s7-300硬件组成.ppt

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1、第3章 SIMATIC S7-300系列3.1 SIMATIC S7-300 系列系列PLC的硬件系统的硬件系统3.1.1 概述概述 SIMATIC S7 系列系列PLC是德国西门子公司在是德国西门子公司在S5系列系列PLC基基础上于础上于1995年陆续推出的性能价格比较高的年陆续推出的性能价格比较高的PLC系统。其中，系统。其中，微型的有微型的有SIMATIC S7-200系列，最小配置为系列，最小配置为8DI/6DO，可扩展，可扩展27个模块，最大个模块，最大I/O点数为点数为64 DI/DO、12 AI/4 AO；中小型的；中小型的有有SIMATIC S7-300系列；中高档性能的有系列

2、；中高档性能的有S7-400系列。系列。SIMATIC S7系列系列PLC都采用了模块化、无排风扇结构且具有易都采用了模块化、无排风扇结构且具有易于用户掌握等特点，使得于用户掌握等特点，使得S7系列系列PLC成为各种从小规模到中等成为各种从小规模到中等性能要求以及大规模应用的首选产品。性能要求以及大规模应用的首选产品。第3章 SIMATIC S7-300系列 SIMATIC S7-300的大量功能能够支持和帮助用户进行编程、的大量功能能够支持和帮助用户进行编程、启动和维护，其主要功能如下：启动和维护，其主要功能如下： (1) 高速的指令处理。高速的指令处理。0.10.6 us的指令处理时间在中

3、等到较的指令处理时间在中等到较低的性能要求范围内开辟了全新的应用领域。低的性能要求范围内开辟了全新的应用领域。 (2) 人机界面人机界面(HMI)。方便的人机界面服务已经集成在。方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，因此人机对话的编程要求大大减少。操作系统内，因此人机对话的编程要求大大减少。 (3) 诊断功能。诊断功能。CPU的智能化的诊断系统可连续监控系统的功的智能化的诊断系统可连续监控系统的功能是否正常，记录错误和特殊系统事件。能是否正常，记录错误和特殊系统事件。 (4) 口令保护。多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其口令保护。多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术

4、机密，防止未经允许的复制和修改。技术机密，防止未经允许的复制和修改。第3章 SIMATIC S7-300系列3.1.2 SIMATIC S7-300系列系列PLC系统基本构成系统基本构成 1. SIMATIC S7-300的组成的组成 SIMATIC S7-300系列系列PLC是模块化结构设计，各种单独模是模块化结构设计，各种单独模块之间可进行广泛组合和扩展。其系统构成如图块之间可进行广泛组合和扩展。其系统构成如图3.1所示。它的所示。它的主要组成部分有导轨主要组成部分有导轨(RACK)、电源模块、电源模块(PS)、中央处理单元模、中央处理单元模块块(CPU)、接口模块、接口模块(IM)、信号

5、模块、信号模块(SM)、功能模块、功能模块(FM)等。等。它通过它通过MPI网的接口直接与编程器网的接口直接与编程器PG、操作员面板、操作员面板OP和其它和其它S7 PLC相连。相连。 第3章 SIMATIC S7-300系列图图3.1 S7-300系列系列PLC系统构成框图系统构成框图PS307CPU模块处理部件通信部件FM351SM331SM332PGMPI网OP背板总线其他PLCIM360SM321SM332IM361第3章 SIMATIC S7-300系列 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

6、安装在同一机架(导轨)或多个机架上。与CPU312 IFM和CPU313配套的模块只能安装在一个机架上。除了电源模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上最多只能再安装8个信号模块或功能模块。 CPU314/315/315-2DP最多可扩展4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3.2所示。第3章 SIMATIC S7-300系列图3.2 S7-300机架和槽位图123槽号4567891011机架0机架1机架2机架3槽号槽号槽号34IM56连接电缆368789101134IM56连接电缆368789101134IM56连接电缆36878910

