西门子PLC硬件组成与硬件配置.ppt

TheoryandApplicationofPLC 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 TheoryandApplicationofPLC 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 TheoryandApplicationofPLC 西门子产品概况 西门子PLC主要有SIMATICS5 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 TheoryandApplicationofPLC S7 300概况 1 模块式 无风扇设计 适用于中等性能的控制要求 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 TheoryandApplicationofPLC S7 300概况 2 S7 300 400有350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 TheoryandApplicationofPLC S7 300的硬件组成 S7 300的硬件结构电源模块 PowerSupply PS CPU模块接口模块 InterfaceModule IM 信号模块 SignalModule SM 功能模块 FunctionModule FM 通信模块 CommunicationModule CM 前连接器与其它模块 7 TheoryandApplicationofPLC S7 300的硬件结构 图1 8 TheoryandApplicationofPLC 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 TheoryandApplicationofPLC S7 300的电源模块 1 S7 300PLC有多种电源模块可供选择PS305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 TheoryandApplicationofPLC S7 300的电源模块 2 PS307接线端子及内部原理图左右 11 TheoryandApplicationofPLC S7 300的CPU模块 1 RUNRUN PSTOPMRES 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 TheoryandApplicationofPLC 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 5Hz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 TheoryandApplicationofPLC 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 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 CPU的运行模式 14 TheoryandApplicationofPLC 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 TheoryandApplicationofPLC 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 松开模式开关自动回复 16 TheoryandApplicationofPLC 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中删除或格式化后在使用 17 TheoryandApplicationofPLC 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 TheoryandApplicationofPLC 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CPU可提供最大数字I O点数为8X32 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4X8X32 19 TheoryandApplicationofPLC 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CPU312C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10 60kHz 20 TheoryandApplicationofPLC 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 TheoryandApplicationofPLC 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 TheoryandApplicationofPLC 23 TheoryandApplicationofPLC 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 TheoryandApplicationofPLC IM365Sender IM365Receiver 安装在机架0 安装在机架1 368电缆 Sender Receiver 第几号机架和几号槽位 25 TheoryandApplicationofPLC 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 TheoryandApplicationofPLC 27 TheoryandApplicationofPLC 28 TheoryandApplicationofPLC 29 TheoryandApplic