数字量模块从0号机架的4号槽开始,分配的地址是IB0~IB127(QB0~QB127),每个槽位分配4个字节的地址,32个I/O点。比如机架2的4号槽,如果插入的是DI16,则分配地址为IB64~IB65,IB66~IB67不用。
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模拟量模块一个通道占一个字地址,从PIW256 开始,给每一个模拟量模块分配8 个字。
S7-300 PLC的地址分配可以使用编程软件在组态硬件时进行定义,好使用默认的地址分配。
1.2.3 S7-300 CPU314C-2DP紧凑型PLC
CPU314C-2DP属于紧凑型的PLC,具有96KB工作存储器,0.1ms/1000 条指令,DI24/DO16,集成AI5/AO2,4路脉冲输出 (2.5kHz),使用 24V (60kHz) 增量式编码器进行4通道计数和测量,集成定位功能,MPI+DP接口(DP主站或DP从站),多可扩展连接 31个模块。
(1)状态与故障显示LED
SF(系统出错/故障显示,红色):CPU硬件故障或软件错误时亮。
BF(DP故障,红色):DP总线错误时亮。
DC 5V(+5V电源指示,绿色):5V电源正常时亮。
FRCE(强制,黄色):至少有一个I/O被强制时亮。
RUN(运行方式,绿色):CPU处于RUN状态时亮;重新启动时以2Hz的频率闪烁; HOLD(单步、断点)状态时以0.5Hz的频率闪烁。
STOP(停止方式,黄色):CPU处于STOP、HOLD状态或重新启动时常亮。当CPU请求存储器复位时,LED以0.5Hz的频率闪烁,在复位期间以2Hz的频率闪烁。
(2)模式选择开关
RUN (运行)位置:CPU执行、读出用户程序,但是不能修改用户程序。
STOP(停止)位置:不执行用户程序,可以读出和修改用户程序。
MRES(清除存储器):不能保持。将模式选择开关从STOP状态扳到MRES位置,可复位存储器,使CPU回到初始状态。
复位存储器操作:通电后从STOP位置扳到MRES位置,直至“STOP”LED第二次亮起并持续大约3s,然后将其松开。然后必须在3s内将模式选择开关扳到MRES位置,“STOP” LED开始快速闪烁,表示CPU正在执行复位,现在即可松开模式选择开关。当“STOP”LED再次持续亮起时,CPU已完成存储器复位。
外部接线连接。数字量输入端子分别为前连接器X2的2~9(DI+0.0~DI+0.7)、12~19(DI+1.0~DI+1.7),前连接器X1的22~29(DI+2.0~DI+2.7);数字量输出端子分别为前连接器X2的22~29(DO+0.0~DO+0.7)、32~39(DO+1.0~DO+1.7);模拟量输入端子分别为前连接器X1的2~13(A0~A3通道)、14~15(A4通道,铂电阻PT100测温输入);模拟量输出端子分别为16~19(AO0~AO1)。
当需要完成特殊功能控制任务时,需要用到特殊功能模块。常见的特殊功能模块有通信模块、位置控制模块、热电阻和热电偶扩展模块等。
(1)通信模块
S7-200PLC主机集成1~2个RS-485通信接口,为了扩大其接口的数量和联网能力,各PLC还可以接入通信模块。常见的通信模块有PROFIBUS-DP从站模块EM227、调制解调器模块EM241、工业以太网模块和AS-i接口模块。
(2)位置控制模块
又称定位模块,常见的如控制步进电动机或伺服电动机速度模块EM253。为了输入运行和位置设置范围的需要,可外设编程软件。使用编程软件STEP7-Micro/WIN可生成位置控制模块的全部组态和移动包络信息,这些信息和程序块可一起下载到S7-200PLC中。位置控制模块所需的全部信息都储存在S7-200PLC中,当更换位置控制模块时,不需重新编程和组态。
(3)热电阻和热电偶扩展模块
热电阻和热电偶扩展模块是为S7-200CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226和CPU226XM设计的,是模拟量模块的特殊形式,可直接连接热电偶和热电阻测量温度,用户程序可以访问相应的模拟量通道,直接读取温度值。热电阻和热电偶扩展模块可以支持多种热电阻和热电偶,使用时经过简单的设置就可直接读出摄氏温度值和华氏温度值。常见的热电阻和热电偶扩展模块有EM231热电偶模块和EM231 RTD热电组模块。
相关设备是为了充分和方便地利用系统硬件及软件资源而开发和使用的一些设备,主要有编程设备、人机操作界面等。工业软件是为了更好管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序,主要有工程工具人机接口软件和运行软件。
1.2 S7-200PLC外部结构与接线
1.2.1 S7-200PLC的外部结构
CPU22X系列PLC的外部结构,其CPU单元、存储器单元、输入/输出单元及电源集中封装在同一塑料机壳内,它是典型的整体式结构。当系统需要扩展时,可选用需要的扩展模块与基本模块(又称主机、CPU模块)连接。