7、11第3章 SIMATIC S7-300系列 3. S7-300模块地址的确定 根据机架上模块的类型，地址可以为输入(I)或输出(O)。数字I/O模块每个槽划分为4 B(等于32个I/O点)。模拟I/O模块每个槽划分为16 B(等于8个模拟量通道)，每个模拟量输入通道或输出通道的地址总是一个字地址。表3.1为S7-300信号模板的起始地址。第3章 SIMATIC S7-300系列表表3.1 S7-300信号模板的起始地址信号模板的起始地址第3章 SIMATIC S7-300系列 0机架的第一个信号模块槽机架的第一个信号模块槽(4号槽号槽)的地址为的地址为0.03.7，一，一个个16点的输入模块

8、只占用地址点的输入模块只占用地址0.01.7，地址，地址2.03.7未用。未用。数字量模块中的输入点和输出点的地址由字节部分和位部分数字量模块中的输入点和输出点的地址由字节部分和位部分组成。例如：组成。例如：I 1.2 输入 字节地址 位地址 第3章 SIMATIC S7-300系列外设I/O存储区输出输入位存储区定时器计数器CPU利用外设(P)存储区直接读/写总线上的模块这些系统存储区的大小由CPU的型号决定可执行用户程序：逻辑块(OB、FB、FC)数据块(DB)临时本地数据存储区(L堆栈)PQIMTC系统存储区工作存储区累加器 1(ACCU1)累加器 2(ACCU2)累加器32位地址寄存器

9、 1(AR1)地址寄存器32位地址寄存器 2(AR2)可选的固定装载存储区(FEPROM)：存放用户程序装载存储区打开的共享数据块号 DB32位状态位状态字寄存器16位动态装载存储区(RAM)：存放用户程序数据块地址寄存器打开的背景数据块号 DB(DI)4. S7-300 PLC存储区存储区图3.3 S7-3 0 0存储区示意图第3章 SIMATIC S7-300系列 (1) 系统存储区：系统存储区：RAM类型，用于存放操作数据类型，用于存放操作数据(I/O、位、位存储、定时器、计数器等存储、定时器、计数器等)。 (2) 装载存储区：物理上是装载存储区：物理上是CPU模块中的部分模块中的部分R

10、AM，加上，加上内置的内置的EEPROM或选用的可拆卸或选用的可拆卸FEPROM卡，用于存放用户卡，用于存放用户程序。程序。 (3) 工作存储区：物理上占用工作存储区：物理上占用CPU模块中的部分模块中的部分RAM，其，其存储内容是存储内容是CPU运行时所执行的用户程序单元运行时所执行的用户程序单元(逻辑块和数据块逻辑块和数据块)的复制件。的复制件。 CPU程序所能访问的存储区为系统存储区的全部、工作存程序所能访问的存储区为系统存储区的全部、工作存储区中的数据块储区中的数据块DB、暂时局部数据存储区、外设、暂时局部数据存储区、外设I/O存储区存储区(P)等，其功能见表等，其功能见表3.2。 第

11、3章 SIMATIC S7-300系列表表3.2 程序可访问的存储区及功能程序可访问的存储区及功能名 称 存储区 存储区功能 输入(I) 过程输入映像表 扫描周期开始，操作系统读取过程输入值并录入表中，在处理过程中，程序使用这些值。每个 CPU 周期，输入存储区在输入映像表中存放输入状态值。输入映像表是外设输入存储区首 128 B 的映像 输出(Q) 过程输出映像表 在扫描周期中，程序计算输出值并存储在该表中；在扫描周期结束后，操作系统从表中读取输出值，并传送到过程输出口。过程输出映像表是外设输出存储区的首 128 B 的映像 位存储区(M) 存储位 存放程序运算的中间结果 外设输入(PI)

12、外设输出(PQ) I/O：外设输入 I/O：外设输出 外设存储区允许直接访问现场设备(物理的或外部的输入和输出)，外设存储区可以以字节、字和双字格式访问，但不可以以位方式访问 定时器(T) 定时器 为定时器提供存储区，计时时钟访问该存储区中的计时单元，并以减法更新计时值。定时器指令可以访问该存储区和计时单元 计数器(C) 计数器 为计数器提供存储区，计数指令访问该存储区 临时本地数据(L) 本地数据堆栈 (L 堆栈) 在 FB、FC 或 OB 运行时设定，将在块变量声明表中声明的暂时变量存在该存储区中，提供空间以传送某些类型参数和存放梯形图中间结果。块结束执行时，临时本地存储区再行分配，不同的

