西门子CPU317-2PN/DP模块6ES7317-2EK13-0AB0

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 ：邵泽春
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S7-300/S7-300F

1 FM352-5高速布尔处理器简介

FM352-5是一种现场可编程门阵列FPGA，FPGA包括输入、输出以及逻辑单元等可编辑元件用来实现一些基本的逻辑门电路, 如图1所示：

图1 FPGA 内部架构

通过编程，这些逻辑单元被分配一些如与、或、非、置位/复位等功能，系统设计师可以根据需要通过连接FPGA内部的逻辑单元和逻辑功能，就好像连接一个电路试验板，完成所需要的特定功能。zui终程序将成为通过连接逻辑单元形式的硬件结构的一部分，这些硬件结构的程序组件好像通过连接的继电器控制回路一样并行执行，响应快速并且响应时间基于常数，FM352-5的扫描周期固定为1цs。
FM352-5模块高速处理数字量输入、输出信号以及编码器信号，从读入数字量输入信号、CPU程序处理到信号的输出zui小周期不到10цs，适合逻辑简单、要求快速响应的应用如速度测量、脉宽调制（zui小20цs可调）输出等。由于FM352-5是布尔处理器，所以只能对布尔、字节、字、双字等信号进行处理，而不能处理浮点信号。

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2 FM352-5工作方式 电  话：（同号）
FM352-5具有独立的处理能力，安装方式灵活，可以安装于S7-300 PLC*机架、分布式I/O ET200M中（可以是非西门子主站）、也可以独立安装。如图2所示：

图2 FM352-5的安装形式

独立安装时通过模块集成的输入、输出信号对受控设备进行操作并读出反馈状态，由于没有额外的通信接口而不能通过人机界面进行操作。安装于S7-300 *机架中，CPU与FM352-5数据交换过程如图3所示：

图3 CPU与FM352-5数据交换示意图

FM352-5模块通过集成的输入接口接收编码器信号和数字量输入信号，通过背板通信总线接收CPU发送的命令信号（图中为输出缓存，如果FM352-5独立安装，只能通过集成的接口接收输入信号），经过FPGA(现场可编程门阵列)处理后直接通过模块集成的输出点输出，运算数据也可以通过输入缓存作为状态信号反馈到CPU。CPU与FM352-5间的通信数据经过接口函数块的处理后进入CPU的用户数据区，FM352-5与CPU之间的数据交换也可以通过FM352-5的逻辑地址区直接通信。
普通CPU程序执行是以串行扫描的，FM352-5程序执行则是以并行扫描的，保证程序执行的快速性，由于程序从左到右并行执行，在不同程序行中对由同一信号产生的逻辑结果处理时，可能导致逻辑的先后次序错误，FM352-5使用连接器和多相时钟的技术使具有竞争条件的时序延迟，保证信号的正确性。连接器的使用规则如下：
 如果连接器的触点在它的输出线圈以前引用，那么触点的值将取决于上个扫描结果。
 如果连接器的触点在它的输出线圈以后引用，那么触点的值将取决于当前扫描结果。
连接的使用如图4所示：

图4 FM352-5连接的使用

连接器使用的方式相当于中间变量，使用梯形图编写的FM352-5程序存储于一个FB块中，所有的变量使用在FB块中定义的形参，连接器变量使用固定的形参格式
＃Conn.arrXcon，在图2程序段1的程序中，连接器＃Conn.arrXcon[8]和＃Conn.arrXcon[9] 的触点信号在输出线圈＃Conn.arrXcon[8]以前引用，所以它们的值将取自线圈上个扫描结果。在程序段4的程序中，连接器＃Conn.arrXcon[8]和＃Conn.arrXcon[9]的触点信号在它的输出线圈＃Conn.arrXcon[8]以后引用，所以它们的值将取自线圈当前扫描结果。如果在不同程序段相对于连接器使用具有保持功能的指令块如计数器、定时器、RS触发器、沿检测、位移寄存器等时（参考表8），模块通过多相时钟管理这些指令块正确的时序，例子程序如图5所示：

图5 保持功能块的多相定时

在程序段1中，连接器＃Conn.arrXcon[2] 的触点信号在它的输出线圈前引用，它的值将取自线圈上个扫描结果，所以RS触发器＃FF.ThirdFF被看作相序1，在程序段2中，RS触发器＃FF.MoreFFs[0] 相序为1，＃FF.MoreFFs[1] 相序为2，连接器线圈
＃Conn.arrXcon[2]在相序1后输出。在程序段3中，通过连接器触点＃Conn.arrXcon[2]将RS触发器＃FF.MoreFFs[2]连接到程序段2的相序1后，同样被看作为相序2，程序段3相当于程序段2的扩展部分，这样程序执行相序图（顺序）如图6所示：

