任务2 认知S7系列PLC
一、目标
通过项目教学，让学生了解SIMATIC S7系列PLC的型号、外形、程序结构等。
二、要求
（1）了解S7-200、S7-300、S7-400、S7-1200的异同。
（2）了解S7系列PLC的外形、程序结构和中断结构。
三、知识链接
1.S7系列PLC简介
SIMATIC S7系列PLC有S7-200、S7-300、S7-400、S7-1200等。
S7-200是一种经济型、低端的离散自动化系统和独立自动化系统中使用的紧凑型控制器模块，CPU集成输入/输出，设计紧凑，具有多种通信选项。
S7-300是一种中端的离散自动化系统中使用的控制器模块，具备紧凑设计模块，由于使用了MMC存储数据和程序，系统不需维护。
S7-400是一种S7-400为高端的离散和近程自动化系统中使用的控制器模块，具有特别高的处理和通信能力，响应快，实时性强，支持热插拔和在线修改I/O配置而避免系统重新启动，并具备等时模式，可以通过PROFIBUS控制高速机器，是面向制造和过程工业的强力PLC。
S7-1200是SIMATIC控制器系列最新产品，是一种低端的离散自动化系统和独立自动化系统中使用的小型控制器模块。它适合要求简单或高级逻辑、HMI和网络功能的小型自动化系统。S7-1200成本低廉但功能强大，是小型应用的完美解决方案。
2.S7系列PLC的硬件组成
（1）S7-200主要由CPU和扩展模块构成。
① CPU家族有CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226等5种。
② S7-200扩展模块有数字I/O扩展模块EM221、EM222、EM223等；模拟量I/O模块有EM231、EM232、EM235等；通信模块有EM277（PROFIBUS-DP/MPI通信模块）、EM241（模拟音频调制解调器模块）、CP243-1（以太网模块）、CP243-1/T（带互联网功能的以太网模块）、CP243-2（AS-Interface 主站模块）、MD720-3（GPRS通信模块）；功能模块有EM253（定位模块）、SIWAREX MS（称重模块）。
S7-200最多可以扩展7个模块。
（2）S7-300主要组成部分有导轨（RACK）、电源模块、中央处理单元CPU模块、接口模块、信号模块和功能模块、通信处理模块等。
① CPU模块有CPU312、CPU312C、CPU312IFM、CPU313C、CPU313C-2DP、CPU313C-2PtP、CPU314、CPU314C-2DP、CPU314C-2PtP、CPU314IFM、CPU315-2DP、CPU315F-2DP、CPU315T-2DP、CPU316-2DP、CPU317-2DP、CPU317F-2DP、CPU317T-2DP、CPU318-2PDP等规格。
② 电源模块PS305（直流供电）和PS307（交流供电）。
③ 数字量输入模块SM321、数字量输出模块SM322和数字量输入/输出模块SM323。
④ 模拟量输入模块SM331、模拟量输出模块SM332和模拟量输入/输出模块SM334，
⑤ 主要的功能模块有计数/测量功能模块FM350-1、FM350-2、SM338等；定位控制模块FM351、FM353、FM354、FM357-2；闭环控制模块FM355（用于温度、压力、流量、液位等控制）；凸轮控制模块FM352和FM352-5。
⑥ 主要的特殊信号模块有模拟器（仿真）模块SM374（模拟量输入和输出的状态显示）、占位模块DM370（为一个非编程模块预留一个插槽）、位置解码器模块SM338等。
⑦ 接口模块有IM360、IM361和IM365。
⑧ 通信处理器模块有CP340、CP342-5DP、CP343-1等。
S7-300最多能扩展8个模块。
（3）S7-400主要由导轨、电源模块、CPU模块、信号模块、功能模块、通信处理器和接口模块等组成。
① S7-400CPU有CPU412-1、CPU412-2、CPU414-2、CPU414-3、CPU414-3PN/DP、CPU416-2、CPU416-3、CPU416F-2、CPU416-3PN/DP、CPU416F-3PN/DP、CPU417-4等规格。
② 电源模块PS405（输入为直流电压）和PS407（输入为直流电压或交流电压）。
③ 信号模块有数字量输入模块SM421、数字量输出模块SM422、模拟量输入模块SM431、模拟量输出模块SM432。
④ 功能模块有计数器模块FM450-1（用于简单的计数任务）、定位模块FM451（处理快速移动爬行速度驱动的机械轴的调节）、定位模块FM453（用于简单的点对点定位的任务到复杂的模型加工）、闭环控制模块FM455（有FM455C和FM455S两种，能实现温度、压力、流量控制）、应用模块FM458-1DP（能实现开环、闭环及运动控制，集成在S7-400中）和基本模块FM458-1DP（能执行计算、开环控制、闭环控制任务）。
⑤ 接口模块有IM460-0、IM460-1、IM460-3、IM460-4、IM461-0、IM461-1、IM461-3、IM461-4、IM463-2（利用它可将S5扩展单元分布式连接到S7-400，在S5的扩展单元中使用IM314）、IM467和IM467 FO（IM467和IM467 FO为S7-400 PROFIBUS主站接口）。
（4）S7-1200CPU有CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C等。
S7-1200的模块主要有以下几种。
① 电源模块PM1207。
② 数字量输入模块SM1221、数字量输出模块SM1222、数字量输入/输出模块SM1223、数字量输入/输出模块SB1223（信号板）。
③ 模拟量输入模块SM1231、模拟量输出模块SM1232、模拟量输入/输出模块SM1234、模拟量输出模块SB1232（信号板）。
④ 输入仿真器模块SIM1274。
⑤ 通信模块CM1241和CSM1277。
S7-1200最多能扩展8个模块。
四、实训：认知PLC（S7-300）
1.实训目的
（1）了解S7-300软、硬件结构及系统组成。
（2）掌握PLC外围直流控制及负载线路的接法及上位计算机与PLC通信参数的设置。
2.实训设备（见表1-4）
表1-4 实训所需设备清单
3.S7-300外形（见图1-12）
图1-12 S7-300的外观图
4.端口分配（I/O端口分配及功能表见表1-5）
表1-5 I/O端口分配及功能表
5.梯形图参考程序
通过程序判断Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4的输出状态，然后再输入并运行程序加以验证。
参考程序如图1-13所示。
图1-13 梯形图参考程序
程序中的I0.0～I0.7分别对应控制实训单元输入开关I0.0～I0.7。
6.实训操作方法
通过专用PC/MPI或CP5611电缆连接计算机与PLC主机。打开编程软件STEP 7，逐条输入程序，检查无误后，将所编程序下载到主机内，并将可编程控制器主机上的STOP/RUN开关拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。
分别拨动输入开关I0.0～I0.7，观察输出指示灯Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4是否符合逻辑。
7.实训总结
详细描述S7-300 PLC的硬件结构。
练习
1.什么是可编程控制器？
2.可编程控制器有哪些特点？
答案
1.可编程控制器，即可以编写程序并通过运行程序来控制各种类型的机械或生产过程的装置。它是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
2.可编程控制器的特点如下：
① 可靠性高，抗干扰能力强；
② 硬件配套齐套，功能完善，适用性强；
③ 易学易用，深受工程技术人员欢迎；
④ 功能强，易改造，性价比高；
⑤ 体积小，质量轻，能耗低；
⑥ 维修工作量小，维修方便。