S7-200300400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)課件

1、可編程控制器西門子S7-300/400PLC實踐與應(yīng)用第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容一、S7-200系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)二、S7-300/400系列PLC綜述三、S7-300/400系列PLC硬件組成第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)S7-200系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)1、S7-200 的基本結(jié)構(gòu) 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)電位器輸出輸入本機(jī)DI/DO狀態(tài)指示 PPI 連接模式選擇器存儲器卡 狀態(tài)指示第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)2

2、. S7-200的模塊EMEMCP242 - 2CP第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(1) CPU模塊 S7-200有5種CPU模塊，CPU 22l無擴(kuò)展功能，適于作小點數(shù)的微型控制器。CPU 222有擴(kuò)展功能，CPU 224是具有較強(qiáng)控制功能的控制器，CPU 226和CPU 224 XP適用于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(3) 模擬量擴(kuò)展模塊 擴(kuò)展模塊具有與基本單元相同的設(shè)計特點，S7-200 CN PLC的模擬量擴(kuò)展模塊主要有EM231CN(4路模擬量輸入)、EM232CN(2路模擬量輸出)、EM235CN(4路模

3、擬量輸入，2路模擬量輸出)，固定方式與 CPU相同。 (2) 數(shù)字量擴(kuò)展模塊 S7-200 CN PLC系列目前總共可以提供3大類，共10種數(shù)字量輸入輸出擴(kuò)展模塊。輸入擴(kuò)展模塊EM221 CN有2種類型；輸出擴(kuò)展模塊EM 222 CN 有2種類型；輸入/輸出擴(kuò)展模塊EM 223有6種類型。 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(5) 其他擴(kuò)展模塊 位置控制模塊EM253是S7-200的特殊功能模塊，它能夠產(chǎn)生脈沖串，用于步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)的速度和位置的開環(huán)控制。 中文文本顯示模塊TD400 觸摸屏TD200 (4) 通信擴(kuò)展模塊 通過EM 277 PROFIBUS-DP擴(kuò)展

4、從站模塊，可將S7-200 CPU連接到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)。 CP243-1支持S7-200 CN與S7-300/S7-400/PC通訊。通過CP243-1可以讓S7-200 CN連入以太網(wǎng)，并獨立操控數(shù)據(jù)。 EM241為Modem遠(yuǎn)程采集模塊，電話線直接連接到EM241模塊，再與西門子S7 200系列PLC通過總線連接。 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)二、S7-300/400系列PLC綜述1. S7-300 綜述 S7-300組成示意圖 (1) 整體設(shè)計 PS(可選)CPU IM(可選)SM: DISM: DOSM: AISM: AO FM:- 計數(shù)- 定位

5、- 閉環(huán)控制 CP:- 點-到-點- PROFIBUS- 工業(yè)以太網(wǎng)第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)S7-300安裝方式示意圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)通過IM365擴(kuò)展示意圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(2) CPU S7-300系列PLC共有20種性能檔次不同的CPU可供控制使用。 緊湊型： CPU312C、CPU313C、CPU313C-2 PtP、CPU312C-2DP、CPU314C-2P

6、tP、CPU312C-2DP；新標(biāo)準(zhǔn)型：CPU312、 CPU314、CPU 315-2DP； 戶外型：CPU312IFM、 CPU314 IFM、CPU315-2DP 高端型：CPU317-2DP、 CPU318-2DP故障安全型：CPU315F-2DP其他類型：CPU313、CPU314、CPU315、CPU315-2DP 、CPU316-2DP 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(3) 指令集 S7-300的指令集包含普通STEP5、TISOFT和其他附加指令在內(nèi)的350多條指令。在所有的程序塊中(OB,FC,FB)，全部指令均可以使用。S7-300的高性能指令系統(tǒng)

7、可以提供諸如中斷處理和診斷信息這樣的功能，由于這些功能集成在操作系統(tǒng)中,因此節(jié)省了很多RAM空間。 (4) 程序設(shè)計 使用STEP7或STEP7-LITE軟件包可以對S7-300進(jìn)行編程，并可以用簡單、用戶友好的方式使用S7-300的全部功能。該軟件包含了自動化項目中的所有階段(從項 目組態(tài)到調(diào)試、測試以及服務(wù))的功能。 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(5) 通訊 通訊網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)內(nèi)部的一個重要模塊，通訊網(wǎng)絡(luò)包括工業(yè)以太網(wǎng)(供區(qū)域或基層單位聯(lián)網(wǎng)用的國際標(biāo)準(zhǔn))、PROFIBUS(供基層單位現(xiàn)場使用的國際標(biāo)準(zhǔn))、AS-Interface(與傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行通訊的國際標(biāo)準(zhǔn)

