PLC第2章S7-300PLC系統(tǒng)組成及內(nèi)部資源(改)修改至.ppt

第2章 S7-300PLC系統(tǒng)組成及內(nèi)部資源,2.1 S7-300PLC硬件系統(tǒng)組成,S7-300由多種模塊部件組成，包括導(dǎo)軌（Rack）、電源模塊（PS）、CPU模塊、接口模塊（IM）、輸入輸出模塊（SM）、功能模塊（FM）、通訊處理器模塊（CP）。各種模塊能以不同方式組合在一起，從而可使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活，滿足不同的應(yīng)用需求。,圖2-1 S7-300 PLC的基本組成,導(dǎo)軌,系統(tǒng)背版總線,導(dǎo)軌（機(jī)架）,S7-300模塊,電源模塊,后備電池,24V DC連接器,CPU工作模式選擇開關(guān),CPU模塊,CPU狀態(tài)及故障指示燈,MMC存儲(chǔ)卡,MPI 多點(diǎn)接口,信號(hào)模塊的前連接器,前門,信號(hào) 模塊,2.1.1 電源模塊,1. PS 30X系列電源模塊 有多種S7-300電源模塊可為可編程控制器各模塊供電，也可以向需要24V直流的傳感器/執(zhí)行器供電。 有4種：PS 305(2A輸出電流)、PS 307(2A)、 PS 307(5A)、 PS 307(10A)。（swtich power supply） PS305電源模塊是直流供電(輸入電壓可以是直流 24/48/72/96/110V)； PS307是交流供電(可以是交流120V/230V)。,PS 307電源模塊面板示意圖,PS 307（2A）電源模塊在非正常工作狀態(tài)下的反應(yīng),表2-1 電源模塊在非正常工作狀態(tài)下的反應(yīng),2. S7-300的電流消耗量和功率損耗 一個(gè)實(shí)際的S7-300 PLC系統(tǒng)，在確定所有的模塊后，要選擇合適的電源模塊。 所選定的電源模塊的輸出功率必須大于CPU模塊、所有I/O模塊、各種智能模塊的總消耗功率之和。最好留有30%的余量。,1、狀態(tài)和故障顯示 CPU上安裝有6個(gè)LED指示燈，顯示運(yùn)行狀態(tài)和故障。,2.1.2 CPU模塊,RS485,SF（紅色）：系統(tǒng)出錯(cuò)/故障指示燈。CPU硬件或軟件錯(cuò)誤時(shí) 亮。 BATF（紅色）：電池故障指示燈（只有CPU313和314配 備）。當(dāng)電池失效或未裝入時(shí)，指示燈亮。 DC5V（綠色）：5V電源指示燈。CPU內(nèi)部的5V電源正常時(shí) 亮。,FRCE（黃色）：強(qiáng)制作業(yè)有效指示燈。至少有一個(gè)I/O被 強(qiáng)制狀態(tài)時(shí)亮。 RUN（綠色）：運(yùn)行狀態(tài)指示燈。CPU處于“RUN”狀態(tài)時(shí) 亮；LED在“STARTUP”（重新啟動(dòng)）狀態(tài)以2Hz頻 率閃爍； 在“HOLD”（單步、斷點(diǎn)）狀態(tài)以0.5Hz 頻率閃爍。 （單步、斷點(diǎn)；譬如VC示例） STOP（黃色）：停止?fàn)顟B(tài)指示燈。CPU處于“STOP”或 “HOLD”或“STARTUP”狀態(tài)時(shí)亮；,BUS DF（BF）（紅色）：帶有DP接口的CPU總線出錯(cuò)時(shí)， 指示燈亮。 SF DP （紅色） ：帶有DP接口的CPU， DP接口硬件錯(cuò)誤時(shí) 指示燈亮。,2、SIMATIC微存儲(chǔ)卡（MMC） MMC是 Flash EPROM微存儲(chǔ)卡，作裝載存儲(chǔ)器用于在斷電時(shí)自動(dòng)保存用戶程序，它的讀寫直接在CPU內(nèi)進(jìn)行，不需要專用的編程器。但格式化時(shí)要用西門子的專用編程器。 由于CPU 31xC沒有安裝集成的裝載存儲(chǔ)器，在使用CPU時(shí)必須插入MMC。CPU與MMC是分開訂貨的。