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文档简介
1、Theory and Application of PLC,电气学院自动化系,第二章 PLC的硬件组成与结构(2),西门子S7-300PLC的硬件组成及硬件配置,2,Theory and Application of PLC,本章内容提纲,PLC的基本组成及其原理,典型PLC产品介绍-西门子S7-300,PLC的I/O模块及外设,西门子产品概况 S7-200 概况 S7-300 概况 S7-300的硬件组成(模块简介) S7-300的分布式I/O简介 S7-300PLC的硬件配置(或硬件组态),3,Theory and Application of PLC,西门子产品概况,西门子PLC主要有S
2、IMATIC S5 、S7、M7和C7等系列; S7系列包括S7-200、 S7-300/400等型号。 S7-200源于美国德州仪器公司的小型PLC;S7-300/400源于西门子S5系列PLC;两者有多共同之处,但在指令系统、程序结构和编程软件等方面有很大差异。 S7-300是一种通用的模块式中小型PLC,最多可扩展32个模块。S7-400则适用于中高性能要求的大型PLC,可扩展300个模块,两者均可接入MPI、工业以太网、现场总线和Profibus等通信网络。,4,Theory and Application of PLC,S7-300 概况(1),模块式、无风扇设计,适用于中等性能的控
3、制要求,品种繁多的功能模块可以很好满足和适应多种领域自动控制任务。 可灵活进行功能扩充,易于实现分布、易于用户掌握。 每个CPU均有编程通讯接口,使用西门子MPI通讯协议,无需增加任何硬件、软件和编程就可建立一个MPI网络,通过Profibus-Dp接口建立DP网络。 最强的 RAM容量为512KB,有 8192个存储器位,512个定时器,和512个计数器,数字量通道最大为65536点,模拟量通道为4096个。 具有较高的电磁兼容性、抗震动抗冲击能力、抗低温耐高温、耐污染性能。,5,Theory and Application of PLC,S7-300 概况(2),S7-300/400有35
4、0多条指令,其编程软件STEP7功能强大,通过软件工具来为所有的模块和网络设置参数,支持梯形图、指令表、功能块图等多种编程语言,且可以相互转换 CPU具有智能化的诊断功能,监控系统是否正常、记录错误和特殊事件,有WDT监控中断、过程报警、定时中断等等功能。 S7-300/400将HMI服务集成到操作系统内,大大减少人机对话的编程要求。 S7-300/400按指定的刷新速度自动将数据传送给人机界面。,6,Theory and Application of PLC,S7-300的硬件组成,S7-300的硬件结构 电源模块(Power Supply,PS) CPU模块 接口模块 (Interface
5、 Module,IM) 信号模块 (Signal Module,SM) 功能模块 (Function Module, FM) 通信模块 (Communication Module,CM) 前连接器与其它模块,7,Theory and Application of PLC,S7-300的硬件结构,图1,8,Theory and Application of PLC,S7-300的结构组成,S7-300模块结构组态,电源连接器或导线,背板总线和U型连接器,9,Theory and Application of PLC,S7-300的电源模块(1),S7-300PLC有多种电源模块可供选择 PS30
6、5为户外型电源模块,输入电压为直流DC24/48/72/96/110V,输出电压为直流DC24V; PS307普通型电源模块,输入电压为交流AC120/230V,输出电压为直流DC24V,有三种不同规格的输出电流(2A、5A、10A ),适合大多数应用场合。 电源模块的作用:为CPU、信号模块、传感器、执行机构供电。 电源模块的选择: 输出功率必须大于其所供电的所有模块消耗功率之和,并且要留有30%左右的裕量。 当同一电源模块既要为主机单元供电又要为扩展单元供电时,从主机单元到最远一个扩展单元的线路压降必须小于0.25V。,10,Theory and Application of PLC,S7
7、-300的电源模块(2),PS307接线端子及内部原理图 左 右,11,Theory and Application of PLC,S7-300的CPU模块(1),RUN RUN-P STOP MRES,微存储器卡,MMC卡插槽,电源接口,MPI,通讯 接口,模式 选择 开关,输入输出接口,12,Theory and Application of PLC,S7-300的CPU模块(2),SF:系统出错/故障显示(红色) BF:电池故障(红) DC5V:CPU和S7300总线的电源指示(绿色) FRCE(强制,黄):至少有一个I/O被强制 RUN(运行,绿):重启和HOLD分别以2Hz和0.5H
8、z闪亮 STOP( 停止,黄):STOP、 HOLD或重启时亮,存储器复位闪亮 BUSF(总线错误,红色):PROFIBUS-DP接口硬件或软件故障时亮。只有此接口的CPU才有,状态和故障LED,13,Theory and Application of PLC,S7-300的CPU模块(3),STOP (停机):CPU通电后自动进入该模式,此模式下不执行用户程序,可接受全局数据和检查系统 STARTUP(启动):通过模式选择开关或编程软件启动CPU。如果模式开关处于RUN或RUN-P位置,通电时自动进入启动模式。 RUN(运行):执行用户程序,刷新输入输出,处理中断和故障信息 HOLD(保持)
9、:在STARTUP和RUN模式执行程序时遇到调试用的断点,用户程序的执行被暂停挂起,定时器被冻结,C P U的运行模式,14,Theory and Application of PLC,S7-300的CPU模块(4),RUN-P:CPU执行用户程序,还可通过编程软件读出、改写用户程序,此时不能拔出钥匙开关 RUN位置:执行且可通过编程软件读出用户程序,不能改写,可以取出钥匙开关。 STOP位置:不执行用户程序,通过编程软件可以读出和修改用户程序,钥匙开关可以取出。 MRES:存储器清零复位。该位置数弹触型,松手后自动回复至STOP位置。作用时,工作存储器、用户程序和地址区被清除;全部存储器、定