13、 CPU提供不同数量的临时本地存储区 数据块(DB) 数据块 存放程序数据信息，可被所有逻辑块公用(“共享”数据块)或被FB 特定占用“背景”数据块 第3章 SIMATIC S7-300系列3.2 S7-300 系列系列PLC模块性能简介模块性能简介3.2.1 CPU模块模块1. CPU模块概述模块概述 S7-300有有CPU312 IFM、CPU313、CPU314、CPU314 IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等等8种不同的中种不同的中央处理单元可供选择。央处理单元可供选择。CPU315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP都具

14、有现场总线扩展功能。都具有现场总线扩展功能。CPU以梯形图以梯形图LAD、功能块、功能块FBD或语句表或语句表STL进行编程。实验室机型为进行编程。实验室机型为CPU315-2DP。 表表3.3列出了部分中央处理单元列出了部分中央处理单元CPU的主要特性，包括存储器的主要特性，包括存储器容量、指令执行时间、最大容量、指令执行时间、最大I/O点数、各类编程元件点数、各类编程元件(位存储器、位存储器、计数器、定时器、可调用块计数器、定时器、可调用块)数量等。数量等。 第3章 SIMATIC S7-300系列表表3.3 中央处理单元中央处理单元CPU的主要特性的主要特性第3章 SIMATIC S7-

15、300系列表表3.3 中央处理单元中央处理单元CPU的主要特性的主要特性第3章 SIMATIC S7-300系列 CPU315/CPU315-2DP：CPU315是具有中到大容量程序存是具有中到大容量程序存储器和大规模储器和大规模I/O配置的配置的CPU。CPU315-2DP是具有中到大容量是具有中到大容量程序存储器和程序存储器和PROFIBUS-DP主主/从接口的从接口的CPU，它用于包括分，它用于包括分布式及集中式布式及集中式I/O的任务中。的任务中。CPU315/CPU315-2DP具有具有48 KB/64 KB，内置，内置80/96 KB的装载存储器的装载存储器(RAM)，可用存储卡，

16、可用存储卡扩充装载存储器，最大容量为扩充装载存储器，最大容量为512 KB，指令执行速度为，指令执行速度为300 ns/二进制指令，最大可扩展二进制指令，最大可扩展1024/2048点数字量或点数字量或128/256个模拟个模拟量通道。量通道。 CPU315-2DP是带现场总线是带现场总线(PROFIBUS)SINEC L2-DP接接口的口的CPU模块，其他特性与模块，其他特性与CPU315模块相同。模块相同。第3章 SIMATIC S7-300系列 2. CPU模块的方式选择和状态指示模块的方式选择和状态指示 S7-300系列的系列的CPU312 IFM/313/314/314 IFM/31

17、5/315-2DP/316-2DP/318-2DP模块的方式选择开关都一样，有以下模块的方式选择开关都一样，有以下4种种工作方式，通过可卸的专用钥匙来控制选择。图工作方式，通过可卸的专用钥匙来控制选择。图3.4为为CPU模模块面板布置示意图。块面板布置示意图。第3章 SIMATIC S7-300系列图图3.4 CPU模块面板布置示意图模块面板布置示意图SIEMENSLED状态和出错指示方式选择开关电池盒跨接线(可卸掉)用于电源和功能地的端子MMLMPI口存储器卡插座RUNRUN-PSTOPMRESCPU313SFBATFDC5VFRCERUNSTOP第3章 SIMATIC S7-300系列 (

