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2.4 硬件配置与组态

2.4.1 STEP 7硬件配置介绍

1.组态

组态是制作自动化项目不可缺少的一个环节,它是在STEP 7软件窗口中对机架、模块、分布式I/O(DP)机架以及接口子模块等进行排列。使用组态表表示机架,就像实际的机架一样,可在其中插入特定数目的模块。

在组态表中,STEP 7自动给每个模块分配一个地址。如果站中的CPU可自由寻址(意思是可为模块的每个通道自由分配一个地址,而与其插槽无关),就可随意改变站中模块的地址。

在实际操作中,可将组态任意多次复制给其他STEP 7项目,并进行必要的修改,然后将其下载到一个或多个现有的设备中去。在可编程序控制器启动时,CPU将比较STEP 7中创建的预置组态与设备的实际组态,从而可立即识别出它们之间的任何差异,并进行。

2.分配参数

分配参数即为本地组态中和网络中的可编程模块设置属性。例如,CPU是一个可编程模块。其监视狗时间是可设置的一个参数。对主站系统(PROFIBUS)的总线参数、主站与从站参数等进行设置或对组件之间的数据交换进行设置。

参数将下载给CPU并由CPU在启动期间传送给各自的模块。可方便地对模块进行替换,因为在启动期间,自动将使用STEP 7所设置的参数下载给新的模块。

3.硬件组态

S7系列PLC和模块的属性均可预先设置为默认值,这样,在许多情况下,都不需要对其进行组态。而在下列情况下,组态是必需的:

1)如果希望改变模块的默认参数(例如启用模块的硬件中断);

2)如果希望组态通信连接;

3)对于具有分布式I/O的站(PROFIBUS DP或PROFINET IO);

4)对于具有多个CPU(多值计算)或扩展机架的S7-400站;

5)对于容错(H)型可编程控制系统。

4.S7-300硬件组态实例

图2-33所示为S7-300典型的硬件示意图。使用编程设备(PG)对S7-300 PLC编程,并使用PG电缆将PG和CPU互连在一起。如要对带有PROFINET接口的CPU进行调试或编程,还要使用以太网电缆将PG和CPU的PROFINET连接器互连在一起。多个S7-300 CPU通过PROFIBUS电缆彼此之间通信及与其他SIMATIC S7 PLC通信。

图2-33 S7-300典型的硬件示意图

1—电源(PS)模块 2—CPU(图中的实例显示了一个带有集成I/O的CPU31xC) 3—信号模块(SM) 4—PROFIBUS总线电缆5—连接编程设备(PG)的电缆

图2-34所示为S7-300典型的硬件组态示意。

以下是具体的硬件组态步骤:

1)用鼠标左键双击Windows桌面上的SIMATIC管理器图标,打开STEP 7软件,默认自动启动向导,如图2-35所示。如果向导没有启动,可以选择菜单“文件”下的“新建项目向导”。单击“预览”,可以看到将要建立的项目结构的视图。

2)用鼠标左键单击“下一个”按钮,进入选择CPU的界面,如图2-36所示,在此可以选择跟用户硬件相对应的CPU类型。在本案例中,选择CPU313-2 DP,MPI地址默认为2,当然MPI地址也可以更改为“2”以上的其他值,注意该值只是为了使CPU与编程设备PC之间进行通信,因此必须设置地址。

3)用鼠标左键单击“下一个”按钮,进入用户程序选择界面,如图2-37所示。用户程序必须选择OB1,可以选择指令表STL、梯形图LAD或功能块图FBD任何一种合适的编程语言。

图2-34 S7-300典型硬件组态示意

图2-35 STEP 7向导

图2-36 选择CPU类型

图2-37 用户程序选择

4)用鼠标左键单击“下一个”按钮,进入项目名称命名界面,如图2-38所示。在项目名称中可以输入用户想要设置的名称,在此输入“硬件配置1”,最后单击“完成”按钮,系统将按照刚才的设置生成项目,如图2-39所示。

