S7-300有各种型号的CPU,适用于不同等级的控制要求,有的CPU模板集成了数字量I/O,有的同时集成了数字量的I/O和模拟量I/O。
CPU内的元件封装在一个精致的塑料壳内,面板上有状态和故障LED指示灯、模式选择开关和通信接口(参见图2-3)。微存储卡插槽可以插入容量多达数兆字节的微存储卡(MMC),用于断电后程序和数据的保存。MMC卡是CPU的装载存储器,程序和数据下载后保存在MMC卡内。2.CPU模板分类
(1)紧凑型CPU系列
S7-31xC有6种紧凑型CPU:CPU312C、CPU313C、CPU313C-2PtP、CPU313C-2DP、CPU314C-2PtP、CPU314C-2DP。它们均集成了数字量输入和输出,有的集成了模拟量的输入和输出,还有些集成了高速计数、频率测量、脉冲输出、闭环控制和定位等技术功能,脉宽调制频率*高为2.5kHz。CPU运行时需要微存储卡。型号中带2DP的CPU有一个MPI接口和一个DP接口,型号中带2PtP的CPU表示有一个MPI接口和一个点对点串行通信接口。
(2)标准型CPU系列
标准型CPU包括CPU312、CPU314、CPU315-2DP、CPU315-2PN/DP、CPU317-2DP、CPU317-2PN/DP和CPU319-3 PN/DP。型号中带有PN/DP的CPU有一个PROFINET接口和一个MPI/DP接口。
(3)技术功能型CPU系列
CPU315T-2DP和CPU317T-2DP有极高的处理速度,用于对PLC性能以及运动控制功能具有较高要求的设备。除了准确的单轴定位功能外,上述两款CPU还适用于复杂的同步运动控制,一个通信接口是DP/MPI接口,另一个DP接口用于连接带PROFIBUS接口的驱动系统。技术功能型CPU还有本机集成的4点数字量输入和8点数字量输出,使用标准的编程语言编程,无需专用的运动控制语言。
PLC控制技术代表了当今电气控制技术的世界先进水平,它与计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)、工业机器人并列为工业自动化的三大支柱。
作为一种通用的工业控制器,PLC可用于所有的工业领域。当前国内外已广泛地将PLC成功地应用到机械、汽车、冶金、石油、化工、轻工、纺织、交通、电力、电信、采矿、建材、食品、造纸、**、家电等各个领域,并且取得了相当可观的技术经济效益。
5.PLC的发展趋势
(1)系列化、模板化
每个生产PLC的厂家几乎都有自己的系列化产品,同一系列的产品指令向上兼容,以便扩展设备容量,满足新机型的推广和使用。要形成自己的系列化产品,与其他PLC生产厂家竞争,就必然要开发各种模板,使系统的构成更加灵活、方便。一般的PLC可分为主模板、扩展模板、I/O模板以及各种智能模板等,每种模板的体积都较小,相互连接方便,使用更简单,通用性更强。
(2)小型机功能强化
从可编程控制器出现以来,小型机的发展速度大大高于中、大型PLC。随着微电子技术的进一步发展,PLC的结构必将更为紧凑,体积更小,而安装和使用更为方便。有的小型机只有手掌大小,很容易用其制成机电一体化产品。有的小型机的I/O可以以点为单位由用户配置、更换或维修。很多小型机不仅有开关量I/O,还有模拟量I/O、高速计数器、高速直接输出和PWM输出等。小型机一般都有通信功能,可联网运行。
(3)中、大型机高速度、高功能、大容量
现在对中、大型机处理数据的速度要求越来越高,OMRON公司的CV系列,每条基本指令的扫描时间为0.125微秒。而SIEMENS公司的TI555采用了多微处理器,每条基本指令的扫描时间为0.068微秒。
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PLC可以接收温度、压力、流量等连续变化的模拟量,通过模拟量I/O模块,实现模拟量和数字量之间的转换,并对被控模拟量实行闭环PID控制。8.通信及联网
目前绝大多数PLC都具备了通信能力,把PLC作为下位机,与上位机或同级的PLC进行通信,可完成信息的交换,实现对整个生产过程的信息控制和管理,因此PLC是工厂自动化的理想控制器。
PLC的输入/输出点数表明了PLC可从外部接收多少个输入信号、向外部发出多少个输出信号,实际上就是PLC的输入/输出端子数。根据I/O点数的多少可将PLC分为微型机(I/O点数为64点以下,内存容量为256B~1KB)、小型机(I/O点数为65~128点,内存容量为1~3.6KB)、中型机(I/O点数为129~512点,内存容量为3.6~13KB)、大型机(I/O点数为513~896点,内存容量为13KB)和巨型机(I/O点数大于896点,内存容量大于13KB)。一般来说,点数多的PLC,功能也相应较强。
上述划分方式并不十分严格,也不是一成不变的。随着PLC的发展,划分标准也会修改。
PLC的功能不断加强,以适应各种控制需要。同时,计算、处理功能的进一步完善,使PLC可以代替计算机进行管理、监控。智能I/O组件也将进一步发展,用来完成各种专门的任务(如:位置控制、温度控制、中断控制、PID调节、远程通信、音响输出等)。
(6)网络通信功能
PLC可以不再是一个孤岛,网络化和增强通信能力是PLC的一个重要发展趋势。很多工业控制产品(例如变频器)可以与PLC通信,PLC与PLC之间可以通信,通过双绞线、同轴电缆或光纤联网,信息可以传送到几十公里远的地方,通过Modem和互联网可以与世界上其他地方的计算机装置通信。
组态软件引发的上位计算机编程革命,使上位计算机与PLC交换数据信息很容易实现,节约了设计时间,提高了系统可靠性,使工作人员可以直观地监控到系统运行状态。组态软件有WinCC、Intouch、Fix、组态王、力控等。
(7)外部诊断功能
在PLC控制系统中,80%的故障发生在外围,能快速准确地诊断故障将极大减少维护时间。
1.中央处理器CPU的功能
(1)接收与存储用户由编程器输入的用户程序和数据。
(2)检查编程过程中的语法错误,诊断电源及PLC内部的工作故障。
(3)用扫描方式工作,接收来自现场的输入信号,并输入到输入映像寄存器和数据存储器中。
(4)在进入运行方式后,从存储器中逐条读取并执行用户程序,完成用户程序所规定的逻辑运算、算术运算及数据处理等操作。
(5)根据运算结果,更新有关标志位的状态,刷新输出映像寄存器的内容,再经输出部件实现输出控制、打印制表或数据通信等功能。