第3章西门子PLC硬件介绍.ppt
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1、第三章西门子SIMATICS7系列PLC硬件介绍要求掌握:1、利用西门子S7-200系列PLC进行控制系统的PLC硬件配置、模块地址编号。2、利用西门子S7-300系列PLC进行控制系统的PLC硬件配置、模块地址编号。1.西门子SIMATICS7系列PLC包括1、整体型PLCS7-200系列,用于小型系统控制,编成软件STEP7-Micro/Win322、模块型PLCS7-300系列,用于中型系统控制,编成软件STEP7-V5.23、模块型PLCS7-400系列,用于大型系统控制,编成软件STEP7-V5.22.3.1整体型PLCS7-200系列一、S7-200PLC基本单元目前市场上主要为C
2、PU22X系列CPU22X系列CPU221基本单元CPU222基本单元CPU224基本单元CPU226基本单元6DI/4DO8DI/6DO14DI/10DO24DI/16DO3.整体式PLC系统组成图2-6 整体式PLC逻辑框图I/O扩展单元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(输出信号)4.表2.1S7-200CPU22X基本单元特性CPU221CPU222CPU224CPU226基本单元数字I/O6DI/4DO8DI/6DO14DI/10DO24DI/16DO最大可扩展模块数 不可扩展277最大可扩展数字量I/O点数
3、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4KB4KB8KB8KB5.例例有一个系统数字量输入DI:10个(无源触点)数字量输出DO:8个DC24V100mA线圈6个AC220V30VA线圈2个模拟输入AI:4个420mA1个单端010V2个K热电偶1个模拟输出AO:2个010V1个420mA1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
4、 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)CPU224EM23112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2.46.CPU224EM23112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#I0.0Q0.0I0
5、.1Q0.1I0.2Q0.2I0.3Q0.3I0.4Q0.4I0.5Q0.5I0.6Q0.6I0.7Q0.7I1.0Q1.0I1.1Q1.1I1.2I1.3I1.4I1.5AIW0AIW2AIW4AIW6AIW8AIW10AIW12AIW14AQW0AQW27.8.9.10.作业:作业:有一个系统,数字量输入DI:20个(无源触点)数字量输出DO:14个DC24V100mA线圈10个AC220V30VA线圈4个模拟输入AI:6个压力传感器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
6、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11.模块型PLCS7-300系列模块式PLC系统组成CPU模块AI模块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12.n1标准型CPU(Standard CPUs)系列n2集成型CPU系列n3.紧凑型CPU(Compact CPUs)系列n4.故障安全型CPU(Fail-safe CPUs)系列一、S7-300CPU模块S7-300
7、CPU分为4个系列8种类型13.S7-300CPU模块表3-1标准型系列CPU模块的主要特性P47型号CPU313CPU314CPU315CPU315-2DPCPU316CPU318-21.标准型CPU模板的主要特性14.型号型号CPU313CPU313CPU314CPU314CPU315CPU315CPU315-2 CPU315-2 DPDPCPU316CPU316CPU318-2CPU318-2装载存装载存储器储器(KBKB)RAMRAM20204040808096961921926464EEPROMEEPROM最大最大256 256 最大最大512512最大最大512512最大最大512
8、512最大最大512512最大最大40964096工作存储器工作存储器(KBKB)RAMRAM1212242448486464128128512512指令执指令执行时间行时间(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通道数通道
9、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D
10、BDB,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模块的主要特性P4715.2集成型CPU系列n 集成型CPU为CPU 31x IFM系列,目前有两种型号,CPU312 IFM和CPU314 IFM,是在标准型CPU模板上同时集成了部分IO点、高速计数器及某些控制功能。n CPU312
11、 IFM的集成功能有:nl10个数字量输入点,24 VDC,(其中4个可用于过程中断或集成功能的通道)。nl6个数字量输出点,24 VDC,0.5A。nl1个有4个输入端的32位(含符号)高速计数器,计数频率10KHz。nl1个频率测量通道,最高测量频率10KHz,门控时间0.1s、1s、10s。16.CPU314 IFM的集成功能有:nl20个数字量输入点,24 VDC,(其中4个可用于过程中断或集成功能的通道)。nl4个模拟量输入端,输入值范围:10V,20mA。分辨率:11位+符号位。nl16个数字量输出点,24 VDC,0.5A。nl1个模拟量输出端,输出值范围:10V,20mA。分辨
