SLC的硬件西門子s授課拿來大家共享

1、S7-300PLC,的硬件,劉美俊,SIEMENS,公司在,20,世紀末推出的,SIMATIC,S7-300,系列,PLC,性價比高，電磁兼容性強，抗震動沖擊性強，使其具,有非常好的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性，廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工,交通運輸、輕工、電力、汽車、通用機械、專用機床、制造,業(yè)、食品加工、包裝機械、紡織機械、智能建筑等各個領(lǐng)域,S7-300,是模塊化,PLC,系統(tǒng)，能滿足中等性能控制系統(tǒng)的要,求。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同的系統(tǒng),S7-300,具有強大的通信功能，通過,STEP-7,編程軟件的用戶,界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。此外,S7-300,PLC,還

2、具有多種不同的通信接口，通過多種通信處理,器來連接,AS-I,總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng),1,負載電源,選項,2,后備電池,CPU 313,以上,3. 24V DC,連接,4,模式開關(guān),5,狀態(tài)和故障指示燈,6,存儲器卡,CPU 313,以上,7. MPI,多點接口,8,前連接,器,9,前蓋,S7-300 PLC,由以下幾部分組成,1,中央處理單元,CPU,各種,CPU,有不同的性能，例如有的,CPU,集成有數(shù)字,量和模擬量輸入,輸出點，有的,CPU,集成有,PROFIBUS-DP,等通信接口,CPU,前面板上有狀態(tài)故,障指示燈、模式開關(guān),24V,電源端子、電池盒與存儲,器模塊盒,有的,CP

3、U,沒有,2,負載電源模塊,PS,負載電源模塊用于將,AC220V,電源轉(zhuǎn)換為,DC24V,電,源，供,CPU,和,I/0,模塊使用。額定輸出電流有,2A,5A,和,l0A,三種，過載時模塊上的,LED,閃爍,3,信號模塊,SM,信號模塊是數(shù)字量輸入,輸出模塊和模擬量輸入輸出,輸,出模塊的總稱，它們使不同的過程信號電壓或電流與,PLC,內(nèi)部的信號電平匹配。信號模塊主要有數(shù)字量輸入,模塊,SM321,和數(shù)字量輸出模塊,SM322,模擬量輸入模塊,SM331,和模擬量輸出模塊,SM332,模擬量輸入模塊可以,輸入熱電阻、熱電偶,DC420mA,和,DC010V,等多種不,同類型和不同量程的模擬信號

4、。每個模塊上有一個背板,總線連接器，現(xiàn)場的過程信號連接到前連接器的端子上,數(shù)字量輸入,輸出模塊,4,功能模塊,FM,功能模塊主要用于對實時性和存儲容量要求高的控制,任務(wù)，例如計數(shù)器模塊、快速,慢速進給驅(qū)動位置控制模,塊、電子凸輪控制器模塊、步進電動機定位模塊、伺服電,動機定位模塊、定位和連續(xù)路徑控制模塊、閉環(huán)控制模塊,工業(yè)標識系統(tǒng)的接口模塊、稱重模塊、位置輸入模塊、超,聲波位置解碼器等,5,通信處理器,CP,通信處理器用于,PLC,之間,PLC,與計算機和其他智能設(shè)備之,間的通信，可以將,PLC,接入,PROFlBUS-DP,AS-I,和工業(yè)以太,網(wǎng)，或用于實現(xiàn)點對點通信等。通信處理器可以減輕

5、,CPU,處理,通信的負擔，并減少用戶對通信的編程工作,6,接口模塊,IM,接口模塊,IM,用于多機架配置時連接主機架,CR,和擴展機架,ER,S7-300,通過分布式的主機架和,3,個擴展機架，最多可以,配置,32,個信號模塊、功能模塊和通信處理器,7,導軌,鋁質(zhì)導軌用來固定和安裝,S7-300,上述的各種模塊,除了帶,CPU,的中央機架,CR,S7-300PLC,最多,可以增加,3,個擴展機架,ER,每個機架可以插,8,個模,塊,不包括電源模塊,CPU,模塊和接口模塊,IM,4,個,機架最多可以安裝,32,個模塊。機架的最左邊是,1,號,槽，最右邊是,11,號槽，電源模塊總是在,I,號槽的

