西门子PLC硬件介绍学习教案

1、会计学1西门子西门子PLC硬件硬件(yn jin)介绍介绍第一页，共74页。3.1 整体型PLC S7-200 系列(xli) 一、 S7-200 PLC基本单元目前市场上主要为CPU22X系列(xli)CPU22X系列(xli)CPU221基本(jbn)单元CPU222基本单元CPU224基本单元CPU226基本单元6DI/4DO8DI/6DO14DI/10DO24DI/16DO第2页/共73页第二页，共74页。图2-6 整体式PLC逻辑(lu j)框图I/O扩展(kuzhn)单元ROM外设接口RAM输入接口I/O扩展口输出接口电源CPU编程器计算机其它接收现场输入信号后备电池驱动受控元件（

2、输出信号）第3页/共73页第三页，共74页。表2.1 S7-200 CPU 22X基本(jbn)单元特性CPU221CPU222CPU224CPU226基本(jbn)单元数字I/O6DI/4DO8DI/6DO14DI/10DO24DI/16DO最大可扩展(kuzhn)模块数不可扩展277最大可扩展数字量I/O点数不可扩展78168248最大可扩展模拟量I/O点数不可扩展103535数字量I/O逻辑映像区128入/ 128出128入/ 128出128入/ 128出128入/ 128出模拟量I/O逻辑映像区无16入/16出32入/32出32入/32出用户程序区4KB4KB8KB8KB第4页/共73

3、页第四页，共74页。例例 有一个系统有一个系统 数字量输入数字量输入(shr)DI：10个（无源触点）个（无源触点） 数字量输出数字量输出DO：8个个DC24V 100mA 线圈(xinqun) 6个AC220V 30VA 线圈(xinqun) 2个模拟输入AI：4个420mA 1 个 单端010V 2 个K热电偶 1 个模拟输出AO：2个010V 1 个420mA 1 个设计设计：PLC硬件配置模块清单1 主机主机(基本单元）基本单元）：CPU224（14DI、10DO）2 模拟输入扩展模块模拟输入扩展模块 EM231(4路，路，12位）位）3 热电偶用模拟输入扩展模块热电偶用模拟输入扩展模

4、块 EM231(4路，路， 热电偶输入）热电偶输入）4 模拟输出扩展模块模拟输出扩展模块 EM232(2路，路，12位）位）CPU224EM231 12位EM231热电偶EM232PLC硬件配置图主机(基本单元）0#1#2#要求要求：用三西门子S7-200系列PLC控制此系统，设计此系统PLC硬件配置模块清单及PLC硬件配置图。参考表2.1、表2.4第5页/共73页第五页，共74页。CPU224EM231 12位EM231热电偶EM232PLC硬件配置图及地址编号主机(基本单元）0#1#2#I0.0 Q0.0I0.1 Q0.1I0.2 Q0.2I0.3 Q0.3I0.4 Q0.4I0.5 Q0

5、.5I0.6 Q0.6I0.7 Q0.7I1.0 Q1.0I1.1 Q1.1I1.2 I1.3I1.4I1.5 AIW0AIW2AIW4AIW6AIW8AIW10AIW12AIW14AQW0AQW2第6页/共73页第六页，共74页。第7页/共73页第七页，共74页。第8页/共73页第八页，共74页。第9页/共73页第九页，共74页。作业：作业： 有一个有一个(y )系统，数字量输入系统，数字量输入DI：20个（无源触点）个（无源触点） 数字量输出数字量输出DO：14个个DC24V 100mA 线圈(xinqun) 10个AC220V 30VA 线圈(xinqun) 4个模拟输入AI：6个压力传

6、感器 2个 为420mA单端输出液位传感器 1个 为05V输出K热电偶检测温度 1 个模拟输出AO：4个压力控制器 2个 控制信号范围 010V 温度控制器 2个 控制信号范围 420mA要求要求：1、用西门子S7-200系列PLC控制此系统，设计此系统PLC硬件配置模块清单及PLC硬件配置图,并标出个模块地址编号。（参考课件S7-200模块清单） PT-100 铂电阻检测温度 2个第10页/共73页第十页，共74页。CPU模块(m kui)AI模块(m kui)DI模块AO模块DO模块通信模块智能模块编程器上位机现场信号图2-5 模块式PLC逻辑框图PS电源模块IM接口模块第11页/共73页

