西門子6ES7321-1BL00-4AA1數字量輸入模塊西門子6ES7321-1BL00-4AA1數字量輸入模塊

• 端子1和5：脈沖差分信號
• 端子4和8：差分輸出的方向信號
• 端子2和3：外部停止或者外部脈沖使能數字量輸入ID。(功能選擇見 4.2 )
• 端子6和7：數字量輸入參考點開關

3. 硬件配置
步進模板可以安裝在ET 200S接口模板或者 ET200S CPU后面。
本文使用 IM151-7 CPU 為例。
 
表 1: 軟件和硬件配置

 
圖. 3: ET200S 站的配置圖

4. 硬件和參數設置

4.1 硬件配置
1) 根據圖. 2 和圖. 3完成ET200S的接線
2) 打開STEP7，創建一個新項目，并插入一個S7-300站
3) 從硬件目錄中選擇IM151-7 CPU直接拖拽到站配置窗口
 
圖. 4: 插入IM151-7 CPU

4) 依次在4槽和5槽插入電源模板 PM-E DC24 和步進模塊
 
圖. 5: 硬件配置

4.2 模板參數配置

 
圖. 6: 步進模塊參數接口

4.2.1 模板參數說明
1) 組診斷：組診斷
2) 基準頻率：基準頻率，以Hz為單位，標識Fb
3) 增益 n: 增益系數 n，值范圍 1-255. 此增益系數決定啟動/停止頻率 Fss，并且計算公式為： Fss=Fb×n
4) 時間 i: 時間系數 i, 值范圍 1-255. 該時間系數以Hz/ms決定加速和減速，計算公式為: a = Fb ×R / (i×0.128 ms)
5)功能 DI: 數字量輸入DI 功能可選，可以被組態為外部脈沖輸入或者外部停止信號，缺省是外部脈沖且已使能。
6) 外部 Stop, 限位 Stop: 外部 stop, 信號類型停止開關. 接觸器觸點是常閉信號，以確保該接觸器信號，缺省是讀取常閉信號。

4.2.2 本文所例參數設置如下
本例參數配置見圖. 6.
1) 沒有激活組診斷
2) 基準頻率 4Hz
3) 乘法系數 1, 啟動/停止頻率 4Hz
4) 時間系數 1, 加速/ 減速 31.25 Hz/ms
5) 使能外部輸入脈沖
6) 外部輸入停止和限位信號為常閉類型

分享：

SMIATIC S7-300 是模塊化微型PLC,滿足中、小規模的性能要求

模塊化與無風扇設計，易于實現分布式結構以及用戶友好的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、小規模應用中各種不同控制任務的經濟、方便的解決方案。

SIMATIC S7-300 的應用領域包括：

• 機床
• 紡織機械
• 包裝機械
• 通用機械工程
• 控制器制造
• 機床
• 樓宇自動化
• 電氣與電子工業及相關產業。

一系列具有不同功率范圍的CPU，以及具有很多用戶友好功能的一系列擴展模塊，可以使用戶根據不同的應用情況選擇相應的模塊。 如果控制任務需要擴展，可以隨時使用附加模塊對控制系統進行擴展。

SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器。

• 高等級的電磁兼容性以及高等級的抗震性，使得它具有*的工業控制能力。

概述

S7-300采用模塊化結構設計。含有多種模塊，可進行單獨組合。

一個系統包含下列組件：

• 處理單元（CPU）：
  各種 CPU 可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O 和對應功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點對點接口的 CPU。
• 用于數字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊(SM)
• 用于連接網絡和點對點連接的通訊處理器 (CP)。
• 用于高速計數、定位控制以及閉環控制的功能模塊（FM）。

根據要求，也可使用下列模塊：

• 用于將SIMATIC S7-300 連接到120/230V AC電源的負載電源模塊(PS)。
• 接口模塊(IM)，用于多機架配置時連接控制器(CC)和擴展機架(ER)。
  S7-300通過分布式控制器(CC)和3個擴展單元(EU) 可以操作多達32個模塊。所有模塊都是密封的，運行時無需風扇。
• SIPLUS 模塊擴展的環境條件下使用：
  適用于-25至+60°C 的溫度范圍高濕度、結露以及有霧的環境條件。防直接日曬、雨淋或水濺，在防護等級為IP20機柜內使用時，可直接用于車載或室外使用。不需要全天候防護的機柜和IP 65機柜保護。

設計

簡單的結構使得S7-300使用靈活且易于維護:

• 安裝模塊
  只需將模塊安裝到 DIN 導軌上，將其旋入并用螺釘緊固。
• 集成的背板總線： 
  背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在機殼的背面。
• 模塊具有機械編碼，更換極為容易：
  更換時只需松開模板上的緊固螺釘。 按下鎖緊機構，拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器錯插到其他的模塊上。
• 可靠的連接系統:
  對于信號模塊可以使用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子。
• TOP 連接：
  為采用螺絲端子或彈簧端子連接的1線-3線連接系統提供預組裝接線?？梢蕴娲苯釉谛盘柲K上接線。
• 確定的安裝深度：
  所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內，并有前蓋保護。因此，所有模塊應有明確的安裝深度。
• 無插槽規則:
  信號模塊和通訊處理模塊可以不受限制地插到任何一個槽上。系統自行組態。

擴展

如果用戶的自動化任務需要 8 個以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時，則 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）可以擴展：

• 控制器和3個擴展機架多可連接32個模塊：
  多可將 3 個擴展機架（EU）連接到控制器（CC）?？梢詫藗€模塊插入到每個 CC/EU 中。
• 通過接口模板連接：
  每個 CC / EU 都有自己的接口模塊。在控制器上它總是被插在 CPU 旁邊的模塊插槽中，并自動處理與擴展單元的通信。
  • 通過 IM 365 擴展：
    1個 EU 遠擴展距離為 1米，電源電壓也通過該擴展提供。
  • 使用 IM 360/361 擴展：
    可擴展到 3個 EU, CC 與 ER 之間以及 EU 與 EU 之間遠距離 10m。
• 獨立空間安裝：
  單獨的 CC/EU 還可以相互距離較遠地放置。兩個相鄰CC/EU或EU/EU之間的距離：長達 10m。
• 靈活的安裝方式：
  CC/EU　既可以水平安裝，也可以垂直安裝。這樣可以大限度滿足空間要求。

通訊

S7-300 具有不同的通訊接口：

• 連接AS-i、PROFIBUS和工業以太網總線系統的通訊處理器。
• 用于點到點連接的通訊處理器
• 多點接口 MPI, 集成在 CPU 中;
  是一種經濟有效的方案,可以同時連接編程器/PC、人機界面系統和其它的SIMATIC S7/C7自動化系統。

通過PROFIBUS DP進行過程通訊

SIMATIC S7-300 通過通訊處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統。帶 PROFIBUS DP 主/從接口的 CPU 可以進行分布式自動化結構，可以高速通訊并且易于使用。

從用戶的角度來看，PROFIBUS DP上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區別（相同的組態，編址及編程）。

以下設備可作為主站連接：

• SIMATIC S7-300
  (使用帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)
• SIMATIC S7-400
  (使用帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)
• SIMATIC C7 
  (使用帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP)
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶IM 308
• SIMATIC 505

由于性能原因，每條鏈路上主站的數量限制為2個。

以下設備可作為從站連接：

• ET 200 分布式 I/O 設備
• S7-300，通過 CP 342-5
• CPU 313C-2 DP、CPU 314C-2 DP、CPU 315-2 DP、CPU 315-2 PN/DP、CPU 317-2 DP、CPU 317-2 PN/DP 和 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
• 現場設備

盡管配有 STEP 7 的編程設備/PC 或 OP 在總線上可作為主站使用，但是通過 PROFIBUS DP 也可以部分運行 MPI 功能。

通過 PROFINET IO 進行過程通訊

SIMATIC S7-300 通過通訊處理器或通過配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統。配備 PROFINET 接口的 CPU 可實現高速、易于使用的分布式自動化組態。

從用戶的角度來看，通過 PROFINET IO 進行通訊的分布式 I/O 可作為 I/O（相同的組態、尋址和編程）。

可將下列設備作為 IO 控制器進行連接：

• SIMATIC S7-300
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）
• SIMATIC ET 200
  （使用配備 PROFINET 接口的 CPU）
• SIMATIC S7-400
  （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

可將下列設備作為 IO 設備進行連接：

• ET 200 分布式 I/O 設備
• SIMATIC S7-300
  （通過 PROFINET CP）
• 現場設備

通過AS-Interface通訊

使用 S7-300，將有一個合適的通訊處理器 (CP 342-2)，可用于 AS-Interface 總線，以連接現場設備（AS-Interface 從站）。

更多信息，請參見通訊處理器說明．

通過 CP 或集成的接口（點對點）進行數據通訊

點到點連接是用來建立經濟有效的數據通訊方式，通過 CP 340/CP 341 通訊處理器或集成在CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP的內置接口進行數據通訊。有三種傳輸接口支持不同的通訊協議：

• 20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341）
• RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP 341）
• RS 422/RS 485

