二、西门子S7-300 （一） 西门子S7-300简介
1、S7-300是模块化的中小型PLC，适用于中等性能的控制要求。由多种模块部件组成，包括导轨（Rack）、电源模块（PS）、CPU模块、接口模块（IM）、输入输出模块（SM）、功能模块（FM）、通讯模块（CP）等。用户可以根据系统的具体情况选择合适的模块组合在一起，从而可使控制系统设计更加灵活，满足不同的应用需求。
2、组成:各种模块按照一定的顺序用总线连接器连接起来，固定在安装导轨上。每个机架不能超过8个信号模块（SM、CP、FM），所需处理信号量大或没有足够的插槽，就需要扩展机架。CPU总是位于0号机架（也称中央机架CR）上，最多可增加3个扩展机架（ER）。需要接口模块，其作用是将S7-300背板总线从一个机架连接到下一个机架。
3、两层机架之间的电缆长度：
采用IM 365 的两层之间最大长度：1m 采用IM360/361的多层组态之间最大长度：10m
（二） STEP 7编程软件
1、STEP 7 主要有以下功能：
? 组态硬件，即在机架中放置模块，为模块分配地址和设置模块的参数。 ? 组态通信连接，定义通信伙伴和连接特性。 ? 使用编程语言编写用户程序。
? 下载和调试用户程序、启动、维护、文件建档、运行和诊断等功能。 2、STEP 7 与S7-300的连接
STEP 7 可以用下列硬件与PLC通信 （1） PC/MPI 适配器
PC/MPI 适配器用于连接运行 STEP 7 的计算机的RS-232C 接口和PLC的接口。计算机一侧的通信速率为19.2 kbit/s 或38.4 kbit/s ，PLC一侧的通信速率为19.2 kbit/s ～ 1.5 Mbit/s 。除了PC适配器，还需要一根 RS-232C 通信电缆。
（2）USB/MPI 适配器
USB/MPI 适配器用于连接安装了STEP 7 的计算机的USB 接口和PLC的MPI接口,特别适合于笔记本电脑使用。
（3）安装在计算机内的通信卡
CP5611、CP5613和CP5614 是用于台式机的PCI卡，CP5511或CP5512是用于笔记本电脑的PCMCIA卡。可以用它们来将计算机连接到MPI或PROFIBUS网络，通过网络实现计算机与PLC 的通信。
也可以使用计算机的工业以太网通信卡 CP 1512(PCMCIA卡) 或 CP 1612(PCI卡)，通过工业以太网实现计算机与PLC 的通信。
3、硬件组态的顺序：① 创建项目 ② 插入站点 ③ 进入画面 ④ 插入机架 ⑤ 插入模块
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⑥ 设置CPU属性 ⑦ 设置其他信号模块的属性 ⑧ 组态扩展机架
4、硬件组态的任务就是在STEP 7 中生成一个与实际的硬件系统完全相同的系统。生成的网络中各个站的机架和模块，以及设置个硬件组成个部分的参数，即给参数赋值。所有模块的参数都是用编程软件来设置的，完全取消了过去用设置参数的硬件DIP 开关和电位器。硬件组态确定了PLC输入/输出变量的地址，为用户程序打下了基础。 （三） 电源模块
1、PS 307 电源模块将AC 120/230V电压转换为DC 24V 电压，为S7-300、传感器和执行器供电。额定输出电流 有2A、5A 或10A。
2、电源模块安装在DIN导轨上的插槽1，紧靠在CPU或扩展机架的IM361的左侧，用电源连接器连接到CPU或IM361上。
3、PS 307 2 A 电源模块的输入和输出之间有可靠的隔离，输出 DC 24V正常电压时，绿灯LED亮；输出过载时LED闪烁；输出电流大于13A 时，电压跌落，跌落后自动恢复。输出短路时输出电压消失，短路消失后电压自动恢复。
4、电源模块 PS 307 2 A属性: ? 输出电压为24 VDC；短路和断路保护
? 与单相交流电源连接（额定输入电压120/230 VAC，50/60 Hz） ? 安全隔离符合EN 60 950 ? 可用作负载电源 （四） S7-300任务
1.逻辑控制功能的实现
逻辑控制功能作为最基本的设备动作控制，可由S7-300PLC来完成。具体的方法如下： （1）整个系统的启停、故障报警等功能通过S7-300PLC的基本逻辑指令来实现； （2）封口计数可以用S7-300 PLC利用计数器指令来实现；
（3）封口速度与温度设定之间的对应关系可以通过S7-300 PLC的温度变化来实现 2.PID闭环控制功能的实现
为了减少S7-200PLC的计算量，选择用S7-300PLC来实现PID的闭环控制 （1）热电偶信号从EM231直接采集进入S7-200PLC；