18、1) RUN-P：可编程运行方式。：可编程运行方式。CPU扫描用户程序，既可扫描用户程序，既可以用编程装置从以用编程装置从CPU中读出，也可以由编程装置装入中读出，也可以由编程装置装入CPU中。中。用编程装置可监控程序的运行。在此位置钥匙不能拔出。用编程装置可监控程序的运行。在此位置钥匙不能拔出。 (2) RUN：运行方式。：运行方式。CPU扫描用户程序，可以用编程装扫描用户程序，可以用编程装置读出并监控置读出并监控PLC CPU中的程序，但不能改变装载存储器中的中的程序，但不能改变装载存储器中的程序。在此位置可以拔出钥匙，以防止程序在正常运行时被改程序。在此位置可以拔出钥匙，以防止程序在正常

19、运行时被改变操作方式。变操作方式。 (3) STOP：停止方式。：停止方式。CPU不扫描用户程序，可以通过编不扫描用户程序，可以通过编程装置从程装置从CPU中读出，也可以下载程序到中读出，也可以下载程序到CPU。在此位置可以。在此位置可以拔出钥匙。拔出钥匙。 (4) MRES：该位置瞬间接通，用以清除：该位置瞬间接通，用以清除CPU的存储器。的存储器。第3章 SIMATIC S7-300系列表表3.4 用于状态和故障显示用于状态和故障显示LED的含义的含义发光二极管LED 含 义 说 明 SF(红色) 系统错误故障 下列事件引起灯亮： 硬件故障 固件出错 编程出错 参数设置出错 算术运算出错

20、定时器出错 存储器卡故障(只在CPU313和314上) 电池故障或电源接通时无后备电池(只用于CPU313和314上) 输入输出的故障或错误(只对外部I/O) 用编程装置读出诊断缓冲器中的内容， 以确定错误故障的真正原因 BATF( 红色，只在CPU313和314上有) 电池故障 如果电池有下列情况，则灯亮：失效；未装入 DC 5 V(绿色) 用于CPU和S7-300的 5 V DC电源 如果内部的5 V直流电源正常，则灯亮 FRCE(黄色) 保留专用 第3章 SIMATIC S7-300系列3.2.2 数字量模块数字量模块 1. 数字量输入模块数字量输入模块SM321 数字量输入模块将现场过

21、程送来的数字信号电平转换成数字量输入模块将现场过程送来的数字信号电平转换成S7-300内部信号电平。数字内部信号电平。数字 量输入模块有直流输入方式和交流输入量输入模块有直流输入方式和交流输入方式。对现场输入元件，仅要求提供开关触点即可。输入信号进方式。对现场输入元件，仅要求提供开关触点即可。输入信号进入模块后，一般都经过光电隔离和滤波，然后才送至输入缓冲器入模块后，一般都经过光电隔离和滤波，然后才送至输入缓冲器等待等待CPU采样。采样时，信号经过背板总线进入到输入映像区。采样。采样时，信号经过背板总线进入到输入映像区。 数字量输入模块数字量输入模块SM321有四种型号模块可供选择，即直流有四

22、种型号模块可供选择，即直流16点输入、直流点输入、直流32点输入、交流点输入、交流16点输入、交流点输入、交流8点输入模块。图点输入模块。图3.5(a)、(b)所示为直流所示为直流32点输入和交流点输入和交流16点输入对应的端子连接点输入对应的端子连接及电气原理图。及电气原理图。第3章 SIMATIC S7-300系列图图3.5 数字量输入模块数字量输入模块SM321端子连接及电气原理图端子连接及电气原理图M0123456701234567通道号状态LED(绿色)24 V0123456701234567L987654321201918171615141312M背板总线接口M24 V292827

23、2625242322403938373635343332M(a)第3章 SIMATIC S7-300系列0123456701234567通道号绿色状态灯10987654321NMM背板总线接口N20191817161514131211 NMMN(b)图图3.5 数字量输入模块数字量输入模块SM321端子连接及电气原理图端子连接及电气原理图第3章 SIMATIC S7-300系列2. 数字量输出模块数字量输出模块SM322 数字量输出模块数字量输出模块SM322将将S7-300内部信号电平转换成过程内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平，可直接用于驱动电磁阀、接触器、小所要求的外部信号电平，