6、位置,中央機架,0,號機架,的,2,號槽上是,CPU,模塊,3,號槽是,接口模塊。這,3,個槽號被固定占用，信號模塊、功,能模塊和通信處理器使用,411,號槽，如圖所示,因為模塊是用總線連接器連接的，而不是像其他模塊式,PLC,那,樣，用焊在背板上的總線插座來安裝模塊，所以槽號是相對的,在機架導軌上并不存在物理槽位。例如在不需要擴展機架時,中央機架上沒有接口模塊，此時雖然,3,號槽位仍然被實際上并不,存在的接口模塊占用，中央機架上的,CPU,模塊和,4,號槽的模塊實,際上是挨在一起的,如果有擴展機架，接口模塊占用,3,號槽位，負責與其他擴展,機架自動地進行數(shù)據(jù)通信,如果只需要擴展一個機架，可以

7、使用價格便宜的,lM365,接口,模塊對，兩個接口模塊用,lm,長的固定電纜連接，由于,IM365,不,能給機架,1,提供通信總線，機架,1,上只能安裝信號模塊，不能安,裝通信模塊和其他智能模塊。擴展機架的電源由,lM365,提供,兩個機架的,DC5V,電源的總電流應(yīng)在允許值之內(nèi),使用,IM360/361,接口模塊可以擴展,3,個機架，中央機架,CR,使,用,IM360,擴展機架,ER,使用,IM361,各相鄰機架之間的電纜最,長為,l0m,每個,IM361,需要一個外部,DC24V,電源，向擴展機架上,的所有模塊供電，可以通過電源連接器連接,PS307,負載電源,所有的,S7-300,模塊均

8、可以安裝在,ER,上。接口模塊是自組態(tài)的,無需進行地址分配,每個機架上安裝的信號模塊、功能模塊和通信處理器，除了,不能超過,8,塊外，還受到背板總線,DC5V,供電電流的限制,0,號,機架的,DC5V,電源由,CPU,模塊提供，其額定電流值與,CPU,的型,號有關(guān)。擴展機架的背板總線的,DC5V,電源由接口模塊,IM361,提,供，各類模塊消耗的電流需查相應(yīng)的模塊手冊,PS307 2A,的模塊示意圖,S7-300,有,20,種不同型號的,CPU,以適應(yīng)不同等級的控制系統(tǒng),有的,CPU,上集成有輸入,輸出點，有的,CPU,上集成有,PROFIBUS,DP,通信接口，有的,CPU,上集成有,PtP

9、,接口等，目前大致可以分,為以下幾類,1) 6,種緊湊型,CPU,帶有集成功能和,I/O: CPU3l2C,313C,313C-PtP,313C-2DP,314C-PtP,和,314C-2DP,2) 3,種重新定義的,CPU: CPU312,314,和,315-2DP,3) 5,種標準的,CPU: CPU313,314,315,315-2DP,和,316,2DP,4) 4,種戶外型,CPU: CPU312IFM,314IFM,314,戶外型和,315-2DP,5,高端,CPU: 317-2DP,和,CPU318-2DP,6,故障安全型,CPU: CPU3l5F,和,CPU317F-2DP,CP

10、U31xC,系列,PLC,的結(jié)構(gòu)示意圖,數(shù)字量模塊,S7-300,有多種數(shù)字量輸入,輸出模塊，其輸入,輸出電纜最大長,度為,1000m,屏蔽電纜）或,600m,非屏蔽電纜,1,數(shù)字量輸入模塊,SM321,數(shù)字量輸入模塊將來自現(xiàn)場的數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成,PLC,內(nèi)部,信號電平，經(jīng)過光電隔離和濾波后，送到輸出緩沖區(qū)等待,CPU,采樣，采樣后的信號狀態(tài)經(jīng)過背板總線進入輸入映像區(qū)。根據(jù)輸,入信號的極性和輸入點數(shù),SM321,共有,14,種數(shù)字量輸入模塊,下表為常用數(shù)字量輸入模塊的技術(shù)特性,2,數(shù)字量輸出模塊,SM322,數(shù)字量輸出模塊將,S7-300,內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場所,需要的外部信號電平，可直接