7、第十一页，共74页。n1标准型CPU（Standard CPUs）系列(xli)n2集成型CPU系列(xli)n3. 紧凑型CPU（Compact CPUs）系列(xli)n4. 故障安全型CPU（Fail-safe CPUs）系列(xli)一、S7-300 CPU模块(m kui)S7-300 CPU分为4个系列(xli)8种类型第12页/共73页第十二页，共74页。S7-300 CPU模块(m kui)表3-1 标准型系列CPU模块的主要(zhyo)特性P47型号(xngho) CPU 313 CPU 314CPU 315CPU 315-2 DPCPU 316CPU 318-21.标准型C

8、PU模板的主要特性 第13页/共73页第十三页，共74页。型号型号CPU313CPU313CPU314CPU314CPU315CPU315CPU315-2 CPU315-2 DPDPCPU316CPU316CPU318-2CPU318-2装载装载存储存储器器（KBKB）RAMRAM20204040808096961921926464EEPROMEEPROM最大最大256 256 最大最大512512最大最大512512最大最大512512最大最大512512最大最大40964096工作存储器（工作存储器（KBKB）RAMRAM1212242448486464128128512512指令指令执行

9、执行时间时间（ss）位操作位操作0.60.60.30.30.30.30.30.30.30.30.10.1字操作字操作2 21 11 11 11 10.10.1定点加定点加3 32 22 22 22 20.10.1浮点加浮点加606050505050505050500.60.6最大数字最大数字I IO O点数点数12812851251210241024102410241024102481928192最大模拟最大模拟I IO O通道通道数数32326464128128128128128128128128最大配置最大配置1 1个机架个机架8 8块模板块模板4 4个机架个机架 3232块模板块模板时钟

10、时钟软件时钟软件时钟硬件实时时钟硬件实时时钟定时器定时器128128128128128128128128128128512512计数器计数器64646464646464646464512512位存储器位存储器204820482048204820482048204820482048204881928192编程语言编程语言STEP 7STEP 7块类型块类型组织块组织块OBOB，功能块，功能块FBFB，功能，功能FCFC，数据块，数据块DBDB，系统功能块，系统功能块SFBSFB、SFCSFCMPIMPI接口站数接口站数最多最多3232个站，最多个站，最多4 4个静个静态和态和4 4个动态连接个动

11、态连接CPUCPU最多最多3232个站，最多个站，最多4 4个静个静态和态和8 8个动态连接个动态连接CPUCPU最多最多3232个站个站最多最多3232个连接个连接CPUCPU表3-1 标准型系列CPU模块的主要(zhyo)特性P47第14页/共73页第十四页，共74页。第15页/共73页第十五页，共74页。第16页/共73页第十六页，共74页。分散外围设备）接口，有的则配置了15针PtP(Ponit toPoint 点对点)接口。第17页/共73页第十七页，共74页。基本功能基本功能CPUCPU312C312CCPUCPU313C313CCPU313CCPU313C-2 DP-2 DPCP

12、U313CCPU313C-2 PtP-2 PtPCPU314CCPU314C-2 DP-2 DPCPU314CCPU314C-2 PtP-2 PtPMMCMMC卡卡MPIMPI接口接口DPDP接口接口 PtPPtP接口接口 数 字 量 输数 字 量 输入入101024241616161624242424数 字 量 输数 字 量 输出出6 616161616161616161616模 拟 量 输模 拟 量 输入入4 41 14 41 14 41 1模 拟 量 输模 拟 量 输出出2 22 22 2高 速 计 数高 速 计 数器器2 2个个3 3个个3 3个个3 3个个4 4个个4 4个个频率测量

13、频率测量10KHz10KHz30KHz30KHz30KHz30KHz30KHz30KHz60KHz60KHz60KHz60KHz定位通道定位通道 1 1个个1 1个个第18页/共73页第十八页，共74页。第19页/共73页第十九页，共74页。1、S7-300 数字量输入(shr)DI模块 它将数字输入(shr)信号进行光电隔离和滤波后，送入缓冲区等待CPU采样，采样后进入输入(shr)映像区。 SM321数字(shz)输入DI模块的技术特性型号DI16XDC24VDI32XDC24VDI8XAC120/230VDI16XAC120V二、信号模块第20页/共73页第二十页，共74页。技术特性技术

