可編程序控制器第三章

第３章西門子S7系列可編程序

控制器硬件

Chapter3SiemensS7seriesPLChardware概述

SIMATICS7-300PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)SIMATICS7-300基本構(gòu)件S7-300模塊安排3.1概述Overview1995年底德國西門子公司在S5系列PLC基礎(chǔ)上推出了價格性能比很高的微、小型的S7-200和S7-300系列PLC。1996年又推出了中高檔的S7-400系列PLC自帶人機(jī)界面的C7系列PLC與AT計算機(jī)兼容的M7系列PLC。

S7-200系列S7-200包括CPU210、CPU212、CPU214、CPU215、CPU2162000年4月最新推出的CPU221、CPU222、CPU224和CPU226等；S7-200是由西門子美國公司設(shè)計制造的，其支撐軟件是獨立的，稱為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是由西門子德國公司設(shè)計制造的，其支撐軟件與S5系列PLC的STEP5相似，稱為STEP7。模塊化的系統(tǒng)，易于安裝

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是由西門子德國公司設(shè)計制造的，其支撐軟件與S5系列PLC的STEP5相似，稱為STEP7。

S7-300在S7系列PLC中的定位功能最強大實現(xiàn)最復(fù)雜的控制任務(wù)S7-400中等和低端性能范圍針對中小型自控應(yīng)用S7-300

微型PLCsS7-200+編程設(shè)備PG+STEP7編程軟件+通訊網(wǎng)絡(luò)+人機(jī)界面通用型PLC,面向生產(chǎn)制造領(lǐng)域的最佳系統(tǒng)解決方案S7-300PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

CPU

IM(可選)SM:DISM:DOSM:AISM:AO

FM:-計數(shù)-定位-閉環(huán)控制

CP:-點-到-點-PROFIBUS-工業(yè)以太網(wǎng)PS(可選)

PS(可選)3.2.1CPU模塊

CPUModule功能：CPU模塊主要用來完成執(zhí)行用戶程序同時還為系統(tǒng)背板總線提供5V直流電源通過MPI多點接口與其它CPU或編程裝置通信。CPU模塊只能安置在零號機(jī)架上。

-2DP有現(xiàn)場總線擴(kuò)展功能

CPU模塊特點-IFM帶有集成的緊湊型CPU不帶集成的I/O端口CPU結(jié)構(gòu)?指示燈

SF—系統(tǒng)故障

BATE-電池故障

DC5V指示

RUN/STOP?開關(guān)

RUN/RUN-P/STOP/MRES?MPI通訊接口

DP通訊接口?電源接線端子?存儲卡插座?電池盒(Ref.P18)

圖3-3

CPU314模塊面板3.3.2S7-300I/O模塊Module

SM321數(shù)字量輸入模塊

數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場過程數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成S7-300內(nèi)部信號電平。數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸入方式。主要有四種型號模塊:直流16點輸入、直流32點輸入、交流8點輸入、交流16點輸入LEDPLC接近開關(guān)+24V輸入口COM內(nèi)部電路

直流輸入接線圖SM322數(shù)字量輸出模塊將S7-300內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平，可直接用于驅(qū)動電磁閥、接觸器、小型電動機(jī)、燈和電動機(jī)啟動器等。

7種型號輸出模塊：16點晶體管輸出、32點晶體管輸出、16點晶閘管輸出、8點晶體管輸出、8點晶閘管輸出、8點繼電器輸出和16點繼電器輸出模塊。晶體管輸出模塊沒有反極性保護(hù)措施，輸出具有短路保護(hù)功能，適用于驅(qū)動電磁閥和直流接觸器。繼電器輸出模塊的額定負(fù)載電壓范圍較寬，直流電壓范圍為24~120V，交流電壓范圍為48～230V，繼電器觸點容量與負(fù)載電壓有關(guān)。晶閘管輸出模塊上有紅色LED指示故障或錯誤，當(dāng)用于輸出短路保護(hù)的熔絲或負(fù)載電源一端沒接時，LED指示錯誤。為了進(jìn)行邏輯運算或擴(kuò)大輸出功率，可以將同一組內(nèi)的兩個點并聯(lián)輸出。該模塊適用于驅(qū)動交流電磁閥、接觸器、電動機(jī)啟動器和燈

SM323數(shù)字量I/O模塊此模塊有兩種類型，一種是帶有8個共地輸入端和8個共地輸出端，另一種是帶有16個共地輸入端和16個共地輸出端，兩種特性相同。S7-300PLC模擬量模塊

SM331模擬量輸入模塊（簡稱模入（AI））模塊目前有3種規(guī)格型號：8AI×12位模塊、8AI×16

2AI×12位模塊

8AI×12位模入模塊功能說明組成：由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補償電路、恒流源、光隔離部件、邏輯電路。

A/D轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分方法。SM331可選4檔積分時間：2.5、16.7、20和100ms，相對應(yīng)的以位表示的精度：8、12、12、14。