8、)、EIB(供樓宇安裝系統(tǒng)和樓宇自動化用的國際標(biāo)準(zhǔn))、MPI-多點接口(供CPU、PG/PC以及TD/OP間相互通信使用)、點到點連接(供2個節(jié)點之間，以專用的通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。點到點連接是最簡單的通訊方式，有多種通訊協(xié)議可以使用，如RK512，3963及ASCII)。第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)2. S7-400 綜述(1) 整體設(shè)計S7-400組成圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu) 啟動模式開關(guān) 模式選擇器例如：CPU412-1例如：CPU416-2DP第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)CPU故障指示 LED 存儲

9、器卡插槽MPI 接口外部電池DP接口故障指示LED DP 接口第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(2) CPU S7-400系列PLC共有CPU412-1、CPU412-2、CPU414-2、CPU414-3、CPU414-4H、CPU416-2、CPU416-3、CPU417-4、CPU417-4H共9種性能檔次不同的CPU可供控制使用。(3) 程序設(shè)計S7-400的組態(tài)和編程基于STEP 7 (4) 通訊 S7-400有很強(qiáng)的通信功能，CPU模塊集成有MPl和DP通信接口，有PROFIBUS-DP和工業(yè)以太網(wǎng)的通信模塊，以及點對點通信模塊。 第二講 S7-200/30

10、0/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)三、S7-300/400系列PLC硬件組成1. S7-300 硬件組成(1) 處理器模塊CPU-315-2 PN/DP面板圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)CPU-315-2 PN/DP集成I/O 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)2. 輸入輸出模塊 輸入/輸出模塊統(tǒng)稱為信號模塊(SM)，包括數(shù)字量(或稱開關(guān)量)輸入模塊和輸出模塊、模擬量輸入模塊和輸出模塊。 數(shù)字量輸入模塊直流數(shù)字量輸入模塊內(nèi)部電路和外部接線圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)交流數(shù)字量輸入模塊內(nèi)部電路和外部接線圖 第二講 S

11、7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu) 數(shù)字量輸出模塊場效應(yīng)管或晶體管輸出模塊內(nèi)部電路和外部接線圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)雙向晶閘管輸出模塊內(nèi)部電路和外部接線圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)繼電器輸出模塊內(nèi)部電路和外部接線圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu) 數(shù)字量輸入輸出模塊輸入輸出模塊內(nèi)部電路和外部接線圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu) 模擬量輸入模塊電壓、電流輸入模塊內(nèi)部電路和外部接線圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu) 模擬量輸出模塊電壓/電流

12、傳感器的輸出模塊內(nèi)部電路和外部接線圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu) 模擬量輸入/輸出模塊模擬量輸入/輸出內(nèi)部和外部接線圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(3) 電源模塊 PS 307電源模塊將AC 120/230V電壓轉(zhuǎn)換為DC 24V電壓，為S7-300、傳感器和執(zhí)行器供電。輸出電流有2A、5A和10A 3種。電源模塊的接線圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(4) 其他模塊 計數(shù)器模塊 位置控制與位置檢測模塊 閉環(huán)控制模塊 稱重模塊 前連接器 TOP連接器 仿真模塊 占位模塊 模擬器模塊 位置解碼器模塊 接口模塊

13、第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)2. S7-400 硬件組成(1) 機(jī)架機(jī)架的結(jié)構(gòu)圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu) 通用機(jī)架URl和UR2 UR2-H機(jī)架 中央CR2機(jī)架 中央CR3機(jī)架 擴(kuò)展機(jī)架ER1和ER2第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(2) 處理器單元S7-400有7種CPU，此外S7-400H還有兩種CPU。 CPU 412-1是廉價的CPU 412-2適用于中等性能范圍的應(yīng)用；CPU414-2和CPU 414-3適用于中等性能應(yīng)用范圍中有較高要求的場合；CPU 416-2和CPU 416-3是功能強(qiáng)大的SI