图2-38 项目名称命名

图2-39 自动生成项目

5)在图2-39中,用鼠标左键双击“硬件”,弹出配置的画面,如图2-40所示。其中机架(UR)已经自动配置,如果没有没有机架,可以依次选择硬件目录中的“SIMATIC300”→“RACK-300”双击,并将其“拖”至机架位置区,默认的机架为(0)UR。

在机架UR的第一格中,放入的是电源PS,也可以不选择;本案例选择的CPU313C-2DP放在第2格,包含了内置DP口、DI16/DO16和计数模块;第3格为了扩展机架而设计的,如不扩展机架,置空即可。从第4格开始即为SM模块,如本案例中的AI和AO等,单击“SM-300”将会出现模拟量模块、数字量模块和其他信号模块,根据型号将其放入到适当的槽号中,如果选中某个模块,并且这个模块和相应的槽号对应,也就是说可以插入这个槽号,那么这个槽号将显示“绿色”,下面与机架相对应的信息表也会显示为“绿色”,如图2-41所示。

图2-40 插入SM模块一

6)操作完毕之后,可以通过菜单命令进行保存和编译,同时会在管理画面的“块”文件夹中出现 的符号。

7)至于PROFIBUS主站与从站的设置可以参考本书相关章节。

2.4.2 模块的寻址

1.模块的插槽特定寻址

如果组态数据尚未载入CPU中,使用插槽特定寻址,即每个插槽号被分配一个模块起始地址。根据模块的类型,它可以是数字量地址,也可以是模拟量地址。图2-42所示为一个安装在四个机架上的S7-300装配,以及带有各自模块的可选插槽。起始地址I/O模块的输入和输出地址从相同的模块起始地址开始。

(1)中央机架CR和扩展机架ER

S7-300 PLC由一个中央单元(CU)和一个或多个扩展模块组成。包含CPU的机架是中央单元(CU),配有模块并连接到CU的机架形成了系统的扩展模块(EM)。

(2)扩展模块(EM)的使用

如果对于用户的工程应用,CU如果已经用完了所有插槽,则可以使用EM。使用EM时,除额外的机架和接口模块(IM)之外,可能还需要更多的电源模块。使用接口模块时,必须确保与其他机架相兼容。

需要说明的是,在CPU 31xC系统上,不能将任何模块插入机架3插槽11中。该地址范围为集成I/O保留。

图2-41 插入SM模块二

2.模块的用户指定寻址

用户指定寻址的含义是可以将所选的一个地址分配给任何一个模块(SM/FM/CP)。地址将在STEP 7中进行分配。在STEP 7中,用户可指定形成模块的所有其他地址的基础的模块起始地址。

用户指定寻址的优点是优化可用地址空间,使模块之间不存在“地址间隙”;同时在标准的软件组态中,用户可以定义独立于相关S7-300/400组态的地址。

3.S7-400模块地址举例

S7-400的信号模块地址是在STEP 7中自动生成的。用户可以修改。S7-400的模拟量模块起始地址从512开始,同类模块的地址按顺序连续排列,见表2-8。

图2-42 S7-300的插槽及相应的模块起始地址

表2-8 模块地址举例

2.4.3 S7系列PLC硬件更新

硬件显示黄色问号,表示当前版本的STEP 7不支持该硬件,需要进行硬件更新,如果硬件更至最新后仍未解决,可能需要升级STEP 7软件,具体参见西门子公司硬件的供货发布说明。

图2-43所示为HW Config配置硬件中的选项“安装HW更新”,图2-44所示为安装硬件升级版,图2-45所示为安装步骤。用户可以选择在线更新,也可以选择从磁盘中复制。一旦它自动从网上或磁盘下载硬件最新版本,等下载完之后,然后会提示选择“全选(Select All)”,用鼠标左键单击“安装(Install)”,它会提示关闭S7软件,点击确定后自动安装下载的硬件最新版本,等安装完后重新启动S7即可。

图2-43 安装HW更新选项

图2-44 安装硬件升级版

图2-45 安装步骤 1vn5E5c1SbgrwOJyCwX1mgqheUDe2Yt/tAaOyoa6Aa0ivbJYKZ21qYRHAF5YQ0Xd

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