,3、CPU中的三大存儲(chǔ)器區(qū)域,工作存儲(chǔ)器,系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū),裝載存儲(chǔ)器 (保存在MMC中),CPU,具有RAM和ROM的優(yōu)點(diǎn),保存實(shí)時(shí)的讀寫數(shù)據(jù)，掉電失去數(shù)據(jù),I/O央像區(qū)，,根據(jù)控制要求編寫的應(yīng)用程序，可以由用戶修改。,系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)，需要進(jìn)行斷電保護(hù)（鋰電池），數(shù)據(jù)才能不丟失。,（1）裝載存儲(chǔ)區(qū) 有的CPU集成了RAM類型的裝載存儲(chǔ)器，另外用Flash EPROM類型的微型存儲(chǔ)卡（MMC）擴(kuò)展。斷電時(shí)自動(dòng)把集成的RAM類型的裝載存儲(chǔ)器內(nèi)容永久保存到微型存儲(chǔ)卡（MMC）中。 有的CPU沒有集成裝載存儲(chǔ)器，用SIMATIC微型存儲(chǔ)卡（MMC）作裝載存儲(chǔ)器。 用于保存用戶程序（不包括符號(hào)表和注釋，符號(hào)表和注釋保存在編程設(shè)備中）和系統(tǒng)數(shù)據(jù)（譬如用了多少模塊以及各模塊地址、模塊參數(shù)等），要運(yùn)行的用戶程序被復(fù)制到工作存儲(chǔ)器中。,（2）工作存儲(chǔ)區(qū)（高速RAM類型） 它用于運(yùn)行用戶程序。集成在CPU中，不能被擴(kuò)展。 工作存儲(chǔ)區(qū)還包括局域數(shù)據(jù)堆棧區(qū)，用于存放調(diào)用程序塊（FB、FC）時(shí)產(chǎn)生的臨時(shí)數(shù)據(jù)。 （3）系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)（RAM類型） 它包括： 位存儲(chǔ)區(qū)M、定時(shí)器T和計(jì)數(shù)器C。 I/O的過程映像區(qū)I、Q。 集成在CPU中，不能被擴(kuò)展。,注意：系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)含有一個(gè)較為特殊的存儲(chǔ)區(qū)叫外設(shè) I/O存儲(chǔ)區(qū)； 外設(shè)I/O存儲(chǔ)區(qū)直接通過背板總線訪問輸 入輸出模塊，不影響I/O映像區(qū)。 但不能以位為單位訪問，只能以字節(jié)、字、雙 字為單位訪問。 如果不通過I/O映像區(qū)，直接采樣輸入點(diǎn)狀態(tài)， 比如：,程序運(yùn)行到此時(shí)立即采樣 I/O點(diǎn)的狀態(tài)，MOVE指令為功能框式的傳送指令,訪問模擬量輸入輸出通道，一定要用這種方法。 例如：,與模擬量模塊組態(tài)地址對(duì)應(yīng)。 模擬口輸入格式的寫法，PIW 模擬口輸出格式的寫法，PQW,組態(tài) “Configuration”，簡(jiǎn)單的講，組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務(wù)的過程。與硬件生產(chǎn)相對(duì)照，組態(tài)與組裝類似。 譬如：如要組裝一臺(tái)電腦，事先提供了各種型號(hào)的主板、機(jī)箱、電源、CPU、顯示器、硬盤、光驅(qū)等，我們的工作就是用這些部件拼湊成自己需要的電腦。當(dāng)然軟件中的組態(tài)要比硬件的組裝有更大的發(fā)揮空間，因?yàn)樗话阋扔布械摹安考备?，而且每個(gè) “部件” 都很靈活，因?yàn)檐洸考加袃?nèi)部屬性，通過改變屬性可以改變其規(guī)格（如大小、性狀、顏色等）。,4、CPU的運(yùn)行模式及模式選擇開關(guān) CPU有四種運(yùn)行模式： STOP模式：CPU模塊通電后自動(dòng)進(jìn)入STOP模式，在該模式不執(zhí)行用戶程序，可以通過編程軟件讀出和修改用戶程序。 STARTUP模式：可以用模式選擇開關(guān)或編程軟件啟動(dòng)，CPU此時(shí)進(jìn)入啟動(dòng)模式，啟動(dòng)模式過后自動(dòng)進(jìn)入RUN模式。 RUN模式：執(zhí)行用戶程序，刷新輸入和輸出，處理中斷和故障信息服務(wù)。 