14、MATIC S7-400CPU；CPU 417-4是SIMATIC S7-400中央處理單元中功能最強(qiáng)大的；CPU414-4H用于 SIMATICS7-400H 和 S7-400F/FH 可配置為容錯式 S7-400H 系統(tǒng)；CPU 417-4H 是 SIMATIC S7-400H 和 S7-400F/FH 中功能最強(qiáng)的。 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(3) 電源模版 S7-400 的電源模板用于S7-400系統(tǒng)安裝基板的封裝設(shè)計，它通過自然對流冷卻，帶AC-DC編碼的電源電壓的插入式連接，具有短路保護(hù)功能。具有兩個輸出電壓的監(jiān)視，且兩個輸出電壓(5VDC和24VD

15、C)共地。如果其中一個電壓故障，則向CPU發(fā)送故障信號。S7-400 的電源模板通過背板總線對 CPU 和可編程模板的參數(shù)設(shè)置和存儲器內(nèi)容(RAM)進(jìn)行后備。此外，后備電池可以對 CPU熱啟動。電壓模板和后備模板都能監(jiān)視電池電壓。第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(4) 數(shù)字量模版 數(shù)字量模版將二進(jìn)值過程信號連接到S7-400，通過這些模板，能將數(shù)字傳感器和執(zhí)行器連接到SIMATIC S7-400。使用數(shù)字量輸入/輸出模板可提供用戶優(yōu)化的適配性能，模板的任意組合使任務(wù)恰如其分地適配輸入/輸出模板的數(shù)量，以避免多余的投資。(5) 模擬量模版 模擬量輸入/輸出模板包括用于 S

16、7-400 的模擬量輸入/輸出。通過這些模板，能將模擬量傳感器和執(zhí)行器連接到SIMATIC S7-400。使用模擬量輸入/輸出模板能給用戶提供優(yōu)化的適配性能； 強(qiáng)有力的模擬量技術(shù)使不同的輸入/輸出量程范圍和很高的分辨率，因此能連接各種不同類型的模擬量傳感器和執(zhí)行器。第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(6) 其他模版 FM 453定位模塊 FM 458-1DP應(yīng)用模塊 S5智能I/O模塊第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)3. ET 200分布式I/O硬件組成(1) ET-200分布式I/O綜述 分布式I/O概念 當(dāng)一個控制系統(tǒng)搭建完畢后，系統(tǒng)的過程控制

17、量會頻繁的要么輸入到控制器，要么控制器輸出。如果系統(tǒng)的過程控制量遠(yuǎn)離系統(tǒng)控制器，過長的輸入/輸出過程量傳輸線很難保證信號不被干擾。 分布式I/O的引入則可以很好的解決這問題，所謂的分布式I/O就是系統(tǒng)的控制器位于系統(tǒng)核心位置，輸入/輸出系統(tǒng)獨立運行并分布在系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離外圍，而高傳輸速率的PROFIBUS-DP總線保證了控制器與輸入/輸出系統(tǒng)間的順暢通信。第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的組成示意圖 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu) ET 200的特點 西門子的ET 200是基于PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線的分布式I/O

18、，可以與經(jīng)過認(rèn)證的非西門子公司生產(chǎn)的PROFIBUS-DP主站協(xié)同運行。 ET 200的的集成功能 ET 200需要空間很小，集成的連接器代替了過去密密麻麻、雜亂無章的電纜，加快了安裝過程，緊湊的結(jié)構(gòu)使成本大幅度降低。ET 200能在非常嚴(yán)酷的環(huán)境(例如酷熱、嚴(yán)寒、強(qiáng)壓、潮濕或多粉塵)中使用。能提供連接光纖PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)的接口，可以節(jié)省費用昂貴的抗電磁干擾措施。電動機(jī)起動器；氣動系統(tǒng)；變頻器智；能傳感器；功能模塊 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(2) ET-200的分類 ET 200S是分布式I/O系統(tǒng)；ET 200M是多通道模塊化的分布式I/O；ET 200M戶外型是為野外應(yīng)用設(shè)計；ET 200is是本質(zhì)安全系統(tǒng)；ET 200X是具有高保護(hù)等級IP65/67(NEMA4)的分布式I/O設(shè)備；ET 200eco是經(jīng)濟(jì)實用的I/O；ET 200R適用于機(jī)器人，用于惡劣的工業(yè)環(huán)境 ；ET 200L是小巧經(jīng)濟(jì)的分布式I/0；ET 200B整體式式的一體化分布式I/O 第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(3) ET-200S簡介 IM 151-1接口模板第二講 S7-200/300/400系列PLC的硬件結(jié)構(gòu)(3) ET-200S簡介 IM 151-7 CPU接口模板脫網(wǎng)運行模式示意圖 聯(lián)網(wǎng)運行模式