8個模擬量輸入通道公用一個積分式A/D轉(zhuǎn)換部件。

模塊上需接DC24V的負(fù)載電壓L＋，有反接性保護(hù)功能：對于變送器或熱電偶的輸入具有短路保護(hù)功能。模塊與S7-300CPU及負(fù)載電壓之間是光隔離的。

AI8×１２位的模板視圖和框圖SM332模擬量輸出模塊

（簡稱模出（AO））模塊目前有3種規(guī)格型號：4AO×12位模塊、2AO×12位模塊4AO×16位模塊。4×12位模出模塊簡介模擬量輸出通道的轉(zhuǎn)換、循環(huán)和響應(yīng)時間：模出模塊的轉(zhuǎn)換時間包括內(nèi)部存儲器傳送數(shù)字化輸出值的時間和數(shù)模轉(zhuǎn)換的時間。模擬量輸出各通道的轉(zhuǎn)換是順序進(jìn)行的。模塊的循環(huán)時間是所有活動的模擬量輸出通道的轉(zhuǎn)換時間的總和。SM332與負(fù)載/執(zhí)行裝置的連接SM332可以輸出電壓，也可以輸出電流。在輸出電壓時，可以采用2線回路和4線回路兩種方式與負(fù)載相連。采用2線回路時輸出精度不如4線回路高SM3324×12位模塊的特性和技術(shù)規(guī)格說明

SM3324×12位模塊上有4個通道，每個通道都可單獨編程為電壓輸出或電流輸出，輸出精度12位，模塊對CPU背板總線和負(fù)載電壓都有光隔離。

SM3324×12位模塊的參數(shù)設(shè)定在模擬量模塊具有診斷能力和賦有適當(dāng)參數(shù)的情況下，故障和錯誤產(chǎn)生診斷中斷，板上的SFLED燈閃爍。SM332能對電流輸出作斷線檢測，對電壓輸出作短路檢測。

模擬量輸出模板SM332；AO4×12位的模板視圖和框圖模擬量I/O模塊

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，精度為8位，另一種也是有4模入/2模出的模擬量模塊，精度為12位。輸入測量范圍為0~10V或0~20mA。輸出測量范圍為0~10V或0~20mA。I/O測量范圍的選擇是通過恰當(dāng)?shù)慕泳€設(shè)定的。

3.3PS307電源模塊

PowerModule

PS307是西門子公司為S7-300專配的DC24V電源。PS307系列模塊除輸出額定電流不同外（有2、5、10A），其工作原理和參數(shù)都一樣。PS30710A模塊的輸入接單相交流系統(tǒng)，輸入電壓120/230V，50/60Hz，在輸入和輸出之間有可靠的隔離。輸出電壓允許范圍24（±5％），24VDC輸出電壓指示燈電壓選擇開關(guān)電壓選擇開關(guān)24VDC開關(guān)接系統(tǒng)電壓和保護(hù)性接地導(dǎo)體的端子24VDC輸出電壓端子松緊件PS30７電源模塊(2A)的基本電路圖S7-300模塊使用的電源由S7-300背板總線提供。一些模塊還需要從外部負(fù)載電源供電。所有S7-300模塊使用的從S7-300背板總線提供的總電流不能超過1.2A。如選用CPU312IFM，則不超過0.8A。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、各種智能模塊等總消耗功率之和，并且需要留約30％的余量。3.4S7-300模塊安排Modulearrangement一個機(jī)架上的S7-300模板的安排在CPU模塊的右邊最多只可以安裝8個模塊（SM，F(xiàn)M，CP），能夠插入的模塊數(shù)（SM，F(xiàn)M，CP）受它們從S7-300背板總線取得的電流數(shù)值的限制。僅有兩條規(guī)則：電源模板必須插在第一槽（最左側(cè)）安裝在中央機(jī)架上的接口模板（IM）必須插在第三槽電源模塊接口模塊多個機(jī)架配置的S7-300的模塊安排（不包括CPU312IFM/313）圖3-6S7-300插槽3.5S7-300I/O的地址每個模塊在模板上的位置稱為槽號，其對應(yīng)的地址如表3-2所示。機(jī)架模板起始地址槽號12345678910110數(shù)字量模擬量PSCPUIM02564272828812304163202033624352283681數(shù)字量模擬量

IM32384364004041644432484485246456480604962數(shù)字量模擬量

IM64512685287254476560805768459288608926243數(shù)字量模擬量

IM96640100656104672108688112704116720120736124275223.5.1模塊I/O地址

一個輸入點或一個輸出點的地址是由字節(jié)部分和位部分組成。數(shù)字量I/O地址的形式如下：

IX．X輸入字節(jié)地址位地址

QX．X輸出字節(jié)地址位地址

模擬量輸入通道或輸出通道的地址總是一個字地址，其地址的形式如下：

IWX

輸入通道地址

QWX

輸出通道地址字節(jié)地址取決于其模塊起始地址（即槽號）。位地址是印在其模塊上的數(shù)碼號。

舉例:關(guān)于PLC的編址SM321;DI32xDC24V的接線端子分配下圖給出了通道地址。①輸入字節(jié)x②輸入字節(jié)(x+2