14、特性直流直流1616点点输入模板输入模板直流直流3232点点输入模板输入模板交流交流8 8点点输入模板输入模板交流交流1616点点输入模板输入模板输入点数输入点数161632328 83232额定负载电压（额定负载电压（V V）DC24DC24DC24DC24 负载电压范围（负载电压范围（V V）20.420.428.828.820.420.428.828.8 额定输入电压（额定输入电压（V V）DC24DC24DC24DC24AC120AC120AC120AC120输入电压输入电压“1”1”范围（范围（V V）131330301313303079791321327979132132输入电压输

15、入电压“0”0”范围（范围（V V）3 35 53 35 50 020200 02020输入电压频率（输入电压频率（HzHz） 4747636347476363隔离（与背板总线）方式隔离（与背板总线）方式光耦合器光耦合器光耦合器光耦合器光耦合器光耦合器光耦合器光耦合器输入电流输入电流“1”1”信号（信号（mAmA）7 77.57.56 62121最大允许静态电流（最大允许静态电流（mAmA）1.51.51.51.51 14 4典型输入延迟（典型输入延迟（msms）1.21.24.84.81.21.24.84.825252525背板总线最大消耗电流背板总线最大消耗电流mAmA）252525251

16、6162929功率损耗（功率损耗（W W）3.53.54 44.14.14.04.0SM321数字量输入模板技术(jsh)特性第21页/共73页第二十一页，共74页。第22页/共73页第二十二页，共74页。SM321DI1624VDC 模块(m kui)内部结构第23页/共73页第二十三页，共74页。直流32点数字量输入模板的端子(dun z)接线图和框图如图3-6所示。 第24页/共73页第二十四页，共74页。n 数字量输出模板将S7-300内部信号电平转换成现场(xinchng)所需要的外部信号电平，可直接驱动电磁阀线圈接触器线圈，微型电动机，指示灯等负载。n 根据负载回路使用电源的要求，

17、数字量输出模板有：nl 直流输出模板（晶体管输出方式）。nl 交流输出模板（晶闸管输出方式）。nl 交直流两用输出模板（继电器输出方式）。2、S7-300 数字(shz)量输出DO模块第25页/共73页第二十五页，共74页。 SM322数字(shz)输出DO模块的技术特性型号(xngho)DO8XDC24V/0.5A(8点晶体管型输出)DO16XDC24V/0.5A(16点晶体管型输出)DO32XDC24V/0.5A(32点晶体管型输出)DO16XAC230V/0.5A(16点晶闸管型输出)DO32XAC230V/1A(32点晶闸管型输出)DO8XAC230V/2A(8点继电器型输出)DO16

18、XAC230V/2A(16点继电器型输出)第26页/共73页第二十六页，共74页。每组点数每组点数AC230VAC230VAC230VAC230VAC230VAC230VAC230V第27页/共73页第二十七页，共74页。16点数字量继电器输出模板(mbn)的端子接线图和框图如图3-10所示。 第28页/共73页第二十八页，共74页。SM 322DO 1624 VDC/0.5A模块(m kui)内部结构第29页/共73页第二十九页，共74页。32点数字量晶闸管输出模板(mbn)的端子接线图和框图如图3-9所示。 第30页/共73页第三十页，共74页。3、模拟量输入（AI）模板SM331 当控制

19、过程含有模拟信号时，采用模拟量输入输出（AIAO）模板。 SM331模板主要由AD转换器、切换开关、恒流源、补偿电路、光隔离器及逻辑电路组成。它将控制过程中的模拟信号转换为PLC内部处理用的数字信号。其主要功能有：l 分辨率可调，可以(ky)从915位加符号位。l AD转换器采用积分法，4档积分时间2.5、16.7、20和100ms。l 测量范围广，电压和电流传感器、热电偶，电阻和电阻式温度计均可作为传感器与之连接。l 具有极限值诊断和中断诊断。第31页/共73页第三十一页，共74页。S7-300 模拟量输入(shr)AI模块 用于输入模拟信号(xnho)，有多种规格：8AI*12位、 2AI

20、*12位、8AI*16位 、8AI*RTC、8AI*TC，输入信号(xnho)可为电压型、电流型、热电阻型、热电偶型。输入信号范围 电压(diny)：5V、15V、 10V电流：020mA、 20mA、 420mA热电阻 R热电偶 TC第32页/共73页第三十二页，共74页。技术特性技术特性AI 8 AI 8 1616AI 8 AI 8 1212AI 8 AI 8 RTDRTDAI 8 AI 8 TCTCAI 2 AI 2 1212通道组数通道组数4 44 44 44 41 1输入点数输入点数8 88 88 88 82 2分辨率分辨率1515位符位符号号9 9位符号位符号1212位符位符号号1