24、可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等。型电动机、灯和电动机启动器等。 晶体管输出模块只能带直流负载，属于直流输出模块；晶体管输出模块只能带直流负载，属于直流输出模块； 可控硅输出方式属于交流输出模块；可控硅输出方式属于交流输出模块； 继电器触点输出方式的模块属于交直流两用输出模块。继电器触点输出方式的模块属于交直流两用输出模块。 从响应速度上看，晶体管响应最快，继电器响应最慢；从从响应速度上看，晶体管响应最快，继电器响应最慢；从安全隔离效果及应用灵活性角度来看，以继电器触点输出型最安全隔离效果及应用灵活性角度来看，以继电器触点输出型最佳。佳。第3章 SIMATIC S7

25、-300系列表表3.6 数字量输出模块数字量输出模块SM322的技术特性的技术特性SM322模块 16点晶体管 32点晶体管 16点可控硅 8点晶体管 8点可控硅 8点继电器 16点继电器 输出点数 16 32 16 8 8 8 16 额定电压 24 V DC 24 V DC 120 V AC 24 V DC 120/230V AC 额定电压范围 20.428.8 V DC 20.428.8 V DC 93132 V AC 20.428.8 V DC 93264 V AC 与总线隔离方式 光耦 光耦 光耦 光耦 光耦 光耦 光耦 “1”信号 0.5 A 0.5 A 0.5 A 2 A 1 A

26、最大 输出 电流 “0”信号 0.5 mA 0.5 mA 0.5 mA 0.5 mA 2 mA 最小输出电流( “1”信号) 5 mA 5 mA 5 mA 5 mA 10 mA 触点开关容量 2 A 2 A 阻性负载 100 Hz 100 Hz 100 Hz 100 Hz 10 Hz 2 Hz 2 Hz 感性负载 0.5 Hz 0.5 Hz 0.5 Hz 0.5 Hz 0.5 Hz 0.5 Hz 0.5 Hz 触点开关频率 灯负载 100 Hz 100 Hz 100 Hz 100 Hz 1 Hz 2 Hz 2 Hz 触点使用寿命 106次 106次 短路保护 电子保护 电子保护 熔断保护 电子

27、保护 熔断保护 诊断 红色 LED 指示 红色 LED 指示 从背板 总线 80 mA 90 mA 184 mA 40 mA 100 mA 40 mA 100 mA 最大 电流 消耗 从 L+ 120 mA 200 mA 3 mA 60 mA 2 mA 功率损耗 4.9 W 5 W 9 W 6.8 W 8.6 W 2.2 W 4.5 W 第3章 SIMATIC S7-300系列3. 数字量数字量I/O模块模块SM323 SM323模块有两种类型，一种是带有模块有两种类型，一种是带有8个共地输入端和个共地输入端和8个个共地输出端，另一种是带有共地输出端，另一种是带有16个共地输入端和个共地输入端

28、和16个共地输出端，个共地输出端，两种特性相同。两种特性相同。I/O额定负载电压额定负载电压24 V DC，输入电压，输入电压“1”信号信号电平为电平为1130 V，“0”信号电平为信号电平为35 V，I/O通过光耦与通过光耦与背板总线隔离。在额定输入电压下，输入延迟为背板总线隔离。在额定输入电压下，输入延迟为1.24.8 ms。输出具有电子短路保护功能。输出具有电子短路保护功能。第3章 SIMATIC S7-300系列3.2.3 模拟量模块模拟量模块1. 模拟量值的表示方法模拟量值的表示方法 S7-300的的CPU用用16位的二进制补码表示模拟量值。其中最高位的二进制补码表示模拟量值。其中最

29、高位为符号位位为符号位S，“0”表示正值，表示正值，“1”表示负值，被测值的精度可表示负值，被测值的精度可以调整，取决于模拟量模块的性能和它的设定参数，对于精度小以调整，取决于模拟量模块的性能和它的设定参数，对于精度小于于15位的模拟量值，低字节中幂项低的位不用。表位的模拟量值，低字节中幂项低的位不用。表3.7表示了表示了S7-300模拟量值所有可能的精度，标有模拟量值所有可能的精度，标有“”的位就是不用的位，一的位就是不用的位，一般填入般填入“0”。 S7-300模拟量输入模块可以直接输入电压、电流、电阻、热模拟量输入模块可以直接输入电压、电流、电阻、热电偶等信号，而模拟量输出模块可以输出电

