用Flash EPROM，CPU断点后无需后备电池也可以长时间保持动态数据，使S7-300成为完全无维护的控制设备。

S7-300/400有很高的电磁兼容性和抗振动抗冲击能力。S7-300标准型的环境温度为0-60.环境条件扩展型的温度范围为-25-+60，有更强的耐振动和耐污染性能。

通过系统功能和系统功能块的调用，用户可以使用集成在操作系统内的程序，从而显著地减少所需要的用户存储器容量，他们可以用于中断处理、出错处理、复制和处理数据等。

S7-300/400的编程软件STEP 7功能强大，使用方便。S7-300有350多条指令。

STEP 7的功能块图和梯形图编程语言符合IEC 61131标准，语句表编程语言与标准IEC稍有不同，以保证与STEP 5的兼容性，3种编程语言可以相互转换。用转换程序可以将西门子的STEP 6或TISOFT编写的程序转换到STEP 7。STEP 7还有SCL、GRAPH和HiGrahp等编程语言供用户选购。

计数器的计数范围为1-999，定时器的定时范围为10ms-9990s。可以使用IEC标准的定时器和计数器。

STEP 7通过带标准用户接口的软件工具来为所有的模块设置参数，可以节省用户入门的时间和培训的费用。

CPU用智能化的诊断体统连续监控系统的功能是否正常，记录错误和特殊系统事件(例如超时、模块更换等)。S7-300有看门狗中断、过程报警、日期时间中断和定时中断功能。

操作员控制和监视显得日益重要，S7-300/400已将hmi(人机接口)服务集成到操作系统内，因此大大减少了人机对话的编程要求。SIMATIC人机界面从S7-300中获得数据，S7-300/400按用户指定的刷新速度自动地传递这些数据。

在掌握了PLC的开关量和模拟量控制之后，还需要了解通信控制，工控的道路就是干到老学到老，不断学习新知识，通信简单地说就是利用某种通信协议将PLC与设备连接起来，设备的所有信号都可以通过PLC发送指令来控制，不需要开关或模拟量来完成，比如设备的启停，控制量的大小，数据监控都可以通过通信来完成，接线简单。在这里，我们需要掌握通信协议和设备的功能代码，并有一定的计算机基础，包括各种数据的转换。

上位机是您的PLC状态显示和控制。使用上位机可以节省控制面板上的许多按钮，同时也很漂亮。重要的是与PLC控制的设备。您可以直接在上位机上修改与设备过程相关的参数。您需要掌握上位机的编程，包括界面设计、PLC状态和数值设置，以配合PLC进行控制。

掌握了以上四个部分，一般就可以进行PLC的初步编程设计了，平时在空闲时间还需要继续学习PLC编程实例，通过实例学习，消化后成为自己的经验，同时也可以在实际编程中，借用别人更好的编程方法。在编程过程中，如果遇到问题，建议独立思考解决，查找相关资料和手册等。通过自己解决问题，下次遇到这个问题就可以轻松解决了。PLC编程是一个循序渐进的过程，通过实际的编程转化为自己的能力，可以快速掌握PLC编程。