11、驅(qū)動電磁閥線圈、接觸器,線圈、微型電動機、指示燈等負載,根據(jù)負載回路使用電源的要求，數(shù)字量輸出模塊有,直流輸出模塊（晶體管輸出方式,交流輸出模塊（晶閘管輸出方式,交直流輸出模塊（繼電器輸出方式,SM322,數(shù)字量輸出模塊的技術(shù)特性如表所示,SM322,數(shù)字量輸出模塊的技術(shù)特性,模擬量模塊,S7-300,的模擬量,I/O,模塊包括模擬量輸入模塊,SM331,模擬量輸,出模塊,SM332,和模擬量輸入,輸出模塊,SM334,和,SM335,SM331,模塊主要由,A/D,轉(zhuǎn)換器、切換開關(guān)、恒流源、補償電路,光隔離器及邏輯電路組成，它將控制過程中的模擬信號轉(zhuǎn)換為,PLC,內(nèi)部處理用的數(shù)字信號。其主要

12、功能有,分辨率可調(diào)，可從,915,位加符號位,A/D,轉(zhuǎn)換器采用積分法,4,檔積分時間為,2.5ms,16.7ms,20ms,和,100ms,測量范圍廣，電壓和電流傳感器、熱電偶、電阻和電阻式溫度計,均可作為傳感器與之連接,在實際應(yīng)用中，應(yīng)該用,STEP7,的組態(tài)工具對未使用的模擬量通,道進行屏蔽,SM332,模擬量輸出模塊目前有,3,種型號，即,AO4,12,位模塊,AO2,12,位模塊,AO4,16,位模塊、如,AO4,12,位模塊，有,4,個,通道，每個通道都可單獨設(shè)置為電壓輸出或電流輸出，輸出精度,為,12,位，模塊對,CPU,背板總線和負載電壓都有光隔離。在輸出,電壓時，可以采用二線

13、回路或四線回路兩種方式與負載相連,模擬量輸出模塊,SM332,模擬量輸出通道的轉(zhuǎn)換時間和模塊的循環(huán)時間：每個通道的最大,轉(zhuǎn)換時間為,0.81.5ms,建立時間為,0.10.5ms,模塊的循環(huán)時間,為所有激活的,AO,通道的轉(zhuǎn)換時間與建立時間的總和,模擬值的表示,模擬量輸入,輸出模塊中模擬量對應(yīng)的數(shù)字稱為模擬值，模擬,值用,16,位二進制補碼定點數(shù)來表示，最高位（第,15,位）為符號,位，正數(shù)的符號位為,0,負數(shù)的符號位為,1,模擬量模塊的模擬,值位數(shù)（即轉(zhuǎn)換精度）可以設(shè)置為,915,位（與模塊的型號有關(guān),不包括符號位），如果模擬值的精度小于,15,位，則模擬值左移,使其最高位（符號位）在,16

14、,位字的最高位（第,15,位），模擬值,左移后未使用的低位則填入,0,這種處理方法稱為“左對齊,電壓測量范圍為,l0,lV,的模擬值表示如表所示,模擬量輸入模塊測量范圍的設(shè)定,模擬量輸入模塊的輸入信號種類用安裝在模塊側(cè)面的量程卡,量程模塊）來設(shè)置，量程卡安裝在模擬量輸入模塊的側(cè)面,每兩個通道為一組，共用一個量程卡，下圖中的模塊共用,8,個通,道，因此有,4,個量程卡。量程卡可以設(shè)定為,A,B,C,D”4,個位置，其常見的含義為,A,為熱電阻、熱電偶；,B,為電壓；,C,為四線制電流；,D,為兩線制電流,量程卡插入輸入模塊后，如果量程卡上的標記,C,與輸入模塊上,的標記相對，則量程卡被設(shè)置在,C

15、,位置。模塊出廠時，量程卡預,設(shè)在,B,位置。如果需要調(diào)整量程卡，步驟如下,將量程卡從模擬量輸入模塊中卸下,將量程卡插入模擬量輸入模塊,模擬量模塊具有許多特性，可以通過參數(shù)賦值，來設(shè)定模塊的,特性。參數(shù)分為動態(tài)參數(shù)和靜態(tài)參數(shù)兩種。通常使用,STEP7,對,模擬量模塊進行靜態(tài)與動態(tài)參數(shù)賦值，此時,CPU,必須處于,STOP,模式。當設(shè)定完所有的參數(shù)后，應(yīng)將參數(shù)下載到,CPU,當,CPU,從,STOP,模式轉(zhuǎn)換為,RUN,模式時,CPU,即可將參數(shù),傳送到每個模擬量模塊；如果沒有使用,STEP7,進行參數(shù)賦值,模塊將使用默認設(shè)置,通過系統(tǒng)功能,SFC55,可以修改當前用戶程序中的動態(tài)參數(shù),但必須注