30、偶等信号，而模拟量输出模块可以输出010 V，15 V，10 V10 V，020 mA，420 mA，2020 mA等模拟信号。等模拟信号。第3章 SIMATIC S7-300系列表表3.7 模拟量值可能的精度模拟量值可能的精度第3章 SIMATIC S7-300系列 2. 模拟量输入模块模拟量输入模块SM331 模拟量输入模拟量输入(简称模入简称模入(AI)模块模块SM331目前有三种目前有三种规格型号，即规格型号，即8AIl2位模块、位模块、2AIl2位模块和位模块和8AIl6位模块。位模块。1) SM331概述概述 SM331主要由主要由A/D转换部件、模拟切换开关、补偿转换部件、模拟切

31、换开关、补偿电路、恒流源、光电隔离部件、逻辑电路等组成。电路、恒流源、光电隔离部件、逻辑电路等组成。A/D转换部件是模块的核心，其转换原理采用积分方转换部件是模块的核心，其转换原理采用积分方法，被测模拟量的精度是所设定的积分时间的正函数，法，被测模拟量的精度是所设定的积分时间的正函数，也即积分时间越长，被测值的精度越高。也即积分时间越长，被测值的精度越高。SM331可选可选四档积分时间：四档积分时间：2.5 ms、16.7 ms、20 ms和和l00 ms，相，相对应的以位表示的精度为对应的以位表示的精度为8、12、12和和14。第3章 SIMATIC S7-300系列 2) SM33l与传感

32、器、变送器的连接与传感器、变送器的连接(1) SM331与电压型传感器的连接，如图与电压型传感器的连接，如图3.6所示。所示。图图3.6 输入模块与电压型传感器的连接输入模块与电压型传感器的连接ADCUUMMMMMANALM逻辑S7-300背板总线第3章 SIMATIC S7-300系列 (2) SM331与与2线电流变送器的连接如图线电流变送器的连接如图3.7所示，与所示，与4线电流线电流变送器的连接如图变送器的连接如图3.8所示。所示。4线电流变送器应有单独的电源。线电流变送器应有单独的电源。图图3.7 输入模块与输入模块与2线变送器电流输入的连接线变送器电流输入的连接MMMMMANALM

33、逻辑S7-300背板总线ADC2线变送器PP传感器例如压力计2线变送器第3章 SIMATIC S7-300系列图图3.8 输入模块与输入模块与4线变送器电流输入的连接线变送器电流输入的连接MMMMMANALM逻辑S7-300背板总线ADC4线变送器LMPP传感器例如压力计第3章 SIMATIC S7-300系列 (3) 图图3.9所示是热电阻所示是热电阻(如如Ptl00)与输入模块的与输入模块的4线连接回路线连接回路示意图。通过端示意图。通过端IC+和和IC将恒定电流送到电阻型温度计或电将恒定电流送到电阻型温度计或电阻，通过阻，通过M+和和M端子测得在电阻型温度计或电阻上产生的端子测得在电阻型

34、温度计或电阻上产生的电压，电压，4线回路可以获得很高的测量精度。如果接成线回路可以获得很高的测量精度。如果接成2线或线或3线线回路，则必须在回路，则必须在M+和和IC+之间以及在之间以及在M和和IC之间插入跨之间插入跨接线，不过这将降低测量结果的精度。接线，不过这将降低测量结果的精度。第3章 SIMATIC S7-300系列图图3.9 热电阻热电阻(如如Ptl00)与输入模块的与输入模块的4线连接回路示意图线连接回路示意图MMICICMANALM逻辑S7-300背板总线ADCIC第3章 SIMATIC S7-300系列 3. 模拟量输出模块模拟量输出模块SM332 模拟量输出模拟量输出(简称模

