3S7300硬件基础.docx

资源描述

3S7300硬件基础.docx

《3S7300硬件基础.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3S7300硬件基础.docx（38页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

3S7300硬件基础.docx

3S7300硬件基础

第3章S7-300的硬件基础

S7-300采用模块式结构，适用于中等规模性能的控制要求。

S7-300可以实现近程扩展﹑远程扩展组成简单实用的分布式系统，加之强大的通讯能力，使其应用起来十分灵活。

S7-300可以插入数字量I/O模板﹑模拟量I/O模板﹑特殊功能模板和通讯模板。

其连接方式是用电缆迭装而成。

S7-300由电源模板（PS）﹑中央处理单元（CPU）﹑接口模板（IM）的位置是固定的，信号模板（SM）的位置是任意的。

3.1S7-300的中央处理单元

1CPU模块的元件

S7-300系列PLC的CPU元件封装在一个牢固的塑料机壳内。

面板上有状态与故障指示LED、工作模式选择器、和通讯接口等。

CPU314的面板如上图所示。

（1）状态与故障指示LED

SF：

系统出错/故障显示，红色。

BATF：

电池故障，红色。

DC5V：

+5V电源指示，绿灯。

FRCE：

强制，黄色。

RUN：

运行方式，绿色。

CPU处于运行状态时亮，重新启动时以2Hz的频率闪烁，HOLD状态时以0.5Hz的频率闪亮。

STOP：

停止方式，黄色。

CPU处于STOP、HOLD状态重新启动时常亮，请求存储器复位时以0.5Hz的频率闪亮，正在执行存储器复位时以2Hz的频率闪亮。

2）CPU的操作模式

S7-300系列PLC的CPU有4种操作模式。

STOP（停机）模式：

CPU模块通电后自动进入STOP模式，该模式不执行用户程序，可以接收全局数据和检查系统。

RUN（运行）模式：

该模式执行用户程序，刷新输入和输出数据，处理中断和故障信息服务。

执行全局通讯操作。

STARTUP（启动）模式：

该模式可以用钥匙开关或编程软件启动CPU。

如果钥匙开关在RUN或RUN-P位置，通电后自动进入启动模式。

HOLD（保持）模式：

在启动和运行模式执行程序时用到调试用的断点，用户程序的执行被挂起（暂停），定时器被冻结。

这种操作为保持模式。

3）模式选择开关

模式选择开关（模式选择器）为PLC的运行方式提供了选择。

有的CPU的模式选择开关是一种钥匙开关。

操作时需要插入钥匙，用来设置PLC的运行方式。

钥匙开关的各个位置的运行方式如下。

RUN-P（运行-编程）位置：

在这个位置上CPU不仅执行用户程序，还可以通过编程软件读出用户程序和修改用户程序。

在这个位置不能拔出钥匙开关。

RUN（运行）位置：

在这个位置上CPU执行用户程序，可以通过编程软件读出用户程序，但是不能修改用户程序。

在这个位置可以取出钥匙开关。

STOP（停止）位置：

在这个位置上CPU不执行用户程序，可以通过编程软件读出用户程序，也能修改用户程序。

在这个位置可以取出钥匙开关。

MRES（清除存储器）位置：

MRES位置不能保持，在这个位置松手时开关将自动返回STOP位置。

将钥匙开关从STOP状态扳到MRES位置，可以复位存储器，使CPU回到初始状态。

4）微存储器卡

微存储器卡（MMC）用于断电时保护用户程序和某些数据。

它可以扩展CPU的存储容量，也可以用作便携式保存媒体。

只有在断电或CPU处于STOP状态时，才能取下存储卡。

5）通信接口

所有的CPU都有一个多点接口MPI，有的CPU有一个MPI接口和一个PROFIBUS-DP接口，有的CPU有一个MPI/DP接口和一个DP接口。

MPI接口用于PLC和其它西门子PLC﹑PG/PC（编程器或个人计算机）﹑OP（操作面板）组成的MPI网络的通信。

PROFIBUS-DP接口用于PLC和其它西门子带DP接口的PLC﹑PG/PC﹑OP和其它DP主站和从站的通信。

6）电池盒

电池盒用于安装锂电池。

在CPU断电时，锂电池用于保证时钟的正常运行，并可以在RAM中保存用户程序和更多的数据，保存期为一年。

7）电源接线端子

电源模块的L1﹑N端子接AC220V电源，电源模块的接地端子和M端子一般用短路片短接后接地，机架的导轨也应接地。

电源模块的L+﹑和M端子分别是DC24V输出电压的正极和负极。

8）CPU模块上的集成I/O

S7-300系列PLC中有些CPU模块上有集成I/O，可供用户使用。

2CPU模块的性能指标

S7-330系列CPU大致可以分为紧凑型CPU﹑标准型CPU﹑户外型CPU和其它。

1）紧凑型CPU

紧凑型CPU带有集成的功能，有的具有集成的DI/DO和集成的AI/AO，型号为S7-31XC。

CPU314C-2DP和CPU314C-2PtP有定位功能，带有模拟量输出和数字量输出。

紧凑型CPU均有计数﹑频率测量和脉冲宽度调制功能，脉宽调制频率最高为2.5kHz。

CPU313C-2PtP和CPU314C-2PtP集成有点对点通信接口，ASCII协议通信速率为19.2kbit/s（全双工），38.4kbit/s（半双工），3964R协议通信速率为38.4kbit/s，RK512协议通信速率为38.4kbit/s。

