SIMATICS700PLC及指令系统.ppt

四、SIMATIC S7-300 PLC及指令系统,4.1 系统组成 4.2 系统配置 4.3 指令系统简介 4.4 程序结构 4.5 S7 PLC的网络通信,4.1 S7-300 PLC的系统组成,S7-300 PLC的硬件构成 ： CPU模块 接口模块（IM） I/O模块（SM） 功能模块（FM） 电源模块（PS） 导轨（RACK）等,4.1.1 CPU单元,SIMATIC S7-300有多种性能级别的CPU： 1. 各种CPU均封装在一个紧凑的塑料壳体内 2. CPU上集成有MPI多点接口， MPI接口可以使PLC与其它PLC、OS、PG、OP等建立通信联系，可建立由多个站点组成的简单网络。 3. CPU31x 2集成Profibus-DP接口，适用于大范围分布式自动化结构。 4. 通过模块扩展，可以实现EtherNet通信 5. 执行速率、存储器容量、可扩展I/O点数等都随着CPU序号的递增而增加。,CPU单元1,4.1.2 模拟量输入模块(SM331),模拟量值的表示方法,SM331的输入测量范围很宽，可直接输入电压、电流、电阻、mV等信号,单极性电压、电流输入的数字化表示：,双极性是什么意思？,L PIW 400 /从端口地址（例如：400）读入十进制转换结果 T # Dec_in /存入临时变量Dec_in，表示临时变量 CALL “SCALE“ /直接调用系统提供的转换函数，以下是输入输出参数 IN : =# Dec_in /入口参数：十进制转换结果 HI_LIM : =2.000000e+002 /入口参数：工程量上限200，kPa（PLC本身没有单位概念） LO_LIM : =0.000000e+000 /入口参数：工程量下限0 BIPOLAR : =FALSE /入口参数：TRUE为双极性，FALSE为单极性 RET_VAL : =#ret /出口参数：返回值（准确0，错误其它值） OUT : =#In_result /出口参数：工程量转换结果,420mA 15VDC 010mA 020mA ,数字量 027648 -2764827648,工程量，如： 0200kPa ,变送器：把（0200kPa）转换为（420mA） 模 块：把（420mA）转换为（0，27648） 程 序：把（0，27648）转换为（0200kPa）的值（ In_result ），共程序调用,SM331模块的硬件设置,2种规格型号：8通道、2通道, 模拟量模块装有量程块，调整量程块的方位可改变模块内部的硬件结构 每两个相邻输入通道共用一个量程块，构成一个通道组。 量程块是一个正方体的短接块，在上方有“A”，“B”，“C”，“D”四个标记 不同的量程块位置，适用于不同的测量方法和测量范围。,SM331量程块设置对应关系 ：,SM331模块的软件设置,SM331模块的信号连接,电压信号,电流信号,毫伏信号,电阻信号,输入信号类型：,电压信号连接,模块配置成电压输入(B),电流信号连接,两线制仪表与四线制仪表？,模块配置成四线制电流输入(C)，只接收420mA电流,四线制仪表,四线制输入,电流信号连接,模块配置成四线制电流输入(C)，只接收420mA电流,二线制仪表,四线制输入,电流信号连接,模块配置成二线制电流输入(D)，带配电接收420mA电流,二线制仪表,二线制输入,内部原理示意,毫伏信号连接,一般什么仪表输出mV信号？ 该仪表在使用时需要注意什么？,补偿导线,外部补偿,内部补偿,电阻信号连接,一般什么仪表输出信号？ 该仪表在使用时需要注意什么？,四线制连接方式,三线制连接方式,二线制连接方式,P,4.1.3 模拟量输出模块(SM332),模拟量值的表示方法,SM332模块可以输出电压和电流两种类型的信号,CALL “UNSCALE“ /直接调用系统提供的转换函数，以下是输入输出参数 IN :=#Out /入口参数：阀位值0100浮点数 HI_LIM :=1.000000e+002 /入口参数：阀位上限100 LO_LIM :=0.000000e+000 /入口参数：阀位下限0 BIPOLAR :=FALSE /入口参数：TRUE为双极性输出，FALSE单极性输出 RET_VAL :=#Err /出口参数：返回值 OUT :=#Out_result /出口参数：十进制转换结果存入临时变量 L #Out_result T PQW 416 /十进制转换结果输出到过程输出缓冲区，如416,程 序：把（0100）转换为（027648） 模 块：把（027648 ）转换为（420mA） 执行器：把（420mA）转换为相应的阀位,SM332模块的软件设置（不需要硬件设置）,SM332有212、412、812位等AO模块，其特性、参数、工作原理完全相同。,SM332模块的信号连接,电压信号,电流信号,输出信号类型：,每通道有4个端子,电压输出,RL,RL,电压输出（4线） 电压输出（2线）,电流输出,RL,Io,4.1.4 开关量输入模块 (SM321),开关量输入模块SM321主要有直流信号输入和交流信号输入二大类,4.1.5 开关量输出模块(SM322),SM322模块有晶体管、可控硅和继电器3种输出类型,4.2 系统配置,根据自动化系统的实际规模和要求，配置PLC硬件系统。,S7系列PLC采用的是模块化的结构形式，根据系统规模用户可选择不同型号和不同数量的模块，并把这些模块安装在一个或多个机架上。 除了CPU模块、电源模块、通信接口模块之外，它规定每一个机架最多可以安装8个I/O信号模块。 