第二章 SIMATIC S7—300 PLC系统特性及硬件构成
前面我们介绍了可编程控制器的基本原理,本章主要介绍SIMATIC S7—300PLC的特性及其主要模块.S7—300PLC与其它可编程控制器一样,都采用循环扫描工作方式.即CPU首先扫描输入模块的状态,并更新输入过程映像寄存器,然后执行用户程序,最后从输出过程映像寄存器中将值输出到输出模块,以此循环下去.
2.1 S7—300PLC系统结构
2.1.1 S7—300 PLC的组成
S7—300 PLC功能强,速度快,扩展灵活,它具有紧凑的,无槽位限制的模块化结构,其系统构成如图2.1所示.它的主要组成部分有导轨(RACK),电源模块(PS),中央处理单元CPU模块,接口模块(IM),信号模块(SM),功能模块(FM)等.通过MPI网的接口直接与编程器PG,操作员面板OP和其它S7PLC相连.
导轨是安装S7—300各类模块的机架,它是特制不锈钢异型板,其长度有160,482,530,830,2000(mm)五种,可根据实际需要选择.电源模块,CPU及其它信号模块都可方便地安装在导轨上.S7—300采用背板总线的方式将各模块从物理上和电气上连接起来,如图2.2所示.
图2.2 背板总线连接图
除CPU模块外,每块信号模块都带有总线连接器,安装时先将总线连接器装在CPU模块并固定在导轨上,然后依次将各模块装入.
电源模块PS 307 输出24VDC,它与CPU模块和其它信号模块之间通过电缆连接,而不是通过背板总线连接.
中央处理单元CPU模块有多种型号,如CPU312IFM,CPU313,CPU314,CPU315,CPU315—2DP等.CPU模块除完成执行用户程序的主要任务外,还为S7—300背板总线提供5V直流电源,并通过MPI多点接口与其它中央处理器或编程装置通信.
S7—300的编程装置可以是西门子专用的编程器,如PG705,PG720,PG740,PG760 等,也可以用通用微机,配以STEP7软件包,并加MPI卡或MPI编程电缆构成.
信号模块SM使不同的过程信号电平和S7—300的内部信号电平相匹配,主要有数字量输入模块SM321,数字量输出模块SM322,模拟量输入模块SM331,模拟量输出模块SM332.
每个信号模块都配有自编码的螺紧型前连接器,外部过程信号可方便地连在信号模块的前连接器上.特别指出的是其模拟量输入模块独具特色,它可以接入热电偶,热电阻,4~20mA电流,0~10V电压等18种不同的信号,输入量程范围很宽,
功能模块FM主要用于实时性强,存储计数量较大的过程信号处理任务.例如快给进和慢给进驱动定位模块FM351,电子凸轮控制模块FM352,步进电机定位模块FM353,伺服电机位控模块FM354,智能位控制面模块SINUMERIK FM-NC等.
通信处理器是一种智能模块,它用于PLC间或PLC与其它装置间联网实现数据共享.例如,具有RS—232C接口的CP340,与现场总线联网的CP342-5 DP等.
2.1.2 S7—300的扩展能力
S7—300是模块化的组合结构,根据应用对象的不同,可选用不同型号和不同数量的模块.并可以将这些模块安装在同一机架(导轨)或多个机架上.与CPU312IFM和CPU313配套的模块只能装在一个机架上.除了电源模块,CPU模块和接口模块外,一个机架上最多只能在安装八个信号模块或功能模块.
CPU314/315/315-2DP最多可扩展为四个机架,IM360/IM361接口模块将S7—300 背板总线从一个机架连接到下一个机架,如图2.3所示.
中央处理单元总是在0号机架的2号槽位上,1号槽安装电源模块,3号槽总是安装接口模块.槽号4至11,可自由分配信号模块,功能模块和通信模块.需要注意的是,槽位号是相对的,每一机架的导轨并不存在物理的槽位.
用于发送的接口模块IM360,装在0号机架3号槽.通过专用电缆,将数据从IM360发送到IM361.IM360 和IM361的最大距离为10m.IM361上有指示系统状态和故障的发光二极管LED,如果CPU不确认此机架,则LED闪烁,可能是连接电缆没接好或者是串行连接的IM361关掉了.具有接受功能的接口模块IM361,用于S7—300 的机架1到机架3的扩展,通过连接电缆把数据从IM360接收到IM361或者从一个IM361传到另一个IM361.IM361 和IM361之间的最大距离也为10m.IM361不仅提供数据传输功能,还将24V直流电压转换为5V直流电压,给所在机架的背板总线提供直流5V电源,供电电流不超过1.2A,CPU312IFM不超过0.8A.所以,每个机架所能安装的模块数量除了不能大于8块外,还要受到背板总线5V供电电流的限制,即每个机架上各模块消耗的5V电流之和应小于该机架最大的供电电流.

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