可编程序控制器第三章.

第３章西门子S7系列可编程序控制器硬件Chapter3SiemensS7seriesPLChardware概述SIMATICS7-300PLC系统结构SIMATICS7-300基本构件S7-300模块安排3.1概述Overview1995年底德国西门子公司在S5系列PLC基础上推出了价格性能比很高的微、小型的S7-200和S7-300系列PLC。1996年又推出了中高档的S7-400系列PLC自带人机界面的C7系列PLC与AT计算机兼容的M7系列PLC。S7-200系列S7-200包括CPU210、CPU212、CPU214、CPU215、CPU2162000年4月最新推出的CPU221、CPU222、CPU224和CPU226等；S7-200是由西门子美国公司设计制造的，其支撑软件是独立的，称为STEP7Micro/WIN。S7-300系列S7-300包括CPU313、CPU314、CPU315、CPU316和CPU312IFM、CPU314IFM、CPU315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等；S7-300和S7-400是由西门子德国公司设计制造的，其支撑软件与S5系列PLC的STEP5相似，称为STEP7。模块化的系统，易于安装S7-400系列S7-400包括CPU412-1、CPU413-1、CPU413-2DP、CPU414-1、CPU414-2DP、CPU416-1以及CPU416-2DP等。S7-300和S7-400是由西门子德国公司设计制造的，其支撑软件与S5系列PLC的STEP5相似，称为STEP7。S7-300在S7系列PLC中的定位功能最强大实现最复杂的控制任务S7-400中等和低端性能范围针对中小型自控应用S7-300微型PLCsS7-200+编程设备PG+STEP7编程软件+通讯网络+人机界面通用型PLC,面向生产制造领域的最佳系统解决方案S7-300PLC系统结构CPUIM(可选)SM:DISM:DOSM:AISM:AOFM:-计数-定位-闭环控制CP:-点-到-点-PROFIBUS-工业以太网PS(可选)PS(可选)3.2.1CPU模块CPUModule功能：CPU模块主要用来完成执行用户程序同时还为系统背板总线提供5V直流电源通过MPI多点接口与其它CPU或编程装置通信。CPU模块只能安置在零号机架上。-2DP有现场总线扩展功能CPU模块特点-IFM带有集成的紧凑型CPU不带集成的I/O端口CPU结构•指示灯SF—系统故障BATE-电池故障DC5V指示RUN/STOP•开关RUN/RUN-P/STOP/MRES•MPI通讯接口DP通讯接口•电源接线端子•存储卡插座•电池盒(Ref.P18)图3-3CPU314模块面板3.3.2S7-300I/O模块ModuleSM321数字量输入模块数字量输入模块将现场过程数字信号电平转换成S7-300内部信号电平。数字量输入模块有直流输入方式和交流输入方式。主要有四种型号模块:直流16点输入、直流32点输入、交流8点输入、交流16点输入LEDPLC接近开关+24V输入口COM内部电路直流输入接线图SM322数字量输出模块将S7-300内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平，可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等。7种型号输出模块：16点晶体管输出、32点晶体管输出、16点晶闸管输出、8点晶体管输出、8点晶闸管输出、8点继电器输出和16点继电器输出模块。晶体管输出模块没有反极性保护措施，输出具有短路保护功能，适用于驱动电磁阀和直流接触器。继电器输出模块的额定负载电压范围较宽，直流电压范围为24~120V，交流电压范围为48～230V，继电器触点容量与负载电压有关。晶闸管输出模块上有红色LED指示故障或错误，当用于输出短路保护的熔丝或负载电源一端没接时，LED指示错误。为了进行逻辑运算或扩大输出功率，可以将同一组内的两个点并联输出。该模块适用于驱动交流电磁阀、接触器、电动机启动器和灯SM323数字量I/O模块此模块有两种类型，一种是带有8个共地输入端和8个共地输出端，另一种是带有16个共地输入端和16个共地输出端，两种特性相同。S7-300PLC模拟量模块SM331模拟量输入模块（简称模入（AI））模块目前有3种规格型号：8AI×12位模块、8AI×162AI×12位模块8AI×12位模入模块功能说明组成：由A/D转换部件、模拟切换开关、补偿电路、恒流源、光隔离部件、逻辑电路。A/D转换部件是模块的核心，其转换原理采用积分方法。SM331可选4档积分时间：2.5、16.7、20和100ms，相对应的以位表示的精度：8、12、12、14。