s7-300硬件组成68037.ppt
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1、第3章 SIMATIC S7-300系列第3章 SIMATIC S7-300系列 PLC系统特性及硬件构成3.1 SIMATIC S7-300系列系列PLC的硬件系统的硬件系统3.2 SIMATIC S7-300系列系列PLC模块性能简介模块性能简介思考与练习题思考与练习题第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
2、。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;中小型的有中小型的有SIMATIC S7-300系列;中高档性能的有系列;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于用户掌都采用了模块化、无排风扇结构且具有易于用户掌握等特点,使得握等特点,使得S7系列系列PLC成为各种从小规模到中等性能要求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。以及大规模应用的首选产品。第3章 S
3、IMATIC 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
4、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
5、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)、信号模块信号模块(SM)、功能模块功能模块(FM)等。它等。它通过通过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第3章 SIMATIC S7-300系列 2.S7-300的扩展能力 S7
6、-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
7、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
8、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RAM,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FEPR
9、OM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
10、存储区及功能第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
11、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 S7-300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/CPU315-2D
12、P: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),可用存储卡扩可用存储卡扩充装载存储器,最大容量为充装载存储器,最大容量为512 KB,指令执行速度为指令执行速度为300 ns/二二进制指令,最大可扩展进制指令,
13、最大可扩展1024/2048点数字量或点数字量或128/256个模拟量个模拟量通道。通道。CPU315-2DP是带现场总线是带现场总线(PROFIBUS)SINEC L2-DP接口的接口的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/315/315-2DP/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
14、。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模块模块面板布置示意图。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第3章 SIMATIC S7-300系列 (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
15、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
16、-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
17、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
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