图6 12相序定时和I/O时序图

从图4中可以看到，＃FF.MoreFFs[0]为相序1zui先执行，＃FF.MoreFFs[2]和＃FF.MoreFFs[1] 同为相序2被同时执行。每一个程序段中zui多可以串连11个（相序）具有保持功能的指令块，第十二个相序作为输出，如果利用连接器扩展，如图5中程序段2和程序段3中zui多只能连接11个指令块，否则编译时报错。利用12相序的处理方式也保证FM352-5并行处理的稳定性——程序的执行周期固定为1цs。

安装模块：

只需简单地将模块挂在安装导轨上，转动到位然后锁紧螺钉。 集成的背板总线： 背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。 模块采用机械编码，更换极为容易：更换模块时，必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构，可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。 现场证明可靠的连接：对于信号模块，可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。 TOP 连接：为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。

规定的安装深度：

所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内，并有前盖保护。因此，所有模块应有明确的安装深度。 无插槽规则:信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。若用户的自动化任务需要 8 个以上的 SM、FM 或 CP 模块插槽时，则可对 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）进行扩展：*控制器和3个扩展机架zui多可连接32个模块：总共可将 3 个扩展装置（EU）连接到*控制器（CC）。每个 CC/EU 可以连接八个模块。 通过接口模板连接：每个 CC / EU 都有自己的接口模块。在*控制器上它总是被插在 CPU 旁边的插槽中，并自动处理与扩展装置的通信。

通过 IM 365 扩展：

1 个扩展装置zui远扩展距离为 1 米；电源电压也通过扩展装置提供。 通过 IM 360/361 扩展：3 个扩展装置， CC 与 EU 之间以及 EU 与 EU 之间的zui远距离为 10m。 单独安装：对于单独的 CC/EU，也能够以更远的距离安装。两个相邻 CC/EU 或 EU/EU 之间的距离：长达 10m。 灵活的安装选项：CC/EU 既可以水平安装，也可以垂直安装。这样可以zui大限度满足空间要求。

S7-300 具有不同的通信接口：

连接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网总线系统的通信处理器。 用于点到点连接的通信处理器 多点接口 (MPI), 集成在 CPU 中；是一种经济有效的方案，可以同时连接编程器/PC、人机界面系统和其它的 SIMATIC S7/C7 自动化系统。

PROFIBUS DP进行过程通信

SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。通过带有 PROFIBUS DP 主站/从站接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

一个项目进行改造，在PROFIBUS网络的后面增加了几个站点，距离也非常近，符合PROFIBUS网络长度的限制，同时也符合网络的安装规范，接地也良好，施工完成后，从站出现不定期的掉站情况，故事将带您一起分析故障的原因。

• 标准型S7-300 CPU指的是不使用MMC卡的S7-300 PLC，也称为老式的S7- 300 CPU。除了CPU318- 2DP外，其它的老式CPU已不再出售。标准型S7-300含有内置的RAM装载存储器，并可以使用FEPROM卡来扩充装载存储器。另外，只有CPU 318-2DP可以使用RAM卡来扩充装载存储器。

  2.2.1      用于标准型S7-300 CPU的FEPROM卡

  标准型的S7-300CPU有内置的Load memory ，通过插入FEPROM(Flash FEPROM)卡扩展装载存储器，Flash FEPROM卡更重要的是作为程序备份。在没有后备电池时PLC掉电，在PLC上电后都会自动从FEPROM卡中拷贝程序到CPU的工作存储器中。CPU318的存储区与S7-400CPU 类似，工作存储器分为存储数据和存储程序两部分，分别存储指令代码和数据块。过程如图8－4所示：

   

  

  图8－4

   

  用于标准型S7-300 CPU的Flash EPROM 卡(FEPROM 卡)型号如下：

  16 KB   6ES7 951-0KD00-0AA0

  32 KB   6ES7 951-0KE00-0AA0

  64 KB   6ES7 951-0KF00-0AA0

  128 KB  6ES7 951-0KG00-0AA0

  256 KB  6ES7 951-1KH00-0AA0

  512 KB  6ES7 951-0KJ00-0AA0

  1 MB    6ES7 951-1KK00-0AA0

  2 MB    6ES7 951-1KL00-0AA0

  4 MB    6ES7 951-1KM00-0AA0

   

  

