如何配置硬件组态：CPU和数字量输入点的设置

1.硬件组态工具HW Config

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，例如生成网络和网络中的各个站；生成PLC的机架，在机架中插入模块，以及设置各站点或模块的参数，即给参数赋值。

硬件组态确定了PLC输入/输出变量的地址，为设计用户程序打下了基础。

选中SIMATIC管理器左边的站对象，双击右边窗口的“硬件”图标（见图2-18），打开硬件组态工具HW Config（见图2-20）。

图2-20 硬件组态窗口

刚打开HW Config时，左上方的硬件组态窗口中只有“新建项目”向导自动生成的机架，和2号槽中的CPU模块。右边是硬件目录窗口，可以用工具栏上的目录按钮打开或关闭它。选中硬件目录中的某个硬件对象，硬件目录下面的小窗口是它的订货号和简要的信息。

S7-300的电源模块必须放在1号槽，2号槽是CPU模块，3号槽是接口模块，4～11号槽放置其他模块。如果只有一个机架，3号槽空着，但是实际的CPU模块和4号槽的模块紧挨着。

单击项目窗口中“SIMATIC 300”文件夹左边的，打开该文件夹，其中的CP是通信处理器，FM是功能模块，IM是接口模块，PS是电源模块，RACK是机架，SM是信号模块。单击某文件夹左边的，将关闭该文件夹。

2.放置硬件对象的方法

组态时用组态表来表示机架或导轨，可以用鼠标将右边硬件目录窗口中的模块放置到组态表的某一行，就好像将真正的模块插入机架的某个槽位一样。

（1）用“拖放”的方法放置硬件对象

用鼠标打开硬件目录中的文件夹“\SIMATIC 300\PS-300”，单击其中的电源模块“PS 3075A”，该模块被选中，其背景变为深色（见图2-20）。此时硬件组态窗口的机架中允许放置该模块的1号槽变为绿色，其他插槽为灰色。用鼠标左键按住该模块不放，移动鼠标，将选中的模块“拖”到机架的1号槽。

光标没有移动到允许放置该模块的插槽时，其形状为（禁止放置）。拖到1号槽时，光标的形状变为，表示允许放置。此时松开鼠标左键，电源模块被放置到1号槽。

（2）用双击的方法放置硬件对象

放置模块还有另一个简便的方法，首先用鼠标左键单击机架中需要放置模块的插槽，使它的背景色变为深色。用鼠标左键双击硬件目录中允许放置在该插槽的模块，该模块便出现在选中的插槽，同时自动选中下一个槽。

3.放置信号模块

打开文件夹“\SIMATIC 300\SM-300”，其中的DI、DO分别是数字量输入模块和数字量输出模块，AI、AO分别是模拟量输入模块和模拟量输出模块。

用上述的方法，将16点的DI模块和8点的DO模块分别放置在4号槽和5号槽。

硬件信息显示窗口显示S7-300站点中各模块的详细信息，例如模块的订货号、I/O模块的字节地址和注释等。图2-20中CPU的固件版本号为V2.0，MPI站地址为2，“DP”行的2047是CPU集成的PROFIBUS-DP接口的诊断地址。

S7-300的数字量（或称开关量）地址由地址标识符、地址的字节部分和位部分组成，一个字节由0～7这8位组成。地址标识符I表示输入，Q表示输出，M表示位存储器。例如I1.2是一个数字量输入点的地址，小数点前面的1是地址的字节部分，小数点后面的2表示这个输入点是1号字节中的第2位。数字量输入点I2.0～I2.7组成了输入字节IB2。

S7-300的信号模块的字节地址与模块所在的机架号和插槽号有关。从0号字节开始，在组态时STEP 7自动地为每个数字量信号模块保留4B（4个字节）的地址，相当于32个数字量I/O点。分配给4号槽的DI模块的地址为IB0和IB1（见图2-20），分配给5号槽的DO模块的地址为QB4。

模拟量模块以通道为单位，一个通道占用一个字或两个字节的地址。S7-300的模拟量模块的地址范围为IB256～767。一个模拟量模块最多8个通道，S7-300给每个模拟量模块自动分配16B（8个字）的地址。如果4号槽放置的是模拟量模块，其地址从256号字节开始。图2-20中6号槽的AI模块的起始地址为288（256+2×16），7号槽的AO模块的起始地址为304（256+3×16）。

图2-21 信号模块的地址

模块内各I/O点的位地址与信号线接在模块上的哪一个端子有关。图2-21是一块32点数字量I/O模块，其起始字节地址为X，每个字节由8个I/O点组成。图中标出了各I/O点字节的位置和字节内各点的端子位置。信号模块内部的地址分配可查阅有关的手册。

4.设置DI模块的参数

双击4号槽的16点DI模块，打开它的属性对话框（见图2-22），“常规”选项卡是模块的基本信息。单击“地址”选项卡中的“系统默认”复选框，其中的“√”消失，“开始”文本框的背景由灰色变为白色，可以用它修改模块的起始地址。建议采用STEP 7自动分配的模块地址，不要修改它们，但是在编程时必须使用组态时分配的地址。

在“输入”选项卡（见图2-22的右图），用鼠标单击复选框，可以设置是否启用诊断中断和硬件中断。复选框内出现“√”表示允许产生中断。低档的DI模块的属性对话框没有“输入”选项卡。