plc的主要技术指标plc的一些基本的技术性能，通常可用以下几种指标进行描述。1.输入/输出点数(i/o点数)输入/输出点数指plc外部的输入、输出端子数，这是一项很重要的技术指标，因为在选用plc时，要根据控制对象的i/o点数要求确定机型。主机的i/o点数不够时可接扩展i/o模块，但因为扩展模块内一般只有接口电路、驱动电路而没有cpu，它通过总线电缆与 主机相连，由主机的cpu进行寻址，故最大扩展点数受cpu的i/o寻址能力的限制。2.内存容量一般以plc所能存放用户程序的多少来衡量内存容量的。在plc中程序指令是按“步” 存放的(一条指令少则一“步”，多则十几“步”)，一“步”占一个地址单元，一个地址单 元一般占两个字节。例如，一个内存容量为1000步的plc，可推知其内存为2k字节。注意： “内存容量”实际是指用户程序容量，不包括系统程序存储器的容量。3.扫描速度扫描速度一般指执行1000步指令所需要的时间，单位为ms/k。有时也用执行一步指令所需的时间计，单位为μs/步。4.指令条数plc指令系统拥有的指令种类和数量是衡量其软件功能强弱的重要指标。plc具有的指令种类越多，说明其软件功能越强。plc指令一般分为基本指令和高级指令两部分。5.内部继电器和寄存器plc内部有许多继电器和寄存器，用以存放变量状态、中间结果和数据等，还有许多具有特殊功能的辅助继电器和寄存器，如定时器、计数器、系统寄存器、索引寄存器等。通过 使用它们，可使用户编程方便灵活，以简化整个系统的设计。因此内部继电器、寄存器的配置情况常是衡量plc硬件功能的一个指标。6.编程语言及编程手段plc所具有的编程语言及编程手段也是衡量其性能的一项指标。编程语言一般分为梯形图语言、助记符语言、系统流程图语言等几类，不同厂家的plc编程语言类型有所不同，语句也各异。编程手段主要是指采用何种编程装置，编程装置一般分为手持编程器和带有相应 编程软件的计算机两种。

7.高级模块plc除了主控模块外，还可以配接各种高级模块。主控模块可实现基本控制功能，高级模块的配置则可实现一些特殊的专门功能。因此，高级模块的配置反映了plc的功能强弱， 是衡量plc产品档次高低的一个重要标志。目前各生产厂家都在开发功能模块上下很大功夫，使其发展很快，种类日益增多，功能也越来越强。主要有：a/d和d/a转换模块、高速计 数模块、位置控制模块、pid控制模块、速度控制模块、温度控制模块、远程通信模块、高级语言编辑模块以及各种物理量转换模块等。这些高级模块不但能使plc进行开关量顺序控 制，而且能进行模拟量控制、定位控制和速度控制等。特别是网络通信模块的迅速发展，实现了plc之间、plc与计算机的通信，使得plc可以充分利用计算机和互联网的资源，实现 远程监控。三、plc的内存分配及i/o点数在使用plc之前，深入了解plc内部继电器和寄存器的配置和功能，以及i/0分配情 况对使用者是至关重要的。下面介绍一般plc产品的内部寄存器区的划分情况,每个区分配 一定数量的内存单元，并按不同的区命名编号。1.i/0继电器区i/0区的寄存器可直接与plc外部的输入、输出端子传递信息。这些i/0寄存器在plc 中具有“继电器”的功能，即它们有自己的“线圈”和“触点”。故在plc中又常称这一寄存器区为“i/0继电器区”。每个i/0寄存器由一个字(16位)组成，每位对应plc 的一个 外部端子，称作一个i/0点。i/0寄存器的个数乘以16等于plc总的i/0点数。如某plc有10个i/0寄存器，则该plc共有160个i/0点。在程序中，每个i/0点又都可以看成是一个“软继电器”，有常开触点，也有常闭触点。不同型号的plc配置有不同数量的i/0 点，一般小型的plc主机有十几至几十个i/0点。若一台plc主机的i/0点数不够，可 进行i/0扩展。2.内部通用继电器区这个区的寄存器与i/0区结构相同，即能以字为单位使用，也能以位为单位使用。不 同之处在于它们只能在plc内部使用，而不能直接进行输入输出控制。其作用与中间继电器 相似，在程序控制中可存放中间变量。3.数据寄存器区 这个区的寄存器只能按字使用，不能按位使用。一般只用来存放各种数据。4.特殊继电器、寄存器区 这两个区中的继电器和寄存器的结构并无特殊之处，也是以字或位为一个单元。但它们都被系统内部占用，专门用于某些特殊目的，如存放各种标志、标准时钟脉冲、计数器和定 时器的设定值和经过值、自诊断的错误信息等等。这些区的继电器和寄存器一般不能由用户任意占用。