12、率:11位+符号位。nl1个有4个输入端或者2个各有2个输入端的32位(含符号)高速计数器,计数频率10KHz。nl1个频率测量通道,最高测量频率10KHz,门控时间0.1s、1s、10s。nl开环定位功能,通过1个24V-非对称增量编码器进行位置编码,编码器占用3个数字输入端,计数器(10KHz)脉冲为四倍频。nlPID控制功能。17.3、紧凑型CPU(Compact CPUs)系列n 紧凑型CPU为CPU 31xC系列,是在CPU 31x IFM系列的基础上推出的功能更强,结构更紧凑的CPU模板,它们均配置了MMC卡(Micro Memory Cart 微存储卡)和9针MPI(Multi
13、Ponit Interface 多点通信接口),有的还配置了9针DP(Decentral Peripherals 分散外围设备)接口,有的则配置了15针PtP(Ponit to Point 点对点)接口。18.CPU31xC的基本特性基本功能基本功能CPUCPU312C312CCPUCPU313C313CCPU313CCPU313C-2 DP-2 DPCPU313CCPU313C-2 PtP-2 PtPCPU314C-CPU314C-2 DP2 DPCPU314C-CPU314C-2 PtP2 PtPMMCMMC卡卡MPIMPI接口接口DPDP接口接口PtPPtP接口接口数字量输入数字量输入1
14、01024241616161624242424数字量输出数字量输出6 616161616161616161616模拟量输入模拟量输入4 41 14 41 14 41 1模拟量输出模拟量输出2 22 22 2高速计数器高速计数器2 2个个3 3个个3 3个个3 3个个4 4个个4 4个个频率测量频率测量10KHz10KHz30KHz30KHz30KHz30KHz30KHz30KHz60KHz60KHz60KHz60KHz定位通道定位通道1 1个个1 1个个19.4、故障安全型CPU(Fail-safe CPUs)系列n 故障安全型CPU的型号为CPU 31xF系列,是SIEMENS公司最新推出的
15、具有更高可靠性的CPU模板,在S7-300系列中主要有CPU 315F,CPU 317F-2DP,在S7-400系列中有CPU 416F。20.1、S7-300数字量输入DI模块它将数字输入信号进行光电隔离和滤波后,送入缓冲区等待CPU采样,采样后进入输入映像区。SM321数字输入DI模块的技术特性型号DI16XDC24VDI32XDC24VDI8XAC120/230VDI16XAC120V二、信号模块21.技术特性技术特性直流直流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点输点输入模板入模板输入点数输入点数1616323
16、28 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
17、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输 入入 电电 流流“1”1”信信 号号(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背背板板总总线线最最大大消消耗耗电电流流mAmA)2525252516162929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特性22.23.SM321DI16 24VDC模块内部结构24.
18、直流32点数字量输入模板的端子接线图和框图如图3-6所示。25.n 数字量输出模板将S7-300内部信号电平转换成现场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。根据负载回路使用电源的要求,数字量输出模板有:l直流输出模板(晶体管输出方式)。l交流输出模板(晶闸管输出方式)。l交直流两用输出模板(继电器输出方式)。2、S7-300数字量输出DO模块26.SM322数字输出DO模块的技术特性型号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)DO16XAC2
19、30V/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)DO16XAC230V/2A(16点继电器型输出)27.每组点数每组点数AC230VAC230VAC230VAC230VAC230VAC230VAC230V28.16点数字量继电器输出模板的端子接线图和框图如图3-10所示。29.SM322 DO16 24VDC/0.5A模块内部结构30.32点数字量晶闸管输出模板的端子接线图和框图如图3-9所示。31.3、模拟量输入(AI)模板SM331n 当控制过程含有模拟信号时,采用模拟量输入输出(AIAO)模板。SM33
20、1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,可以从915位加符号位。lAD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。32.S7-300模拟量输入AI模块用于输入模拟信号,有多种规格:8AI*12位、2AI*12位、8AI*16位、8AI*RTC、8AI*TC,输入信号可为电压型、电流型、热电阻型、热电偶型。输入信号范围电压:5V、15V、10V
21、电流:020mA、20mA、420mA热电阻R热电偶TC33.技术特性技术特性AI 8 16AI 8 16AI 8 12AI 8 12AI 8 RTDAI 8 RTDAI 8 TCAI 8 TCAI 2 12AI 2 12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位符号位符号9 9位符号位符号1212位符号位符号1414位符号位符号1515位符号位符号1515位符号位符号9 9位符号位符号1212位符号位符号1414位符号位符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
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