2.4 硬件配置與組態

2.4.1 STEP 7硬件配置介紹

1.組態

組態是制作自動化項目不可缺少的一個環節，它是在STEP 7軟件窗口中對機架、模塊、分布式I/O（DP）機架以及接口子模塊等進行排列。使用組態表表示機架，就像實際的機架一樣，可在其中插入特定數目的模塊。

在組態表中，STEP 7自動給每個模塊分配一個地址。如果站中的CPU可自由尋址（意思是可為模塊的每個通道自由分配一個地址，而與其插槽無關），就可隨意改變站中模塊的地址。

在實際操作中，可將組態任意多次復制給其他STEP 7項目，并進行必要的修改，然后將其下載到一個或多個現有的設備中去。在可編程序控制器啟動時，CPU將比較STEP 7中創建的預置組態與設備的實際組態，從而可立即識別出它們之間的任何差異，并進行。

2.分配參數

分配參數即為本地組態中和網絡中的可編程模塊設置屬性。例如，CPU是一個可編程模塊。其監視狗時間是可設置的一個參數。對主站系統（PROFIBUS）的總線參數、主站與從站參數等進行設置或對組件之間的數據交換進行設置。

參數將下載給CPU并由CPU在啟動期間傳送給各自的模塊。可方便地對模塊進行替換，因為在啟動期間，自動將使用STEP 7所設置的參數下載給新的模塊。

3.硬件組態

S7系列PLC和模塊的屬性均可預先設置為默認值，這樣，在許多情況下，都不需要對其進行組態。而在下列情況下，組態是必需的：

1）如果希望改變模塊的默認參數（例如啟用模塊的硬件中斷）；

2）如果希望組態通信連接；

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

4）對于具有多個CPU（多值計算）或擴展機架的S7-400站；

5）對于容錯（H）型可編程控制系統。

4.S7-300硬件組態實例

圖2-33所示為S7-300典型的硬件示意圖。使用編程設備（PG）對S7-300 PLC編程，并使用PG電纜將PG和CPU互連在一起。如要對帶有PROFINET接口的CPU進行調試或編程，還要使用以太網電纜將PG和CPU的PROFINET連接器互連在一起。多個S7-300 CPU通過PROFIBUS電纜彼此之間通信及與其他SIMATIC S7 PLC通信。

圖2-33 S7-300典型的硬件示意圖

1—電源（PS）模塊 2—CPU（圖中的實例顯示了一個帶有集成I/O的CPU31xC） 3—信號模塊（SM） 4—PROFIBUS總線電纜5—連接編程設備（PG）的電纜

圖2-34所示為S7-300典型的硬件組態示意。

以下是具體的硬件組態步驟：

1）用鼠標左鍵雙擊Windows桌面上的SIMATIC管理器圖標，打開STEP 7軟件，默認自動啟動向導，如圖2-35所示。如果向導沒有啟動，可以選擇菜單“文件”下的“新建項目向導”。單擊“預覽”，可以看到將要建立的項目結構的視圖。

2）用鼠標左鍵單擊“下一個”按鈕，進入選擇CPU的界面，如圖2-36所示，在此可以選擇跟用戶硬件相對應的CPU類型。在本案例中，選擇CPU313-2 DP，MPI地址默認為2，當然MPI地址也可以更改為“2”以上的其他值，注意該值只是為了使CPU與編程設備PC之間進行通信，因此必須設置地址。

3）用鼠標左鍵單擊“下一個”按鈕，進入用戶程序選擇界面，如圖2-37所示。用戶程序必須選擇OB1，可以選擇指令表STL、梯形圖LAD或功能塊圖FBD任何一種合適的編程語言。

圖2-34 S7-300典型硬件組態示意

圖2-35 STEP 7向導

圖2-36 選擇CPU類型

圖2-37 用戶程序選擇

4）用鼠標左鍵單擊“下一個”按鈕，進入項目名稱命名界面，如圖2-38所示。在項目名稱中可以輸入用戶想要設置的名稱，在此輸入“硬件配置1”，最后單擊“完成”按鈕，系統將按照剛才的設置生成項目，如圖2-39所示。