35、出简称模出(AO)模块模块SM332目前有三种目前有三种规格型号，即规格型号，即4AOl2位模块、位模块、2AO12位模块和位模块和4AOl6位模块，分别为位模块，分别为4通道的通道的12位模拟量输出模块、位模拟量输出模块、2通道的通道的12位模拟量输出模块、位模拟量输出模块、4通道的通道的16位模拟量输位模拟量输出模块。出模块。1) SM332与负载与负载/执行装置的连接执行装置的连接 SM332可以输出电压，也可以输出电流。在输出可以输出电压，也可以输出电流。在输出电压时，可以采用电压时，可以采用2线回路和线回路和4线回路两种方式与负载线回路两种方式与负载相连。采用相连。采用4线回路能获得

36、比较高的输出精度。如图线回路能获得比较高的输出精度。如图3.10所示。所示。第3章 SIMATIC S7-300系列图图3.10 通过通过4线回路将负载与隔离的模出模块相连线回路将负载与隔离的模出模块相连SSLM逻辑S7-300背板总线DACMANAQV(QI)RLUISOMMLCPU地线第3章 SIMATIC S7-300系列4. 模拟量模拟量I/O模块模块SM334 模拟量模拟量I/O模块模块SM334有两种规格，一种是有有两种规格，一种是有4模模入入/2模出的模拟量模块，其输入、输出精度为模出的模拟量模块，其输入、输出精度为8位，另位，另一种也是有一种也是有4模入模入/2模出的模拟量模块

37、，其输入、输出模出的模拟量模块，其输入、输出精度为精度为12位。位。SM334模块输入测量范围为模块输入测量范围为010 V或或020 mA，输出范围为，输出范围为010 V或或020 mA。它的。它的I/O测量范围的选择是通过恰当的接线而不是通过组态软测量范围的选择是通过恰当的接线而不是通过组态软件编程设定的。件编程设定的。SM334的通道地址见表的通道地址见表3.8。第3章 SIMATIC S7-300系列表表3.8 SM334的通道地址的通道地址第3章 SIMATIC S7-300系列3.2.4 S7-300系列系列PLC系统供电与接地系统供电与接地1. PS307电源模块电源模块 PS

38、307是西门子公司为是西门子公司为S7-300专配的专配的24 V DC电源。电源。PS307系列模块除输出额定电流不同外系列模块除输出额定电流不同外(有有2 A、5 A、10 A三种三种)，其，其工作原理和各种参数都相同。工作原理和各种参数都相同。 PS307可安装在可安装在S7-300的专用导轨上，除了给的专用导轨上，除了给S7-300 CPU供电外，也可给供电外，也可给I/O模块提供负载电源。模块提供负载电源。 图图3.11为为PS307 10A模块端子接线图。模块端子接线图。 第3章 SIMATIC S7-300系列图图3.11 PS307 10 A模块端子接线图模块端子接线图LMLM

39、LMLML1N防松装置接地端24 V DC输出端24 V DC230 V工作指示灯电压选择开关I24 V DC输出开关第3章 SIMATIC S7-300系列2. S7-300的电流耗量和功率损耗的电流耗量和功率损耗 S7-300模块使用的电源由模块使用的电源由S7-300背板总线提供，背板总线提供，一些模块还需从外部负载电源供电。在组建一些模块还需从外部负载电源供电。在组建S7-300应应用系统时，考虑每块模块的电流耗量和功率损耗是非用系统时，考虑每块模块的电流耗量和功率损耗是非常必要的，表常必要的，表3.9列出了在列出了在24 V直流负载电源情况下，直流负载电源情况下，各种各种S7-300

40、模块的电流耗量、功率损耗以及从模块的电流耗量、功率损耗以及从24 V负负载电源吸取的电流。表载电源吸取的电流。表3.10列出了在列出了在120/230 V AC负载负载电源下，模块的电流耗量和功率损耗。电源下，模块的电流耗量和功率损耗。第3章 SIMATIC S7-300系列表表3.9 S7-300模块的电流耗量和功率损耗模块的电流耗量和功率损耗(24 V DC负载电源负载电源)模 块 从S7-300背板总线吸取的电流(最大值) 从 24 V 负载电源吸取的电流(不带负载运行) 功率损耗(正常运行) CPU 312 IFM 0.8 A 0.8 A 9 W CPU 313 1.2 A 1 A 8