21、414位符位符号号1515位符位符号号1515位符位符号号9 9位符号位符号1212位符位符号号1414位符位符号号测量方式测量方式电流电流电压电压电流电流电压电压电阻器电阻器温度计温度计电阻电阻热电偶热电偶电流电流电压电压电阻器电阻器温度计温度计测量范围选测量范围选择择任意任意任意任意任意任意任意任意任意任意可编程诊断可编程诊断中断诊断中断诊断可调整可调整可调整可调整可调整可调整可调整可调整可调整可调整极限值监测极限值监测2 2通道通道可调可调2 2通道通道可调可调8 8通道通道可调可调8 8通道通道可调可调1 1通道通道可调可调隔离方式隔离方式光电隔离光电隔离CPUCPU光电隔离光电隔离C

22、PUCPU负载电压负载电压光电隔离光电隔离CPUCPU负载电压负载电压光电隔离光电隔离CPUCPU光电隔离光电隔离CPUCPU常用模拟量输入模板的主要技术(jsh)特性 第33页/共73页第三十三页，共74页。第34页/共73页第三十四页，共74页。第35页/共73页第三十五页，共74页。第36页/共73页第三十六页，共74页。第37页/共73页第三十七页，共74页。第38页/共73页第三十八页，共74页。第39页/共73页第三十九页，共74页。4、S7-300 模拟量输出(shch)AO模块 用于输出模拟信号(xnho)， SM332目前有4种规格， AO 8 12位、AO 4 12位、AO

23、 2 12位和AO 4 16位。 ，输出信号(xnho)可为电压型、电流型。输出(shch)信号范围 电压：5V、15V、 、010V、10V电流：020mA、 20mA、 420mA第40页/共73页第四十页，共74页。第41页/共73页第四十一页，共74页。技术特性技术特性AO 8 AO 8 1212AO 4 AO 4 1212AO 2 AO 2 1212AO 4 AO 4 1616通道组数通道组数8 84 42 24 4输出点数输出点数8 84 42 24 4分辨率分辨率1212位位1212位位1212位位1616位位输出方式及输出范围输出方式及输出范围选择选择电压：电压： 1 15V5

24、V 0 010V10V 10V10V电流：电流：0 020mA20mA4 420mA20mA20 mA20 mA电压：电压： 1 15V5V 0 010V10V 10V10V电流：电流：0 020mA20mA4 420mA20mA 20 mA20 mA电压：电压： 1 15V5V 0 010V10V 10V10V电流：电流：0 020mA20mA4 420mA20mA 20 mA20 mA电压：电压： 1 15V5V 0 010V10V 10V10V电流：电流：0 020mA20mA4 420mA20mA 20 mA20 mA转换精度转换精度1111位位+ +符号位：符号位：在在1 15V 5

25、V ，10V10V，4 420mA20mA， 20 mA20 mA时时1212位：在位：在0 020mA20mA，0 010V10V时时1515位位+ +符号位符号位每通道转换时间每通道转换时间最大最大0.8ms0.8ms最大最大1.5ms1.5ms建立时间（建立时间（msms）阻性负载阻性负载0.20.2感性负载感性负载3.33.3容性负载容性负载0.50.5阻性负载阻性负载0.10.1感性负载感性负载3.33.3容性负载容性负载0.50.5阻性负载阻性负载0.10.1感性负载感性负载3.33.3容性负载容性负载0.50.5阻性负载阻性负载0.20.2感性负载感性负载3.23.2容性负载容性

26、负载0.50.5负负载载阻阻抗抗电压输出电压输出11电流输出电流输出0.50.5容性输出容性输出1F1F感性输出感性输出1mH1mH与背板总线隔离与背板总线隔离光电隔离光电隔离光电隔离光电隔离光电隔离光电隔离光电隔离光电隔离第42页/共73页第四十二页，共74页。第43页/共73页第四十三页，共74页。第44页/共73页第四十四页，共74页。智能模板（自身带CPU) ,为PLC的CPU模板分担(fndn)了大量的任务。第45页/共73页第四十五页，共74页。第46页/共73页第四十六页，共74页。第47页/共73页第四十七页，共74页。第48页/共73页第四十八页，共74页。第49页/共73页