HOLD模式：在STARTUP和RUN模式執(zhí)行程序時(shí)遇到調(diào)試用的斷點(diǎn)，用戶程序的執(zhí)行被掛起（暫停），定時(shí)器被凍結(jié)。,運(yùn)行模式選擇開關(guān),復(fù)位存儲(chǔ)器操作： 通電后從STOP 位置扳到MRES 位置，“STOP” LED 熄滅1s，亮1s，再熄滅1s 后保持亮后。 放開開關(guān)，使它自動(dòng)回到STOP位置，然后又扳回到MRES，“STOP”LED 以2Hz 的頻率至少閃動(dòng)3s，表示正在執(zhí)行復(fù)位，最后“STOP”LED 一直亮，表示復(fù)位完成。 然后松手，使開關(guān)自動(dòng)回到STOP位置。,5、CPU 中的寄存器 1累加器（ACCUx） 累加器用于處理字節(jié)、字或雙字的寄存器。 S7-300 有兩個(gè)32 位累加器（ACCU1 和ACCU2）。 處理8位或16位的數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)據(jù)放在累加器的低端（右對(duì)齊）。,2狀態(tài)字寄存器（16 位）, 首次檢查位：如果/FC 位的信號(hào)狀態(tài)為“0”，則表示掃描到一條梯形圖網(wǎng)絡(luò)的開始， 掃描到一條梯形圖網(wǎng)絡(luò)的中間時(shí)該位為1，掃描到一條是以輸出指令（置位線圈、復(fù)位線圈、輸出線圈）等梯形圖網(wǎng)絡(luò)的結(jié)束指令時(shí)，該位清0。,/FC 位為0,/FC 位為1,/FC 位為1,/FC 位為0, 狀態(tài)位（STA）：執(zhí)行位邏輯指令時(shí)，用于保存對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)。 比如下圖當(dāng)調(diào)用I0.0時(shí)，I0.0的狀態(tài)保存在STA中，當(dāng)調(diào)用M0.0時(shí)，M0.0的狀態(tài)會(huì)保存在STA中。, 邏輯運(yùn)算結(jié)果位（RLO）：用來存儲(chǔ)執(zhí)行位邏輯指令 或比較指令的結(jié)果。結(jié)果為1表示能流通過。 比如下圖的I0.0的狀態(tài)既保存在STA中，又保存在RLO中，當(dāng)調(diào)用M0.0時(shí)，M0.0的狀態(tài)保存至STA中，RLO的狀態(tài)與STA的狀態(tài)相與，結(jié)果又存回RLO位中。,若I0.0為1，則RLO為1,若I0.0和M0.0都為1，則RLO為1, 或位（OR）：在先邏輯與，后邏輯或的運(yùn)算中，OR位暫時(shí)保存前面的邏輯與的運(yùn)算結(jié)果，以便進(jìn)行后面的邏輯或運(yùn)算。 執(zhí)行其它指令時(shí)OR位被復(fù)位。,先把與結(jié)果存在OR中, 溢出位（OV）：該位為1表示算術(shù)指令執(zhí)行結(jié)果超出了允許的正、負(fù)范圍。, 溢出狀態(tài)保持位（OS）：一旦算數(shù)運(yùn)算指令執(zhí)行后有溢出，OV位置1時(shí)，OS位也同時(shí)被置1，即使執(zhí)行后面的算數(shù)運(yùn)算指令無溢出，OV被清0時(shí)，OS仍保持上一次溢出的狀態(tài)1，用于表明前面的指令執(zhí)行過程中是否出現(xiàn)過溢出。 如果執(zhí)行了JOS（OS=1時(shí)跳轉(zhuǎn)）的指令（即對(duì)溢出錯(cuò)誤進(jìn)行了相應(yīng)的處理），OS位被復(fù)位。,條件碼1（CC1）和條件碼0（CC0） ：綜合起來用于表示算術(shù)運(yùn)算結(jié)果、比較指令的執(zhí)行結(jié)果或移位指令的移出位狀態(tài)。,執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算指令后的CC1和CC0：,比如：前面浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的結(jié)果已超出浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍，此結(jié)果又要參與本次浮點(diǎn)運(yùn)算，就會(huì)出現(xiàn)非法的浮點(diǎn)數(shù)。