10、时器、计数器和数据块被删除;CPU初始化硬件和系统程序参数;MPI的参数被保留;MMC中的用户程序和系统参数CPU复位后被复制到工作存储区。,模式选择开关,(钥匙开关),(普通开关),15,Theory and Application of PLC,S7-300的CPU模块(5),复位存储器LED指示和操作过程: PLC通电后,将钥匙开关从STOP位置扳到MRES位置,“STOP”LED熄灭1s,亮1s,再熄灭1s后保持常亮。 放开开关,自动回复至STOP位置。 第二次将其扳到MRES位置, “STOP”LED以2Hz频率至少闪动3s,指示正在执行复位。最后,“STOP”LED常亮,复位结束,
11、松开模式开关自动回复。,16,Theory and Application of PLC,S7-300的CPU模块(6),微存储器卡的使用: 断电保护用户程序和数据,用以扩展CPU的存储器容量,也可保存CPU的操作程序,便于操作系统升级。 其读写直接在CPU内部进行,不需要专用编程器。 CPU31xC无装载存储器,故使用时必须插入MMC,CPU和MMC分开订货。 存储卡在取掉或插入时,CPU发出系统复位请求,此时应将模式选择开关扳到MRES位置,执行复位操作。 注意事项:只有在断电状态或CPU处于STOP状态时,才能可靠取下MMC,否则数据将会破坏;数据一旦破坏,必须将其插入CPU中删除或格式
12、化后在使用。,17,Theory and Application of PLC,S7-300的CPU模块(7),CPU模块分类及特点: 标准型 紧凑型 故障安全型 技术功能型 户外型,18,Theory and Application of PLC,S7-300的CPU模块(7),CPU模块分类及特点标准型: 包括CPU312、CPU314、CPU315-2DP、CPU315-2PN/2DP、CPU317-2DP、CPU317-2PN/2DP、CPU318-2DP等七种规格,且都没有集成I/O点。 CPU312,只有一个主机架,每一机架可安装8个模块,每个模块最大数字I/O点数为32点,故整个
13、CPU可提供最大数字I/O点数为8 X 32。 其余规格的,均可以带3个扩展机架,故可提供最大数字I/O点数为4X 8 X 32。,19,Theory and Application of PLC,CPU模块分类及特点紧凑型: 紧凑型包括CPU312C、CPU313C、CPU313C-2PtP、CPU313C-2DP、CPU314C-2PtP、CPU314C-2DP等六种规格。 紧凑型与标准型CPU模块的主要区别是CPU模块本身带有数量不等的集成数字I/O点和模拟I/O通道、集成高速计数输入,高速脉冲输出等功能,同样也可以根据需要选择不同的I/O模块进行扩展。 与标准型一样,紧凑型的CPU31
14、2C同样不可以连接扩展机架,其余CPU模块均可以连接最多3个扩展机架。 紧凑型CPU模块均带有固定点数的高速计数输入与高速脉冲输出,输入/输出频率可以达到1060kHz,,20,Theory and Application of PLC,CPU模块分类及特点故障安全型 : 故障安全型CPU模块包括CPU315F-2DP、CPU317F-2DP两种规格。 故障安全型PLC内部安装有经德国技术监督委员会认可的基本功能块与安全型I/O模块参数化工具, 可以用于锅炉,索道以及对安全性要求极高的特殊控制场合,它可以在系统出现故障时立即进入安全状态或安全模式,以确保人身与设备的安全。,21,Theory
15、and Application of PLC,CPU模块分类及特点 技术功能型目前只有CPU317T-2DP一种规格。 是一种专门用于运动控制的CPU,最大可以控制16轴。CPU除可以控制轴定位外,还可以实现简单的插补与同步控制,可以用于需要进行坐标位置,速度等控制的场合。 户外型常用的户外型有CPU312IFM、CPU314、CPU314IFM三种规格。 户外型CPU模块的基本性能与同规格的紧凑型、标准型CPU类似,其主要特点是防护等级高,允许在-25+700C并且含有氯、硫气体的环境下使用。,22,Theory and Application of PLC,23,Theory and Ap
16、plication of PLC,S7-300的接口模块,功能:用于S7-300PLC中央机架到扩展机架的连接。 规格:IM360、IM361、IM365 使用: IM360和IM361接口模块必须配合使用,用于S7-300PLC的多机架连接,两者间使用电缆368连接。 IM365专用于S7-300PLC的双机架系统扩展,由两个IM365配对使用,通过电缆368连接。 接口模块之间通信电缆不超过10m。,24,Theory and Application of PLC,IM365 Sender,IM365 Receiver,安装在 机架0,安装在 机架1,368电缆,Sender,Receiv
17、er,第几号机架和几号槽位?,25,Theory and Application of PLC,S7-300的信号模块,1、数字量输入输出模块 功能: 规格型号:SM321, SM322, SM323 使用: SM321-数字输入模块(DI),共有14种,常用的有直流16、32点,交流8、32点 SM322-数字输出模块(DO),共有7种。 SM323-数字输入/输出模块(DI/DO), 共有2种。,26,Theory and Application of PLC,27,Theory and Application of PLC,28,Theory and Application of PLC,29,Theory and Application of PL
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