可以連接以下設備：

• SIMATIC S7、SIMATIC S5 和其他公司的自動化系統
• 打印機
• 機器人控制器
• 掃描器，條碼閱讀器，等

的通訊功能塊與手冊一起提供。

通過多點接口 (MPI) 進行數據通訊

MPI（多點接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通訊接口。它能用于簡單的網絡任務。

• MPI 可以同時連接多個配有 STEP 的編程設備/PC、HMI 系統（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。
• 全局數據：
  “全局數據通訊”服務可以在聯網的CPU間周期性地進行數據交換。 一個 S7-300 CPU 多和 4 個數據包交換數據，每個數據包含有 22 字節數據，可同時有 16 個 CPU 參與數據交換(使用 STEP 7 V4.x)。 
  例如，這使一個 CPU 可以訪問另一個 CPU 的輸入和輸出。只可通過 MPI 接口進行全局數據通訊。
• 內部通訊總線(C-bus)：
  CPU 的 MPI 直接連接到 S7-300 的 C 總線。因此，可以通過 MPI 從編程設備直接找到與 C 總線連接的 FM/CP 模塊的地址。
• 功能強大的通訊技術：
  • 多 32 個 MPI 站
  • 使用 SIMATIC S7-300/400 的 S7 基本通訊的每個 CPU 有多個通訊接口。
  • 使用編程設備/PC、SIMATIC HMI 系統和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通訊的每個 CPU 有多個通訊接口。
  • 傳輸速率為 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
• 靈活的設計:
  可靠的組件用于建立 MPI 通訊： PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器。它們可以優化配備安裝達到特定要求。例如，如果需要可連接多串聯 10 個中繼器，以實現任何兩個 MPI 節點之間的大距離。

通過 CP 進行數據通訊

SIMATIC S7-300 通過 CP 342 和 CP 343 通訊處理器可以連接到 PROFIBUS 和工業以太網總線網絡。

可以連接以下設備：

• SIMATIC S7-300
• SIMATIC S7-400
• SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
• 編程器
• PC 機
• SIMATIC HMI 操作員控制和監視系統
• 數控
• 機器人控制器
• 工業PC
• 驅動控制器
• 其它廠商設備

許多功能為用戶提供 S7-300 編程、上線調試和服務支持。

• 快速的指令處理：
  指令處理時間為 0.1 µs，可以在低端和中端性能范圍中*開發新的應用可能性。
• 浮點算術運算：
  使用浮點運算可以有效地執行更為復雜的運算功能。
• 用戶友好的參數設置:
  只需一個帶有統一用戶界面的軟件工具便可參數化所有模塊。這就節省了熟悉操作的時間和培訓成本。
• 操作和監控 (HMI)：
  方便的人機界面 (HMI) 服務已經集成在 S7-300 的操作系統中。這些功能不再需要耗時的編程：SIMATIC HMI 系統需要來自 SIMATIC S7-300 的過程數據 - S7-300 按照請求的刷新間隔傳輸過程數據。SIMATIC S7-300 的操作系統自動傳輸數據。整個系統使用統一的符號和數據庫。
• 診斷功能：
  CPU 的智能診斷系統連續控制系統功能并記錄故障和特定系統事件（例如，定時誤差、模塊故障等）。這些事件標記有時間戳并被保存在環形緩沖區，以用于稍后的故障排除。
• 口令保護:
  密碼保護允許用戶有效地保護他們的專有技術免遭未經的復制和更改。

SIMATIC S7-300 符合以下國內和標準：

• DIN
• UL 認證
• CSA 認證
• FM Class 1 Div. 2；Groups A、B、C 和 D（溫度組別 T4 (≤ 135℃)
• 以下船級社資格認證
  • 美國船級社
  • 法國船級社
  • 挪威船級社
  • 德國船級社
  • 英國勞氏船級社
• 地震保護

通訊

SIMATIC S7-300 的 CPU 支持下列通訊類型：

• 過程通訊：
  用于通過總線（AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET）的 I/O 模塊（過程圖像交換）循環訪問。從循環執行層調用過程通訊。
• 數據通訊：
  用于自動化系統間或多個自動化系統與HMI之間的數據交換。循環執行數據通訊，或通過功能塊從用戶程序事件驅動調用數據通訊。

為使用戶更為輕松地組態通訊功能，提供了使用方便的 STEP 7 用戶界面。

數據通訊

SIMATIC S7-300 配備不同的數據通訊機制：

• 使用全局數據通訊通過 MPI 在網絡連接的 CPU 之間進行的數據包循環交換。
• 與具有通訊功能的其他設備進行的事件驅動通訊。可以使用 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 網絡。

全局數據

使用“全局數據通訊”服務，網絡連接的 CPU 可以循環交換數據（每個循環多交換 4 個全局數據包，每個數據包有 22 個字節）。例如，這允許一個 CPU 訪問另一個 CPU 的數據、位存儲器或過程映像。只可通過 MPI 進行全局數據通訊。使用 STEP 7 中的 GD 表進行組態。