图2-22 数字量输入模块的参数设置

选中了“硬件中断”复选框后，可以用“硬件中断触发器”区的复选框，设置上升沿中断、下降沿中断，或上升沿和下降沿均产生中断。出现硬件中断时，CPU的操作系统将调用硬件中断组织块OB40。

在“诊断”区，可以分组设置是否有断线诊断功能，以及是否诊断传感器电源丢失。如果激活了诊断中断，上述故障事件发生时，CPU将调用诊断中断组织块OB82。

机械触点接通和断开时，由于触点的抖动，实际的波形如图2-23所示。这样的波形可能会影响程序的正常执行，例如扳动一次开关，使计数器多次计数。可以用输入延迟来滤除图中的窄脉冲。单击“输入延迟”下拉式列表框，在弹出的菜单中选择以ms为单位的整个模块的输入延迟时间。输入延迟越大，滤波的效果越好。

单击选项卡中的“帮助”按钮或按计算机的<F1>键，可以打开该选项卡的在线帮助文件。

图2-23 波形图(www.xing528.com)

5.设置DO模块的参数

双击5号槽的8点DO模块，打开它的属性对话框。选中“输出”选项卡的“诊断中断”复选框（见图2-24），可以在“诊断”区逐点设置是否有断线、丢失负载电压L+、对M点短路和对L+点短路的诊断功能。低档的DO模块的属性对话框没有“输出”选项卡。

图2-24 数字量输出模块的参数设置

“对CPU STOP模式的响应”选择框用来选择CPU进入STOP模式时，模块各输出点的处理方式。如果选中“保持前一个有效的值”，进入STOP模式后，模块将保持最后的输出值。

如果选中“替换值”，CPU进入STOP模式后，可以使各输出点分别输出“0”或“1”。在对话框下面的“替换值”区的“替换值‘1’”所在的行，为每个输出点设置替换值。多选框内出现“√”表示CPU进入STOP后该点为1，反之为0。

6.设置AI模块的参数

双击HW Config的机架中订货号为6ES7-331-7KF02-0AB0的8通道12位模拟量输入模块，模块的参数主要在“输入”选项卡（见图2-25）中设置。

图2-25 模拟量输入模块的参数设置

（1）测量范围的选择

图2-25中每两个通道为一组，可以选择每一通道组的量程。单击“测量型号”输入框，在弹出的菜单中选择测量的种类，测量种类符号的意义见表2-2。

表2-2 模拟量输入模块测量种类的符号

单击“测量范围”输入框，在弹出的菜单中选择量程，图中第一组的测量范围为4～20mA。测量范围输入框下面的“[C]”表示0号和1号通道对应的量程卡的位置应设置为“C”（见图2-25），即量程卡上的“C”旁边的三角形箭头应对准AI模块上的箭头。组态好测量范围后，应保证量程卡的位置与组态时要求的位置一致。

如果未使用某一组的通道，应选择测量种类中的“取消激活”，禁止使用该通道组，以减小模块的扫描时间。

（2）模块测量精度与转换时间的设置

SM 331系列AI模块采用积分式A/D转换器，积分时间与干扰抑制频率互为倒数。积分时间、干扰抑制频率、转换精度和基本转换时间的关系如表2-3所示。积分时间越长，精度越高，快速性越差。积分时间为20ms时，对50Hz的干扰噪声有很强的抑制作用。为了抑制工频信号对模拟量信号的干扰，一般选择积分时间为20ms。

单击图2-25最右边的“积分时间”所在的方框，用弹出的菜单选择按积分时间或按干扰抑制频率来设置参数。单击各组的积分时间文本框，用弹出的菜单选择需要的参数。

表2-3 6ES7331模拟量输入模块的参数

（3）模块诊断与中断功能的设置

可以设置是否允许诊断中断，用多选框设置各组是否有组诊断功能和断线检查功能。模拟量输入模块在出现下列故障时发出诊断消息：外部辅助电源故障、组态/参数设置出错、共模错误、断线、下溢出和上溢出。

如果选择了模拟值超出限制值的硬件中断，“上限”和“下限”输入框的背景变为白色，可以设置产生超限中断的上限值和下限值。

7.设置AO模块的参数

如果设置了启用“诊断中断”（见图2-26），模拟量输出模块无外部负载电压、有组态/编程错误、对M点短路或断线时，将发出诊断消息，触发诊断中断，CPU将调用OB 82。

图2-26 模拟量输出模块的参数设置

输出类型可选取消激活、电压输出或电流输出。选定输出类型后，再选择输出信号的量程（输出范围）。

CPU进入STOP模式时，可以选择不输出电流电压（0CV）、保持最后的输出值（KLV）和采用替换值（SV）。选择SV后，应设置替换值的大小。

8.编译和保存组态信息

组态结束后，单击工具栏上的按钮（编译并保存）。编译成功后，选中SIMATIC管理器左边窗口最下面的“块”，右边窗口可以看到编译后生成的保存硬件组态信息和网络组态信息的“系统数据”图标。单击SIMATIC管理器工具栏的下载按钮，可以将它下载到CPU，也可以在HW Config中将硬件组态信息下载到CPU。

9.硬件组态练习

用新建项目向导生成一个项目，选用S7-400的CPU。

打开HW Config，将电源模块和信号模块插入机架。设置DI模块、DO模块、AI模块和AO模块的参数。