（2）将EM231采集到的信号送到S7-200PLC的数据交换区，通过MPI或PROFIBUS工业网络将数据送到S7-300PLC 与设定值相比较得到偏差信号，并按控制规律对偏差信号进行计算，将运算结果作为控制信号作为脉冲发生器的输入信号经计算输出开关量（由S7-300的系统功能块完成）；
（3）在S7-300PLC中完成PID运算，再将运算的结果送到S7-300PLC的数据交换区，通过MPI或PROFIBUS工业网络将数据送到S7-200PLC，作为执行器输入信号用以改变加热器的通与断，实现对加热器温度的自动控制。
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三、WinCC （一） WinCC简介
1、组态软件是数据采集监控系统SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)的软件平台工具，是工业应用软件的一个组成部分。它具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大等特点。 组态软件的功能有：资源浏览器、报警系统、数据驱动程序、报表生成与输出、脚本语言二次开发、历史数据存储与查询。
2、通常，你不会建立一个永不改变的自动化和IT解决方案,而是建立能经受不断变化，在逐步实施的基础上完美的解决方案。例如，使各个厂区现代化，扩大工厂规模，在公司内实现对不同现场的集中监视，以及在现场或在公司内优化过程序列。为了应对日益增多的各种要求，必须能够在任何时间扩展过程可视化而不致割断原先的技术或需要实施复杂的重新组态。这意味着，保护投资是十分重要的。SIMATIC WinCC提供所需要的持续的延展性，从一个单用户解决方案直到集成有“Historian”和基于Web的操作员工作站的客户机/服务器解决方案。
2、WinCC (视窗控制中心)是一种工控组态软件，是西门子全集成自动化（TIA）系统的一个重要组成部分，是一个真正“开放的”HMI /SCADA软件，可在任何标准的PC上运行。
3、WinCC 主要功能：：①对象图形编辑器 ②报警存档和信息编辑器 ③变量存档编辑器 ④与控制系统的连接 ⑤变量标签管理器 ⑥用户管理员（安全性） ⑦SQL和ODBC ⑧多语言支持 （二） WinCC创建项目
使用 WinCC 创建一个简单项目的流程：
① 启动WinCC ② 建立一个项目
③ 选择及安装通迅驱动程序 ④ 定义变量
⑤ 建立和编辑过程画面 ⑥ 指定WinCC运行系统的属性 ⑦ 激活WinCC画面
⑧ 使用变量模拟器测试过程画面
（三） WinCC与PLC的连接
1、WinCC与PLC的硬件连接可以用PROFIBUS电缆连接。
2、首先在创建好项目后在左边窗口中右键单击“变量管理”，在弹出来的对话框中左键单击“添加一个通讯驱动程序”再选择对应的驱动程序（选择与实验室PLC对应的PLC驱动“SIMATIC S7 Protocol Suite.chn”）,再打开“SIMATIC S7 Protocol Suite”右键单击MPI选择“新驱动程序和连接”，输入逻辑连接名，对属性进行设置，单击“确定”。然后便是检查Wincc与PLC的连接状态：首先激活WinCC,然后选择工具菜单下的“驱动程序连接状态”查看是否连上。
3、创建和编辑变量 （1）创立内部变量
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在Wincc项目管理器的变量管理中，打开“内部变量”。右击并从快捷菜单中选择“新建变量”，打开“变量属性”对话框对变量进行设置
（2）创立过程变量
在完成Wincc与PLC软件连接后，右键单击相应的连接，并从快捷菜单中选择“新建变量”， 打开“变量属性”对话框对变量进行设置。具体设置为：打开“变量属性”对话框在“常规”上输入变量的名字，并选择相关的数据类型。单击“选择”按钮，打开“地址属性”对话框，输入此变量的地址，再单击“确定”。 （四） WinCC的应用
1、控制
WinCC 画面中能直接启动、停止封口机系统与硬件的按钮有一样的效果，二者之
间没影响。系统正常时，设定好设定值，按下启动按钮，启动信号先写入S7-300，程序运行后控制信号送到 S7-300 的数据交换区；系统正常启动后，按下停止按钮，若当前的温度超过30℃时电机和风扇不会马上停止，使温度快速将下来；若当前的温度小于30℃，按下按钮电机立即停止。