8个模拟量输入通道公用一个积分式A/D转换部件。模块上需接DC24V的负载电压L＋，有反接性保护功能：对于变送器或热电偶的输入具有短路保护功能。模块与S7-300CPU及负载电压之间是光隔离的。AI8×１２位的模板视图和框图SM332模拟量输出模块（简称模出（AO））模块目前有3种规格型号：4AO×12位模块、2AO×12位模块4AO×16位模块。4×12位模出模块简介模拟量输出通道的转换、循环和响应时间：模出模块的转换时间包括内部存储器传送数字化输出值的时间和数模转换的时间。模拟量输出各通道的转换是顺序进行的。模块的循环时间是所有活动的模拟量输出通道的转换时间的总和。SM332与负载/执行装置的连接SM332可以输出电压，也可以输出电流。在输出电压时，可以采用2线回路和4线回路两种方式与负载相连。采用2线回路时输出精度不如4线回路高SM3324×12位模块的特性和技术规格说明SM3324×12位模块上有4个通道，每个通道都可单独编程为电压输出或电流输出，输出精度12位，模块对CPU背板总线和负载电压都有光隔离。SM3324×12位模块的参数设定在模拟量模块具有诊断能力和赋有适当参数的情况下，故障和错误产生诊断中断，板上的SFLED灯闪烁。SM332能对电流输出作断线检测，对电压输出作短路检测。模拟量输出模板SM332；AO4×12位的模板视图和框图模拟量I/O模块模块SM334有两种规格：一种是有4模入/2模出的模拟量模块，精度为8位，另一种也是有4模入/2模出的模拟量模块，精度为12位。输入测量范围为0~10V或0~20mA。输出测量范围为0~10V或0~20mA。I/O测量范围的选择是通过恰当的接线设定的。3.3PS307电源模块PowerModulePS307是西门子公司为S7-300专配的DC24V电源。PS307系列模块除输出额定电流不同外（有2、5、10A），其工作原理和参数都一样。PS30710A模块的输入接单相交流系统，输入电压120/230V，50/60Hz，在输入和输出之间有可靠的隔离。输出电压允许范围24（±5％），24VDC输出电压指示灯电压选择开关电压选择开关24VDC开关接系统电压和保护性接地导体的端子24VDC输出电压端子松紧件PS30７电源模块(2A)的基本电路图S7-300模块使用的电源由S7-300背板总线提供。一些模块还需要从外部负载电源供电。所有S7-300模块使用的从S7-300背板总线提供的总电流不能超过1.2A。如选用CPU312IFM，则不超过0.8A。所选定的电源模块的输出功率必须大于CPU模块、所有I/O模块、各种智能模块等总消耗功率之和，并且需要留约30％的余量。3.4S7-300模块安排Modulearrangement一个机架上的S7-300模板的安排在CPU模块的右边最多只可以安装8个模块（SM，FM，CP），能够插入的模块数（SM，FM，CP）受它们从S7-300背板总线取得的电流数值的限制。仅有两条规则：电源模板必须插在第一槽（最左侧）安装在中央机架上的接口模板（IM）必须插在第三槽电源模块接口模块多个机架配置的S7-300的模块安排（不包括CPU312IFM/313）图3-6S7-300插槽3.5S7-300I/O的地址每个模块在模板上的位置称为槽号，其对应的地址如表3-2所示。机架模板起始地址槽号12345678910110数字量模拟量PSCPUIM02564272828812304163202033624352283681数字量模拟量IM32384364004041644432484485246456480604962数字量模拟量IM64512685287254476560805768459288608926243数字量模拟量IM96640100656104672108688112704116720120736124275223.5.1模块I/O地址一个输入点或一个输出点的地址是由字节部分和位部分组成。数字量I/O地址的形式如下：IX．X输入字节地址位地址QX．X输出字节地址位地址模拟量输入通道或输出通道的地址总是一个字地址，其地址的形式如下：IWX输入通道地址QWX输出通道地址字节地址取决于其模块起始地址（即槽号）。位地址是印在其模块上的数码号。举例:关于PLC的编址SM321;DI32xDC24V的接线端子分配下图给出了通道地址。􀀔􀀔􀀔􀀔①输入字节x②输入字节(x+2)③输入字节(x+3)④输入字节(x+1)地址分配原则确定数字量信号地址:每个槽位占四个字节,递增确定模拟量信号地址:每个槽位占16个点,递增基本单元的编址近程扩展确定数字量信号地址：确定模拟量信号地址：举例近程扩展（例s7_pro3）总体结构机架0（例s7_pro3）机架1（例s7_pro3）机架2（例s7_pro3）机架3（例s7_pro3）举例基本单元（例s7_pro4）