,執(zhí)行比較、移位和循環(huán)移位、邏輯指令后的CC1和CC0：,二進(jìn)制結(jié)果位（BR） ：在梯形圖的方塊指令中，BR位與ENO位有對(duì)應(yīng)關(guān)系，用于表明方塊指令是否被正確執(zhí)行。 比如下圖如果加法指令結(jié)果溢出，BR位為0，ENO位也為0； 如果加法指令被正確執(zhí)行，BR位為1，ENO位也為1 。,6、介紹幾種典型CPU模塊 （1）CPU 313：沒有集成的數(shù)字量和模擬量的輸入和輸出，另外選擇輸入輸出模塊。 CPU313，其裝載存儲(chǔ)器為內(nèi)置20 KB的RAM，可用存儲(chǔ)卡擴(kuò)充裝載存儲(chǔ)器，最大容量為256KB。 內(nèi)置12 KB的RAM作為工作存儲(chǔ)器。 指令最快執(zhí)行速度為600 ns/位操作。 最大擴(kuò)展128點(diǎn)數(shù)字量和32路模擬量。 定時(shí)器T0T127，計(jì)數(shù)器C0C63,（2）CPU315：沒有集成的數(shù)字量和模擬量的輸入和輸出，另外選擇輸入輸出模塊。 內(nèi)置80 KB的裝載存儲(chǔ)器(RAM類型)，可用存儲(chǔ)卡擴(kuò)充裝載存儲(chǔ)器，最大容量為512 KB。 內(nèi)置48 KB的工作存儲(chǔ)器。 指令執(zhí)行速度最快為300 ns/位操作。 最大可擴(kuò)展1024點(diǎn)數(shù)字量或128個(gè)模擬量通道。 定時(shí)器T0T127，計(jì)數(shù)器C0C63,（3）CPU315-2DP：沒有集成的數(shù)字量和模擬量的輸入和輸出，另外選擇輸入輸出模塊。 內(nèi)置96KB的裝載存儲(chǔ)器(RAM類型)，可用存儲(chǔ)卡擴(kuò)充裝載存儲(chǔ)器，最大容量為512 KB。 內(nèi)置64 KB的工作存儲(chǔ)器。 指令執(zhí)行速度最快為300 ns/位操作。 最大可擴(kuò)展2048點(diǎn)數(shù)字量或256個(gè)模擬量通道。 定時(shí)器T0T127，計(jì)數(shù)器C0C63 CPU315-2DP具有PROFIBUS-DP主/從接口。,2.1.3 SM模塊,信號(hào)模塊（SM）也叫輸入/輸出模塊，分為數(shù)字量模塊、模擬量模塊和特殊模塊（仿真模塊）。,1.數(shù)字量模塊 S7-300有多種型號(hào)的數(shù)字量I/O模塊供選擇。 （1）數(shù)字量輸入模塊SM321 數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸入方式。 數(shù)字量輸入模塊SM321有四種型號(hào)模塊可供選擇，即直流16點(diǎn)輸入、直流32點(diǎn)輸入、交流16點(diǎn)輸入、交流8點(diǎn)輸入模塊。 模塊的每個(gè)輸入點(diǎn)有一個(gè)綠色發(fā)光二極管顯示輸入狀態(tài)，輸入開關(guān)閉合即有輸入電壓時(shí)，二極管點(diǎn)亮。,32點(diǎn)直流輸入模塊內(nèi)部電路,16點(diǎn)交流輸入模塊內(nèi)部電路,（2）數(shù)字量輸出模塊SM322 按負(fù)載回路使用的電源不同，它可分為直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊。 按輸出開關(guān)器件的種類不同，它又可分為晶體管輸出方式、可控硅輸出方式和繼電器觸點(diǎn)輸出方式。 數(shù)字量輸出模塊SM322有多種型號(hào)輸出模塊可供選擇，常用模塊的有8點(diǎn)晶體管輸出、16點(diǎn)晶體管輸出、32點(diǎn)晶體管輸出、8點(diǎn)可控硅輸出、16點(diǎn)可控硅輸出、 32點(diǎn)可控硅輸出、8點(diǎn)繼電器輸出和16點(diǎn)繼電器輸出。,32點(diǎn)數(shù)字量晶體管輸出模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖,1）.