  注：以上产品的订货号会因为产品软硬件的升级略有调整，产品特性以产品名称为准。

  2.2.2      只用于CPU 318-2DP 的RAM卡

  128 KB  6ES7 951-0AG00-0AA0

  256 KB  6ES7 951-1AH00-0AA0

  512 KB  6ES7 951-1AJ00-0AA0

  1 MB    6ES7 951-1AK00-0AA0

  2 MB    6ES7 951-1AL00-0AA0

  注：以上产品的订货号会因为产品软硬件的升级略有调整，产品特性以产品名称为准。

  2.2.3      如何将程序写入FEPROM卡

  1. 在STEP中使用“PLC>Download User Program to Memory Card”菜单命令（如图8－2）。此时用户程序只能是整体写入FEPROM卡，而不能写入单个或部分程序块，同时，每次写入新的程序会清除原来存在卡中的程序，同时会清除内置RAM 区的内容。

  2. 在STEP中使用 “Copy RAM to ROM”指令（如图8－2），可以把工作存储器的内容拷贝到FEPROM卡中，同时会将FEPROM卡中原来的内容清除。这个指令用于保存PLC的当前运行值拷贝到PLC中，这样下次用MRES复位时，DB块的值就会复位为保存过的值。此方法也同样适用于MMC卡。

  3. 使用PG时可以在STEP中使用“File > S7-Memory Card > Open”打开存储卡再用      “PLC > Save to Memory Card”将数据写入FEPROM.此操作对于MMC卡同样有效。此方法也同样适用于MMC卡。

  2.2.4      如何删除FEPROM卡中的程序

  目前，删除FEPROM卡中的程序的公开方法只有一种，就是用PG和读卡器来删除卡中的内容，使用存储器复位是无法清空卡里的程序的。

  但下述方法同样可以删除FEPROM卡中的内容：

  1.      在STEP中使用“Download user program to memory card ”命令可以把程序直接下载到FEPROM中，每次用这个命令下载时，都会清除FEPROM卡中以前下载的程序。当下载的程序大于工作存储器或者大于FEPROM卡的容量时使用“Download user program to memory card”命令时会出现报警信息，下载过程仍然可以继续，但是下载完成后会出现错误信息，PLC故障灯亮，此时从CPU的模板信息“Module information”中可以看到FEPROM卡中内容为空，相当于删除了卡里的东西，之后可以重新在卡里下载新的程序。

  2.      在STEP中使用“Download user program to memory card”下载一个空的程序到卡中，即可清空卡中的内容。

  3.      通过在线删除工作存储器中的全部程序，再在STEP中执行“Copy RAM to ROM”命令可以将FEPROM卡中的内容全部删除。对于含有内置的EPROM的CPU时，也可就用此方法来删除EPROM中的内容。（仅适用于标准型S7-300 PLC）

  4.      当CPU的设置读写保护后，直接用下载的快捷键则下载到内置的RAM(load memory)中，此时加密信息可以通过复位删除或执行“Download user program to memory card”下载一个空的程序到卡中，此时可清除CPU中的密码。若CPU的设置读写保护后，执行“Download user program to memory card”下载加密程序到FEPROM卡，则无法清除该密码。

  5.      使用读卡器或PG来删除。当在卡中加密又丢失了密码的情况只能用这种方法来删除卡中的内容。

  2.2.5      关于FEPROM卡的其它信息

     对于标准型S7-300CPU,每次拔卡后上电或者插卡后上电，CPU都会要求执行复位，Stop 灯出现慢闪，需要用MRES复位（用MRES复位注意：拔卡和插卡均只可在掉电时进行）。对于S7-400CPU每次拔卡后上电或者插卡后上电CPU都不会要求执行复位，但在拔卡后，工作存储器的程序自动丢失，即使有后备电池也一样。

  2.3    带内置EPROM 的S7-300 CPU

       对带有集成EPROM的CPU模块，可以使用“Copy RAM to ROM”将程序复制到集成EPROM中，以确保在没有备用电池的情况下发生电源故障或存储器复位时数据不丢失。 CPU 312 IFM、 CPU 314 IFM和C7系列 带有内置的EPROM装载存储器，由于不太常用，这里不作重点描述。

• 多种通讯处理器用来连接AS-i接口、PROFIBUS 和工业以太网总线系统。

  通讯处理器用来连接点到点的通讯系统。

  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。

  ----用户可以方便的使用Step7软件进行通讯组态。

  ----CPU 支持下列通讯类型：

  过程通讯

  通过总线(AS-i或PROFIBUS)对I/O模块周期寻址(过程映象交换) 。

  数据通讯

  在自动控制系统之间或人机界面(HMI)和几个自动控制系统之间，数据通讯会周期地进行或被用户程序或功能块调用。

  通过PROFIBUS的过程通讯

  S7-300通过通讯处理器，或通过集成在CPU上的 PROFIBUS-DP接口连接到PROFIBUS-DP网络上。

  ----带有PROFIBUS-DP主站/从站接口的CPU可以使用户能够方便高效地进行组态。

  ----而且，用户通过PROFIBUS-DP分布式I/O就像处理集中的I/O一样，具有相同的组态、地址和编程。