2、显示
画面能显示PV（当前温度值）、SP(温度设定值)和MV（控制器的输出）三者的实
时曲线，还有电动机转速、产品数量、电源的指示、当前温度值、设定值，S7-300与S7-200的通信状态。项目信息和系统信息等
3、报警
为了提高系统的稳定性，当加热器到极限温度、电机到极限转速时都有报警。每
月和每年都有提示维护、检修系统
4、其他
系统提供了很多的功能和强大的扩展功能，能直接在WinCC 界面上关机、注销、
重启、切换语言，打开.pdf格式文件的帮助文档和使用说明书等。 四、通信
（一） MPI通信技术
1、MPI是多点接口的简称，是当通信速率要求不高，通信数据量不大时可以采用的一种简单经济的通信方式。通过它可组成小型PLC通信网络，实现PLC之间的少量数据交换，它不需要额外的硬件和软件就可网络化。每个S7-300 CPU都集成了MPI通信协议,MPI的物理层是RS-485。通过MPI，PLC可以同时与多个设备建立通信连接，这些设备包括编程器PG或运行STEP7的计算机PC、人机界面（HMI）及其它SIMATIC S7，M7和C7。连接的通信对象的个数与CPU的型号有关。
2、MPI网络连接规则
1）MPI网络可连接的节点。凡能接入MPI网络的设备均称为MPI网络的节点。可接入的设备有：编程装置（PG/个人计算机PC），操作员界面（OP），S7/M7 PLC。
2）为了保证网络通信质量，组建网络时在一根电缆的末端必须接入浪涌匹配电阻，也就是—个网络的第一个和最后一个节点处应接通终端电阻（一般西门子专用连接器中都自带终端匹配电阻）。
3)两个终端电阻之间的总线电缆称为段。每个段最多可有32个节点（默认值16），每段最长为50m（从第一个节点到最后一个节点的最长距离）。
4）如果覆盖节点距离大于50m，可采用RS485中继器来扩展节点间的连接距离。如果在两个RS485中继器之间没有其他节点，那就能在两个中继器之间设一条长达1000m的电缆，这是两个中继器之
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间的最长电缆长度。连接电缆为PROFIBUS电缆（屏蔽双绞线），网络插头（PROFIBUS接头）带有终端电阻，如果用其它电缆和接头不能保证标称的通信距离和通信速率。
5）如果总线电缆不直接连接到总线连接器而必须采用分支线电缆时，分支线的长度是与分支线的数量有关的，一根分支线时最大长度可以是10m，分支线最多为6根，其长度限定在5m。
6）只有在启动或维护时需要用的那些编程装置才用分支线把它们接到MPI网络上。 7）在将一个新的节点接入MPI网络之前，必须关掉电源。 3、缺省的MPI地址
节点（装置） PG OP CPU
4、全局数据块通信方式
在MPI网络中的各个中央处理单元(CPU)之间能相互交换少量数据，只需关心数据的发送区和接收区,这一过程称做全局数据块通信。全局数据块的通信方式是在配置PLC硬件的过程中,组态所要通信的PLC站之间的发送区和接收区,不需要任何程序处理,这种通信方式只适合S7-300/400 PLC之间相互通信。
5、无组态的MPI通信方法
无组态的MPI通信需要调用系统功能块SFC65～SFC69来实现，这种通信方式适合于S7-300、S7-400和S7-200之间的通信,是一种应用广泛、经济的通信方式。
通过调用SFC来实现的MPI通信又可分为两种方式：双边编程通信方式和单边编程通信方式。
（1）双边编程通信方式
在通信的双方都需要调用通信块,一方调用发送块发送数据,另一方就要调用接收块来接收数据。这种通信方式适用S7-300/400之间的通信，发送块是SFC65 “X_SEND”，接收块是SFC66 “X_RCV”。
（2）单边编程通信方式
单边编程通信只在一方PLC内编写通信程序，即客户机与服务器的访问模式。编写程序一方的PLC作为客户机，无需编写程序一方的PLC作为服务器，客户机调用SFC通信块访问服务器。这种通信方式适合S7-300/400/200之间的通信，S7-300/400的CPU可以同时作为客户机和服务器，S7-200只能作为服务器。SFC67“X_GET”用来将服务器指定数据区中的数据读回并存放到本地的数据区中， SFC68 “X_PUT” 用来将本地数据区中的数据写到服务器中指定的数据区。 （二） PROFIBUS通信技术
1、PROFIBUS是属于单元级、现场级的SIMITAC网络，适用于传输中、小量的数据。其开放性
缺省的MPI地址 0 1 2 缺省的最高MPI地址 15 15 15 9