(1)输入端子
输入端子是外部输入信号与PLC连接的接线端子,位于底部端盖下面。此外,外部端盖下面还有输入公共端子和24V直流电源端子,24V直流电源为传感器和光电开关等提供能量。
(2)输出端子
输出端子是外部负载与PLC连接的接线端子,位于顶部端盖下面。此外,顶部端盖下面还有输出公共端子和PLC工作电源接线端子。
(3)输入状态指示灯(LED)
输入状态指示灯用于显示是否有输入控制信号接入PLC。当指示灯亮时,表示有控制信号接入PLC;当指示灯不亮时,表示没有控制信号接入PLC。
(4)输出状态指示灯(LED)
输出状态指示灯用于显示是否有输出信号驱动执行设备。当指示灯亮时,表示有输出信号驱动外部设备;当指示灯不亮时,表示没有输出信号驱动外部设备。
(5)CPU状态指示灯
CPU状态指示灯有RUN、STOP、SF三个,其中RUN、STOP指示灯用于显示当前工作方式。当RUN指示灯亮时,表示运行状态;当STOP指示灯亮时,表示停止状态;当SF指示灯亮时,表示系统故障,PLC停止工作。
(6)可选卡插槽
该插槽可以插入EEPROM存储卡、电池和时钟卡等。
① EEPROM存储卡 该卡用于复制用户程序。在PLC通电后插入此卡,通过操作可将PLC中的程序装载到存储卡中。当卡已经插在主机上,PLC通电后不需任何操作,用户程序数据会自动复制在PLC中。利用此功能,可将多台实现同样控制功能的CPU22X系列进行程序写入。
需要说明的是,每次通电就写入一次,所以在PLC运行时不需插入此卡。
② 电池 用于长时间存储数据。
③ 时钟卡 可以产生标准日期和时间信号。
PLC按结构可分为整体式和模块式。整体式的PLC具有结构紧凑、体积小、价格低的优势,适合常规电气控制。整体式的PLC也称为PLC的基本单元,在基本单元的基础上可以加装扩展模块以扩大其使用范围。模块式的PLC是把CPU、输入接口、输出接口等做成独立的单元模块,具有配置灵活、组装方便的优势,适合输入/输出点数差异较大或有特殊功能要求的控制系统。
PLC按输入/输出接口(I/O接口)总数的多少可分为小型机、中型机和大型机。I/O点数小于128点为小型机;I/O点数在129~512点为中型机;I/O点数在512点以上为大型机。PLC的I/O接口数越多,其存储容量也越大,价格也越贵,因此,在设计电气控制系统时应尽量减少使用I/O接口的数目。
西门子S7-200系列属于整体式的小型PLC,S7-300系列属于模块式的中小型PLC,S7-400系列属于模块式的大型PLC。
S7-300 PLC常用模块有电源模块PS、CPU模块、接口模块IM、数字量输入模块DI、数字量输出模块DO、模拟量输入模块AI、模拟量输出模块AO、功能模块FM、通信模块CP等。
①电源模块PS将AC 120V/230V电压转换成DC24V电压,供S7-300、传感器和执行器使用。常用的电源模块有PS307,额定输出电流为2A、5A、10A。
②CPU模块是控制系统的核心,大致分为以下几类。
a.紧凑型CPU:CPU 312C、CPU 313C、CPU 313C-PtP、CPU 313C-2DP、CPU 314C-PtP和CPU 314C-2DP。各CPU均有计数、频率测量和脉冲宽度调制功能,有的还具有定位功能。
b.标准型CPU:CPU 312、CPU 313、CPU 314、CPU 315、CPU 315-2DP和CPU 316-2DP。
c.户外型CPU:CPU 312 IFM、CPU 314 IFM、CPU 314户外型和CPU 315-2DP,在恶劣的环境下使用。
d.高端CPU:CPU 317-2DP和CPU 318-2DP。
e.故障安全型CPU:CPU 315F。
③IM接口模块负责主机架和扩展机架之间的总线连接。IM模块有IM365、IM360和IM361。
④SM信号模块是数字量输入模块DI、数字量输出模块DO、模拟量输入模块AI、模拟量输出模块AO的总称。
⑤FM功能模块是实现特殊功能的模块,常用的有高速计数器模块FM350、定位控制模块FM351/352、闭环控制模块FM355等。
⑥CP通信模块是组态网络使用的接口模块,常用的有点到点模块CP340和CP341、PROFIBUS总线模块CP342-5、工业以太网模块CP343-1、AS-i接口模块CP343-2等。
(7)扩展接口
扩展接口在前盖下,它通过扁平电缆实现基本模块与扩展模块的连接。
交流输入接口的额定输入电压为AC120V或AC230V,,用电容隔离输入信号的直流成分,交流成分经桥式整流器转换为直流。当外接触点接通时,光耦的发光二极管和显示用的发光二极管发光,光敏三极管饱和导通。当外接触点断开时,光耦的发光二极管熄灭,光敏三极管截止。
⑤输出单元。输出单元用于驱动电磁阀、继电器、接触器、指示灯等负载,输出接口有三种形式:继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出