圖2-38 項目名稱命名

圖2-39 自動生成項目

5）在圖2-39中，用鼠標左鍵雙擊“硬件”，彈出配置的畫面，如圖2-40所示。其中機架（UR）已經自動配置，如果沒有沒有機架，可以依次選擇硬件目錄中的“SIMATIC300”→“RACK-300”雙擊，并將其“拖”至機架位置區，默認的機架為（0）UR。

在機架UR的第一格中，放入的是電源PS，也可以不選擇；本案例選擇的CPU313C-2DP放在第2格，包含了內置DP口、DI16/DO16和計數模塊；第3格為了擴展機架而設計的，如不擴展機架，置空即可。從第4格開始即為SM模塊，如本案例中的AI和AO等，單擊“SM-300”將會出現模擬量模塊、數字量模塊和其他信號模塊，根據型號將其放入到適當的槽號中，如果選中某個模塊，并且這個模塊和相應的槽號對應，也就是說可以插入這個槽號，那么這個槽號將顯示“綠色”，下面與機架相對應的信息表也會顯示為“綠色”，如圖2-41所示。

圖2-40 插入SM模塊一

6）操作完畢之后，可以通過菜單命令進行保存和編譯，同時會在管理畫面的“塊”文件夾中出現的符號。

7）至于PROFIBUS主站與從站的設置可以參考本書相關章節。

2.4.2 模塊的尋址

1.模塊的插槽特定尋址

如果組態數據尚未載入CPU中，使用插槽特定尋址，即每個插槽號被分配一個模塊起始地址。根據模塊的類型，它可以是數字量地址，也可以是模擬量地址。圖2-42所示為一個安裝在四個機架上的S7-300裝配，以及帶有各自模塊的可選插槽。起始地址I/O模塊的輸入和輸出地址從相同的模塊起始地址開始。

（1）中央機架CR和擴展機架ER

S7-300 PLC由一個中央單元（CU）和一個或多個擴展模塊組成。包含CPU的機架是中央單元（CU），配有模塊并連接到CU的機架形成了系統的擴展模塊（EM）。

（2）擴展模塊（EM）的使用

如果對于用戶的工程應用，CU如果已經用完了所有插槽，則可以使用EM。使用EM時，除額外的機架和接口模塊（IM）之外，可能還需要更多的電源模塊。使用接口模塊時，必須確保與其他機架相兼容。

需要說明的是，在CPU 31xC系統上，不能將任何模塊插入機架3插槽11中。該地址范圍為集成I/O保留。

圖2-41 插入SM模塊二

2.模塊的用戶指定尋址

用戶指定尋址的含義是可以將所選的一個地址分配給任何一個模塊（SM/FM/CP）。地址將在STEP 7中進行分配。在STEP 7中，用戶可指定形成模塊的所有其他地址的基礎的模塊起始地址。

用戶指定尋址的優點是優化可用地址空間，使模塊之間不存在“地址間隙”；同時在標準的軟件組態中，用戶可以定義獨立于相關S7-300/400組態的地址。

3.S7-400模塊地址舉例

S7-400的信號模塊地址是在STEP 7中自動生成的。用戶可以修改。S7-400的模擬量模塊起始地址從512開始，同類模塊的地址按順序連續排列，見表2-8。

圖2-42 S7-300的插槽及相應的模塊起始地址

表2-8 模塊地址舉例

2.4.3 S7系列PLC硬件更新

硬件顯示黃色問號，表示當前版本的STEP 7不支持該硬件，需要進行硬件更新，如果硬件更至最新后仍未解決，可能需要升級STEP 7軟件，具體參見西門子公司硬件的供貨發布說明。

圖2-43所示為HW Config配置硬件中的選項“安裝HW更新”，圖2-44所示為安裝硬件升級版，圖2-45所示為安裝步驟。用戶可以選擇在線更新，也可以選擇從磁盤中復制。一旦它自動從網上或磁盤下載硬件最新版本，等下載完之后，然后會提示選擇“全選（Select All）”，用鼠標左鍵單擊“安裝（Install）”，它會提示關閉S7軟件，點擊確定后自動安裝下載的硬件最新版本，等安裝完后重新啟動S7即可。

圖2-43 安裝HW更新選項

圖2-44 安裝硬件升級版

圖2-45 安裝步驟