27、第四十九页，共74页。第50页/共73页第五十页，共74页。第51页/共73页第五十一页，共74页。业以太网）n6CP343-1 TCP通信处理器模板n7CP343-5通信处理器模板(PROFIBUS-FMS) 第52页/共73页第五十二页，共74页。第53页/共73页第五十三页，共74页。第54页/共73页第五十四页，共74页。S7-300 PLC的插槽地址(dzh)导轨0电源模块PS接口(ji ku)模块IMCPU模块槽位编号(bin ho)1234567891011 导轨0上的单元称为基本单元，最多有11个模块，电源模块PS、CPU模块、接口模块IM在导轨上的位置是固定的（1、2、3），

28、其他模块在411号槽之间可以自由安排位置。信号模块SM信号模块SM信号模块SM信号模块SM信号模块SM信号模块SM信号模块SM信号模块SM第55页/共73页第五十五页，共74页。S7-300 PLC的扩展(kuzhn)导轨0电源模块PS接口(ji ku)模块IMCPU模块槽位编号(bin ho)1234567891011 导轨0若不够用可进行扩展，但每根导轨上安装的模块有一定的限制。电源模块PS接口模块IM导轨1导轨2导轨3第56页/共73页第五十六页，共74页。第57页/共73页第五十七页，共74页。机架 0槽 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 机架 396.0 to99.71

29、00.0 to103.7104.0 to107.7108.0 to111.7112.0 to115.7116.0 to119.7120.0 to123.7124.0 to127.7IM(接受) PS机架 264.0 to67.768.0 to70.772.0 to75.776.0 to79.780.0 to83.784.0 to87.788.0 to91.792.0 to95.7IM(接受) PS机架1IM(接受) 32.0 to35.736.0 to39.744.0 to47.748.0 to51.752.0 to55.756.0 to59.760.0 to63.740.0 to43.7PS

30、 0.0 to 3.720.0 to23.724.0 to27.728.0 to31.712.0 to15.716.0 to19.7 4.0 to 7.7 8.0 to11.7IM(发送) CPUPS第58页/共73页第五十八页，共74页。使用的地址范围为Q0.0到Q1.7，地址Q2.0到Q3.7不能使用。第59页/共73页第五十九页，共74页。PSCPUSMSMSMSMSMSMSM模块 12 4 5 6 7 8 9 10槽号地址(dzh) 0.0地址(dzh) 0.7地址(dzh) 1.0地址(dzh) 1.7第60页/共73页第六十页，共74页。第61页/共73页第六十一页，共74页。IM

31、256 to270336 to350352 to366368 to382304 to318320 to334272 to286288 to302 (发送(f sn) 槽口号(kuho) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 384 to398400 to414432 to446448 to462464 to478480 to494496 to510416 to430机架机架 1R0电源模块IM(接收) 电源模块CPU512 to526528 to542544 to558560 to574576 to590592 to606608 to622624 to638机架机架 2IM(接收) 电源

32、模块机架机架 3640to654656to670672to686688 to702704 to718720 to734736 to750752 to766IM(接收) 电源模块第62页/共73页第六十二页，共74页。PQW256和PQW258。第63页/共73页第六十三页，共74页。n S7-300 CPU机架的组态与S7-300扩展机架的组态非常相似，区别在于扩展机架的2号槽位上不安装CPU模板。n第64页/共73页第六十四页，共74页。第65页/共73页第六十五页，共74页。模板规格数量从背板总线吸取的电流（mA）从电源吸取的电流（mA）功耗（W）CPU模板CPU314112008数字量输

33、入模板SM321 1624V DC225253.5数字量输出模板SM322 1624V DC1801204.9数字量输出模板SM322 16继电器输出11002504.5模拟量输入模板SM331 2AI1602001.3模拟量输出模板SM332 2AO1601353高速计数器模板FM350-11160404.5第66页/共73页第六十六页，共74页。第67页/共73页第六十七页，共74页。I0.0I1.7I1.0I1.7I4.0I4.7I5.0I5.7I8.0I8.7I9.0I9.7I12.0I12.7I13.0I13.7PIW320PIW322PQW336PQW338第68页/共73页第六十八页，共74页。例例 有一个系统有一个系统 数字量输入数字量输入(shr)DI：10个（无源触点）个（无源触点） 数字量输出数字量输出DO：12个个DC24V 100mA 线圈(xinqun) 10个AC220V 30VA 线圈(xinqun) 2个模拟输入AI：4个420mA 1 个 单端010V 2 个K热电偶 1 个模拟输出AO：3个010V 2 个420mA 1 个要求利用西门子S7-300系列PLC，对系统进行硬件配置，列出模块清单，标出各模块地址编号。(可参考P75) 第6