直流數(shù)字量輸出模塊(DO),32點(diǎn)數(shù)字量晶閘管輸出模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖,2）.交流數(shù)字量輸出模塊(DO),過載時(shí)電子式熔斷器斷開故障指示燈SF亮,過載時(shí)電子式熔斷器斷開故障指示燈SF亮,阻容電路濾除高次諧波,16點(diǎn)數(shù)字量繼電器輸出模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖,3）.交直流數(shù)字量輸出模塊(DO),（3）數(shù)字量輸入輸出模塊SM323 SM323模塊有兩種類型，一種是8點(diǎn)輸入/8點(diǎn)輸出，另一種是16點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出。,SM323 DI 16/DO 1624 VDC/0.5A 內(nèi)部電路及外部端子接線圖,（1）模擬量輸入模塊SM331 模擬量輸入模塊SM331目前有三種規(guī)格型號(hào)，即8AIl2位模塊、2AIl2位模塊和8AIl6位模塊。,2.模擬量模塊,（2）模擬量輸出模塊SM332 模擬量輸出模塊SM332目前有三種規(guī)格型號(hào)，即4AOl2位模塊、2AO12位模塊和4AOl6位模塊。,（3）模擬量輸入/輸出模塊SM334 模擬量I/O模塊SM334有兩種規(guī)格。 一種是有4模入/2模出的模擬量模塊，其輸入、輸出精度為8位。 另一種也是有4模入/2模出的模擬量模塊，其輸入、輸出精度為12位。,仿真模塊SM374可以仿真16點(diǎn)輸入、16點(diǎn)輸出或8點(diǎn)輸入和8點(diǎn)輸出的數(shù)字量模塊。 用螺絲刀改變面板中間開關(guān)的位置，即可仿真所需的數(shù)字量模塊。 SM374面板上有16個(gè)開關(guān)，用于輸入狀態(tài)的設(shè)置，還有16個(gè)綠色LED，用于指示I/O狀態(tài)。,3.特殊模塊,2.1.4 FM模塊,功能模塊主要用于對(duì)實(shí)時(shí)性和存儲(chǔ)容量要求高的控制任務(wù)。 例如高速計(jì)數(shù)器模塊FM 350-1 是單通道高速計(jì)數(shù)器模塊，可以檢測(cè)最高達(dá)500kHz 的脈沖。 例如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制模塊FM353 。 例如閉環(huán)控制模塊FM 355 有4 個(gè)閉環(huán)控制通道，有自優(yōu)化溫度控制算法和PID 算法。,2.1.5 CP模塊,通訊處理模塊，用于PLC之間，PLC與計(jì)算機(jī)之間，PLC與其它智能設(shè)備之間的通訊，減輕CPU處理通訊的負(fù)擔(dān)。 比如：CP 342-5是PROFIBUS-DP通訊處理器，用于把S7-300和PROFIBUS-DP相連接，再與ET200M配合，組成分布式I/O系統(tǒng)。,2.1.6 接口模塊（IM）,有的CPU（比如CPU312、CPU313等）只能使用一個(gè)機(jī)架，不能擴(kuò)展機(jī)架。 這個(gè)機(jī)架除電源、CPU、IM模塊外最多只能再安裝8個(gè)擴(kuò)展模塊（包括信號(hào)、功能、通信模塊）。 有的CPU（比如CPU314、CPU315等）處主機(jī)架外，最多還可以另外擴(kuò)展3個(gè)機(jī)架。一共可以安裝32個(gè)擴(kuò)展模塊（包括信號(hào)、功能、通信模塊）。 要擴(kuò)展機(jī)架時(shí)就要用到IM模塊。,1.雙機(jī)架接口模塊IM365 IM365發(fā)送模塊 IM365接收模塊。,發(fā)送模塊,接收模塊,長(zhǎng)度1m的368電纜,發(fā)送模塊安裝在主機(jī)架； 接收模塊安裝在擴(kuò)展機(jī)架。 擴(kuò)展機(jī)架背板總線5V電源 由主機(jī)架的CPU提供。,2.多機(jī)架接口模塊 IM360:用于發(fā)送數(shù)據(jù) IM361:用于接收數(shù)據(jù),IM360,IM361,IM360,