通訊功能

可以使用集成在系統中的功能塊建立與 S7/C7 合作伙伴的通訊服務。

這些服務是：

• 通過 MPI 進行 S7 基本通訊。
• 通過 MPI、K 總線、PROFIBUS 和 PROFINET/工業以太網的 S7 通訊。
  S7-300 可以用于：
  • 作為服務器，通過 MPI、K 總線和 PROFIBUS 通訊
  • 作為服務器或客戶端，通過集成的 PROFINET 接口通訊

可以使用可重新加載的功能塊建立與 S5 系列設備和非西門子設備的通訊服務。

這些服務是：

• 通過 PROFIBUS 和工業以太網進行的 S5 兼容通訊。
• 通過 PROFIBUS 和工業以太網進行的標準通訊（非西門子系統）。

與全局數據相比，必須建立通訊功能的通訊鏈接。

集成到 IT 世界

S7-300 允許將 IT 領域輕松地與自動化技術起來。使用 CP 343-1 Advanced 可以實現下列 IT 功能：

• IP 路由；
  通過 IP 訪問列表在千兆以太網和 PROFINET 接口之間路由 IP V4 消息
• WEB 服務器；
  通過標準瀏覽器多可以調用 30 MB 可自由定義的 HTML 頁面；使用 FTP 從內部文件系統處理數據
• 標準診斷頁面；
  用于對設備所有插入機架的模塊進行快速診斷，無需使用附加工具
• E-mail；
  可以直接從用戶程序發送包含身份驗證的電子郵件。電子郵件客戶端功能可以從控制系統直接向用戶發出警告。
• 通過 FTP 進行通訊；
  一種在大多數操作系統平臺常用的開放式協議
• 30 MB RAM 文件系統可用于緩存動態數據。

S7-300 PROFINET CPU 配備集成的 Web 服務器。因此，可以使用標準的 Web 瀏覽器從 S7-300 站讀取信息：

• CPU 一般信息
• 診斷緩存中的內容
• 變量表
• 變量狀態
• 模板的狀態
• 報文
• 工業以太網的相關信息
• PROFINET 站的拓撲結構

等時模式

同步模式系統功能支持同步耦合

• 分布式信號采集
• 通過 PROFIBUS 的信號傳輸
• 程序執行

在同步 PROFIBUS 的循環中。

這形成了可采集和處理輸入信號并以恒定的時間間隔（等距離）輸出輸出信號的自動化解決方案。同時生成*的局部處理圖像。

由于分布式 I/O 的等距和同步信號處理，S7-300 保證了*可重復的規定過程響應時間。

支持系統功能同步模式的組件系列眾多，可用于解決運動控制、測量值采集、高速閉環控制等方面要求嚴格的任務。

這意味著，在分布式自動化解決方案中，SIMATIC S7-300 現在還可以訪問高速處理操作的重要應用領域，并且可以達到大的精度和可重復性。這可確保提高生產率，實現優化、穩定的質量。

模塊的診斷和過程監控

SIMATIC S7-300 的許多 I/O 模塊都具有智能功能：

• 監視信號采集（診斷）。
• 監視過程信號（過程中斷）

診斷

診斷系統可用于檢測模塊的信號采集（數字模塊）或模擬處理（模擬模塊）是否正常工作。在評估診斷時，必須區別可參數化診斷報警和非可參數化診斷報警：

• 可參數化診斷報警：
  只有當已在參數化中啟用診斷報警時才輸出診斷報警。
• 非可參數化診斷報警：
  在通常情況下輸出這些報警，即，與參數化無關。

如果診斷報警處于活動狀態（例如，“Encoder supply failure”（編碼器電源故障）），模塊輸出診斷中斷（對于可參數化診斷報警，只在相關參數化后觸發）。CPU 中斷執行用戶程序或較低的優先級，并執行合適的診斷中斷塊 (OB 82)。

過程中斷

過程中斷用于監視過程信號和激活信號變化響應。

• 數字量輸入模塊：
  根據參數化的情況，模塊可以在上升沿、下降沿或兩沿上選擇觸發每個通道的過程中斷。CPU 中斷執行用戶程序或較低的優先級，并執行合適的診斷中斷塊 (OB 40)。信號模塊可以緩沖每個通道的一次中斷。
• 模擬量輸入模塊：
  通過參數化上限值和下限值定義工作范圍。模塊將數字化的測量值與這些極限比較。如果測量值超過這些極限中的任一個，將輸出過程中斷。CPU 中斷執行用戶程序或較低的優先級，并執行合適的診斷中斷塊 (OB 40)。如果極限高于/低于超范圍/欠范圍，則無法進行比較。