16、意，在,CPU,進行,RUNSTOP,STOPRUN,轉(zhuǎn)換后,使用,STEP7,所設(shè)定的參數(shù)將再次恢復,模擬量模塊參數(shù),模擬量輸入模塊與傳感器的連接,為了減少電磁干擾，對于模擬信號應(yīng)使用屏蔽雙絞電纜，并,且模擬信號電纜的屏蔽層應(yīng)該兩端接地。如果電纜兩端存在,電位差，將會在屏蔽層中產(chǎn)生等電勢耦合電流，造成對模擬,信號的干擾。在這種情況下，應(yīng)該讓電纜的屏蔽層一端接地,1,帶隔離的模擬量輸入模塊,一般情況下,CPU,的接地端子與,M,端子用短接片連接。帶隔,離的模擬量輸入模塊的測量電路參考點,M,ANA,與,CPU,模塊的,M,端子之間沒有電氣連接，見圖,如果參考電壓,U,ANA,和,CPU,的,M

17、,端存在一個電位差,U,ISO,必須選用帶隔離的模擬量輸入模塊,通過在,M,ANA,端子和,CPU,的,M,端子之間使用一根等電位連接導,線，可以確保,U,ISO,不會超過允許值,連接帶隔離的傳感器與帶隔離的模擬量輸入模塊,連接不帶隔離的傳感器與帶隔離的模擬量輸入模塊,連接帶隔離的傳感器與不帶隔離的模擬量輸入模塊,連接不帶隔離的傳感器與不帶隔離的模擬量輸入模塊,電壓傳感器與帶隔離的模擬量輸入模塊的連接,兩線制變送器與帶隔離的模擬量輸入模塊的連接,由,L,供電的兩線制變送器與帶隔離的模擬量輸入模塊的連接,四線制變送器與帶隔離的模擬量輸入模塊的連接,熱敏電阻與帶隔離的模擬量輸入模塊的四線制連接,熱

18、敏電阻與帶隔離的模擬量輸入模塊的三線制連接,熱敏電阻與帶隔離的模擬量輸入模塊的兩線制連接,熱電偶的結(jié)構(gòu),使用內(nèi)部補償?shù)臒犭娕寂c模擬量輸入模塊的連接,使用補償盒的熱電偶與模擬量輸入模塊的連接,帶有熱敏電阻的熱電偶與,SM331,AI8,TC,的連接,帶隔離的模擬量電壓輸出模塊與負載的四線制連接,不帶隔離的模擬量電壓輸出模塊與負載的雙線制連接,模擬量電流輸出模塊與負載的連接,模擬量模塊的診斷,模塊有故障出現(xiàn)時將會執(zhí)行下列操作,1,將診斷報文送入模擬量模塊的診斷區(qū)中，并傳送到,CPU,2,模擬量模塊中的故障指示燈亮,3,如果己經(jīng)用,STEP7,中允許產(chǎn)生,診斷中斷,功能，將觸發(fā)一,個診斷中斷，并調(diào)用

19、,OB82,用戶可以通過用戶程序中的,SFC,讀出詳細的診斷報文。在模塊診斷中，可以查看,STEP7,中的故,障原因,參見,STEP7,的在線幫助,當,CPU,檢測到錯誤時，不管參數(shù)如何設(shè)置，模擬量輸入模塊輸,出模擬測量值,7FFFH,它表示上溢出、故障或通道被禁止使用,通信處理器模塊,CPU,通過,MPI,接口或,PROFIBUS-DP,接口在網(wǎng)絡(luò),上自動廣播它設(shè)置的總線參數(shù),PLC,可以自動地“掛,到,MPI,網(wǎng)絡(luò)上。所有的,CPU,模塊都有一個多點接口,MPI,有的,CPU,模塊有一個,MPI,和一個,PROFIBUS-DP,接口，有的,CPU,模塊有一個,MPI/DP,接口和一個,DP

20、,接,口,通信處理器,CP,用于,PLC,之間,PLC,與計算機和,其他智能設(shè)備之間的通信，可以將,PLC,接入,PROFIBUS-DP,AS-I,和工業(yè)以太網(wǎng)，或用于實現(xiàn)點,對點通信等。通信處理器可以減輕,CPU,處理器的通信,任務(wù)，并減少用戶對通信的編程工作,1,通信處理器模塊,CP340,CP340,用于建立點對點,Point to Point,PtP,低速連接,最大傳輸速率為,19.2kbps,有,3,種通信接口，即,RS-232C(V.24,20mA(TTY,RS-422/RS-485(X.27,可通過,ASCII,3964(R,通,信協(xié)議及打印機驅(qū)動軟件，實現(xiàn)與,S5,系列,PLC