一个PLC系统的最大配置能力（包括I/O点数、机架数等）与CPU的型号相关,常用的模块： CPU：312、313、314、315-2DP、316-2 电源：PS-307（2A、5A、10A）、SITOP（5A、10A、20A、40A） 接口模块（连接机架）：IM365（CR，最多1）/IM365（ER，最多1） IM360（CR，最多1）/IM361（ER，最多3） IM153（ER，最多127，DP总线） AI：SM331（I、V、mV、；2通道、8通道） SM331 RTD（ ；2通道、8通道） AO：SM332（I、V；2通道、4通道，8通道） DI：SM321（8/16/32通道） DO：SM322 （8/16/32通道）,某系统需要,输入：46路420mA信号 输入：4路PT100信号 输出：32路420mA信号,要求配置S7 PLC的I/O模块并选择合适的CPU单元,每路420mA占1个A/D通道 需46个A/D通道,需7块8通道SM331,每路420mA占1个D/A通道 需32个D/A通道,需4块8通道SM332,示例：,电阻信号可以配置RTD模块 需4个RTD通道,需1块8通道SM331 RTD,(1) IO模块配置一,冗余10个通道,冗余4个RTD通道,过多的冗余是浪费，但适当的冗余还是必要的,总计12块SM模块，需要2个机架,每路420mA占1个A/D通道 需46个A/D通道,每路420mA占1个D/A通道 需32个D/A通道,需4块8通道SM332,示例：,每路电阻信号占2个A/D通道 需8个A/D通道,需7块8通道SM331,(2) IO模块配置二,冗余2个A/D通道,总计11块SM模块，需要2个机架,(3) CPU配置,该系统需要12个SM模块，必须安装到2的机架，如果单纯从I/O配置的角度分析（暂不考虑内存、速度需求），根据表7.1中的性能参数，该系统可以选用CPU314或CPU314以上的型号均可。,有三种选择：,示例：,(3) 接口模块,(4) 电源模块,模块供电，外部仪表供电（确定合适的电源模块的功率） 尽管理论上可以集中供电，即两个机架用同一个电源，但实际系统建议每个机架分别配置电源模块 2块,第一种：IM365/IM365，最经济 第二种：IM360/IM361，有一定扩展 能力，可以扩到4个机架 第三章：IM153，CPU上需要有DP口（或者通过模块扩展DP口），有很大的扩展能力，可方便地和其他系统组网,示例：,(5) 其它附设,导轨：安装各种模块（几个机架至少几块） 与上位机通信的接口卡：板卡式MPI网卡CP5611 编程电缆（外置，USB或者串口连接） 内存卡：新CPU必须，有不同容量，如64KB、128KB、512KB、2MB、4MB 总线连接器：DP总线连接、上下位机采用网卡连接时需要，每点1个 通信电缆（屏蔽双绞线）：DP总线连接、上下位机采用网卡连接时需要 下位机开发软件：STEP7 5.x（很贵的啊） 上位机组态软件：WINCC（和系统点数有关系，可以自主开发） ,4.2.1 硬件结构配置,PLC模块的安装是有顺序要求的，每个机架从左到右分为11个逻辑槽号 电源模块安装在最左边的1#槽，2#槽安装CPU模块，3#槽安装通信接口模块，411#槽可自由分配I/O信号模块、功能模块或扩展通信模块。 需要注意的是，槽号是相对的，机架上并不存在物理上的槽位限制。,电源模块,CPU模块,通信模块,I/O模块,1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11,逻辑槽号,电源 1,CPU2,IO 4,IO 5,IO 6,IO 7,IO 8,IO 9,电源 1,接口2,IO 4,IO 5,IO 6,IO 7,IO 8,IO 9,机架的连接(1),如果：机架数量=2 and 机架之间的距离1米,方式一：,机架的连接(2),如果：机架数量4 and 机架之间的距离10米,方式二：,机架的连接(3),如果：机架数量4 or 机架之间的距离10米 要求：CPU上集成DP口或在CR上扩展DP口（ProfibusDP）,方式三：,CR：安装在控制室,连接到DP接口,IM153,Profibus-DP总线,总结,硬件配置部分 【一个机架】 8个SM/FM模块 电源 CPU SM/FMSM/FMSM/FM 【两个机架，间距 10米/1米】 8个SM/FM模块 电源 CPU IM360/365 SM/FMSM/FMSM/FM 8个SM/FM模块 电源 IM361/365 SM/FMSM/FMSM/FM,【34个机架，间距 10米】 8个SM/FM模块 电源 CPU IM360 SM/FMSM/FMSM/FM,电源 电源 电源,IM361 SM/FMSM/FMSM/FM IM361 SM/FMSM/FMSM/FM IM361 SM/FMSM/FMSM/FM,【多个机架，间距“不限”】,电源 电源 电源 电源 电源,IM153 SM/FMSM/FMSM/FM IM153 SM/FMSM/FMSM/FM IM153 SM/FMSM/FMSM/FM IM153 SM/FMSM/FMSM/FM IM153 SM/FMSM/FMSM/FM,电源 CPU,SM/FMSM/FMSM/FM,Profibus DP总线,PLC系统开发的基本流程,根据工艺要求，确定I/O参数数量,1. 进入Step 7 2-1.硬件配置 2-2.地址配置：网络地址 IO端口地址 3. 软件编程(针对工艺要求),4.2.2 IO地址配置,系统的I/O模块分为： 模拟量和数字量二种类型， 每个模块包含若干个通道。 模块上任何通道均配置独立的地址 应用程序则根据地址实现对它们的操作。,每个通道的地址占用一位(bit) 数字量模块最大为 32 通道 模块地址最多占 4 字节,数