41、 W CPU 314 1.2 A 1 A 8 W 接口模块 IM 360 350 mA 2 W 接口模块 IM 361 0.8 A 0.5 A 5 W 接口模块 IM 365 1.2 A 0.5 W 数字量输入模块SM 321 1624 V DC 25 mA 1 mA 3.5 W 第3章 SIMATIC S7-300系列续表续表第3章 SIMATIC S7-300系列表表3.10 S7-300模块的电流耗量和功率损耗模块的电流耗量和功率损耗(120/230 V AC负载电源负载电源)第3章 SIMATIC S7-300系列 一个实际的一个实际的S7-300 PLC系统，确定所有的模块后，要选系

42、统，确定所有的模块后，要选择合适的电源模块，所选定的电源模块的输出功率必须大于择合适的电源模块，所选定的电源模块的输出功率必须大于CPU模块、所有模块、所有I/O模块、各种智能模块等总消耗功率之和，模块、各种智能模块等总消耗功率之和，并且要留有并且要留有30左右的裕量。当同一电源模块既要为主机单元左右的裕量。当同一电源模块既要为主机单元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路压降必须小于0.25 V。第3章 SIMATIC S7-300系列例如，一个例如，一个S7-300 PLC系统由下面的模块组成：系统由下面

43、的模块组成： 1块中央处理单元块中央处理单元CPU 3142块数字量输入模块块数字量输入模块SM321，1624 Vl块继电器输出模块块继电器输出模块SM322，8230 V ACl块数字量输出模块块数字量输出模块SM322，1624 V DCl块模拟量输入模块块模拟量输入模块SM331，812位位2块模拟量输出模块块模拟量输出模块SM332，412位位各模块从各模块从S7-300背板总线吸取的电流背板总线吸取的电流225407060260340 mA 各模块从各模块从24 V负载电源吸取的电流负载电源吸取的电流1000217510020022401857 mA各模块的功率损耗各模块的功率损耗

44、823.52.24.91.32329.4 W第3章 SIMATIC S7-300系列 从上面计算可知，信号模块从从上面计算可知，信号模块从S7-300背板总线吸取的总电背板总线吸取的总电流是流是340 mA，没有超过，没有超过CPU 314提供的提供的1.2 A电流。各模块从电流。各模块从24 V电源吸取的总电流约为电源吸取的总电流约为1.857 A，虽没有超过，虽没有超过2 A，但考虑到电，但考虑到电源应留有一定裕量，所以电源模块应选源应留有一定裕量，所以电源模块应选PS307 5 A。上述计算没。上述计算没有考虑接输出执行机构或其它负荷时的电流消耗，设计中不应有考虑接输出执行机构或其它负荷

45、时的电流消耗，设计中不应忽略这一点。忽略这一点。PS307 5 A的功率损耗为的功率损耗为18 W，所以该，所以该S7-300结构结构总的功率损耗是总的功率损耗是1829.447.4 W。该功率不应超过机柜所能。该功率不应超过机柜所能散发的最大功率，在确定机柜的大小时要确保这一点。散发的最大功率，在确定机柜的大小时要确保这一点。第3章 SIMATIC S7-300系列思考与练习题思考与练习题 1. S7-300系列系列PLC的硬件系统由哪几部分组成的硬件系统由哪几部分组成? 2. S7-300系列系列PLC常用输入、输出模块有哪几种常用输入、输出模块有哪几种?各适用各适用于哪些场合？于哪些场合？ 3. 一个控制系统如果需要一个控制系统如果需要12点数字量输入、点数字量输入、30点数字量输点数字量输出、出、10点模拟量输入和点模拟量输入和2点模拟量输出，则问：点模拟量输出，则问： (1) 如何选择输入如何选择输入/输出模块输出模块? (2) 各模块的地址如何分配各模块的地址如何分配?