21、,S7,系列,PLC,及其,他廠商的控制系統(tǒng)、機器人控制器、條形碼閱讀器、掃描儀等設(shè),備的通信連接,2,通信處理器模塊,CP342-2/CP343-2,CP342-2/CP343-2,用于實現(xiàn),S7-300,到,AS-I,接口總線的連接,最多可連接,31,個,AS-I,從站，如果選用二進制從站，最多可選址,248,個二進制元素。具有監(jiān)測,AS-I,電纜的電源電壓和大量的狀態(tài)和診,斷功能,3,通信處理器模塊,CP342-5,CP342-5,用于實現(xiàn),S7-300,到,PROFIBUS-DP,現(xiàn)場總線的連接,它分擔,CPU,的通信任務(wù)，并允許增加其他連接，為用戶提供各種,PROFIBUS,總線系統(tǒng)

22、服務(wù)，可以通過,PROFIB US-DP,對系統(tǒng)進,行遠程組態(tài)和遠程編程,當,CP342-5,作為主站時，可完全自動處,理數(shù)據(jù)傳輸，允許,CP,從站或,ET200-DP,從站連接到,S7-300,當,CP342-5,作為從站時，允許,S7-300,與其他,PROFIBUS,主站交換數(shù),據(jù),4,通信處理器模塊,CP343-1,CP343-1,用于實現(xiàn),S7-300,到工業(yè)以太網(wǎng)總線的連接。它自身,具有處理器，在工業(yè)以太網(wǎng)上獨立處理數(shù)據(jù)通信并允許進一步的,連接，完成與編程器,PC,人機界面裝置,S5,系列,PLC,S7,系,列,PLC,的數(shù)據(jù)通信,5,通信處理器模塊,CP343-1 TCP,CP3

23、43-l TCP,使用標準的,TCP/IP,通信協(xié)議，實現(xiàn),S7-300,只,限服務(wù)器,S7-400,服務(wù)器和客戶機,到工業(yè)以太網(wǎng)的連接。它,自身具有處理器，在工業(yè)以太網(wǎng)上獨立處理數(shù)據(jù)通信并允許進,一步的連接，完成與編程器,PC,人機界面裝置,S5,系列,PLC,S7,系列,PLC,的數(shù)據(jù)通信,6,通信處理器模塊,CP343-5,CP343-5,用于實現(xiàn),S7-300,到,PROFIBUS-FMS,現(xiàn)場總線的連,接。它分擔,CPU,的通信任務(wù)，并允許進一步的其他連接，為用,戶提供各,PROFIBUS,總線系統(tǒng)服務(wù)，可以通過,PROFIBUS,FMS,對系統(tǒng)進行遠程組態(tài)和遠程編程,接口,IM,模

24、塊,接口模塊用于,S7-300,系列,PLC,的中央機架到擴展機架的連接,主要有三種規(guī)格,1,接口模塊,IM365,IM365,用于連接中央機架與一個擴展機架，由兩個模塊組成,一個插入中央機架，通過,1m,長的連接電纜，將另一塊插入擴,展機架，在一個擴展機架上最多可安裝,8,個模塊,2,接口模塊,IM360/361,當擴展機架超過一個時，將接口模塊,IM360,插入中央機架,在擴展機架中插入接口模塊,IM361,S7-300,系列的最大配置為,1,個中央機架與,3,個擴展機架，每個擴展機架最多可安裝,8,個模,塊，相鄰機架的間隔為,4cm10m,觸摸屏,TP17,TP27,TP37,觸摸屏是通過觸摸在屏幕畫面上的按鈕即可進行直,觀操作的裝置，它可以對要監(jiān)控的機器和生產(chǎn)過程進,行真實的圖形顯示。觸摸屏,TP27,TP37,的主要功能,有,1,顯示過程變量,2,監(jiān)控變量域的極限值,3,帶有靜態(tài)元素、曲線、圖形和條形圖表的過程顯示,4,帶有信息狀態(tài)的記錄和故障信息的管理,5,定義信息,優(yōu)先級別,6,顯示信息、變量和過程中的幫助及信息,文本,7,口令保護,8,菜單管理,9,3,種在線語言,選