2）标准型CPU

标准型CPU有CPU312﹑314﹑315-2DP三种。

CPU312适用于对处理速度有中等要求的小规模应用的系统。

CPU314适用于对程序容量有中等要求，对二进制数和浮点数有较高处理性能的系统。

CPU315-2DP具有大中规模的程序容量，对二进制数和浮点数有较高处理性能，有两个PROFIBUS-DP主站/从站接口，可以建立分布式I/O结构和大规模的I/O配置。

标准型CPU的技术特性参数

CPU

312

314

315-2DP

集成式RAM

16KB

48KB

128KB

集成装载存储器

RAM/Flash

插入式存储卡FEPROM

最大4MB

最大8MB

最小位操作执行时间

02s

01s

集成DI/DQ

10/6

24/16

16/16

集成AI/AQ

4+1/2

FB最大块数/大小

516/16KB

2048/16KB

FC最大块数/大小

516/16KB

2048/16KB

DB最大块数/大小

511/16KB

1023/16KB

位存储器

128B

256B

2048B

定时器/计数器

128/128

256/256

每个优先级最大局部数据

256B

512B

1024B

全部I/O地址区

1024B/1024B

最大分布式I/O地址区

2000B

过程I/O映像

128B/128B

最大数字量I/O总数

256

1024

16384

中央区最大数字量I/O

256

1024

最大模拟量I/O总数

256

1024

中央区最大模拟量I/O

256

本机数字量I/O

本机模拟量I/O

最大机架数/模块总数

1/8

4/32

MPI通信接口

1个

2个

内置DP接口数

S7通信作服务器/客户机

可以/不可以

可以/可以

最大连接数量

3）户外型CPU

户外型CPU可以在恶劣的环境下使用。

CPU312IFM户外型和314IFM户外型是户外型紧凑型CPU，带有集成的数字量I/O。

其中CPU312IFM适用于小系统，314IFM适用于对响应时间和特殊功能有较高要求的系统。

CPU312IFM和CPU314IFM有1个计数器，最高计数频率为本10kHz，1个通道可以测量频率，最高10kHz；CPU314IFM有1个通道可以用增量式编码器进行位置检测。

CPU314户外型CPU的处理速度高，具有中等规模的I/O配置，适用于要求中等规模的程序量和中等的指令执行速度的系统。

其它CPU

其它CPU有CPU317-2DP﹑318-2DP﹑315F-2DP。

CPU-317-2DP和CPU318-2DP具有大容量程序存储器和PROFIBUS-2DP主站/从站接口，用于大规模I/O配置和建立分布式I/O结构。

CPU315F-2DP带有PROFIBUS-2DP主站/从站接口，可以组态为故障安全型自动化系统。

ET200M和ET200S可以使用故障安全型数字量模块，也可以使用与安全无关的标准模块。

其它CPU的技术特性参数

CPU

317-2DP

318-2DP

315F-2DP

工作存储器RAM

512KB

128KB

集成装载存储器RAM/ROM

64KB

插入存储卡FEPROM/RAM

最大8MB

最大4MB

最小位操作执行时间

01s

FB最大块数/大小

2048/64KB

1024/64KB

2048/64KB

FC最大块数/大小

2048/64KB

1024/64KB

2048/64KB

DB最大块数/大小

2047/64KB

1023/64KB

位存储器

4096B

8192B

2048B

定时器/计数器

512/512

256/256

最大I/O地址区

8192B/8192B

1024B

最大分布式I/O地址区

8192B

I/O过程映像

256B/256B

256B/256B可扩到2048B

最大数字量I/O总数

65536/65536

1000/1000

最大本地数字量I/O

1024

最大模拟量I/O总数

4096/4096

248/124

本地最大模拟量I/O

256/256

最大机架数/模块总数

4/32

内置DP接口数

通过CP连接的DP站

最大GD环/GD包/GD包字节数量

8/8/22B

3.2S7-300的数字量模块

S7-300的数字量模块可以分为三类：

输入模块SM321，输出模块SM322和输入/输出模块SM323。

1数字量输入模块SM321

（1）直流输入模块

6ES7321-1BH02-0AA0或1BH82-0AA0

16点输入，16组，光电隔离，额定输入电压DC24V。

输入电流9mA，输入延迟时间1.2~4.8ms，允许最大静态电流1.5mA。

6ES7321-1BH50-0AA0

16点输入，16组，额定输入电压DC24V。

输入电流7mA，输入延迟时间1.2~4.8ms，允许最大静态电流1.5mA。

6ES7321-1BL00-0AA0或1BL80-0AA0

32点输入，16组，额定输入电压DC24V。

输入电流7mA，输入延迟时间1.2~4.8ms，允许最大静态电流1.5mA。

6ES7321-1CH80-0AA0

16点输入，8组，光电隔离，额定输入电压DC48~125V。

输入电流2.6mA，输入延迟时间1~3ms，允许最大静态电流1.0mA。

6ES7321-7BH00-0AB0或7BH80-0AB0

16点输入，有中断功能，16组，光电隔离，额定输入电压DC24V。

输入电流7mA，输入延迟时间0.1/0.5/3/15/20ms可选，允许最大静态电流1.5mA。

（2）直流/交流输入模块

直流输入模块的单二极管的光电偶合器改为双二极管的光电偶合器就成为了直流/交流输入模块。

6ES7321-1CH00-0AA0

16点输入，1组，光电隔离，额定输入电压AC/DC24~48V。

输入电流8mA，输入延迟时间最大15ms，允许最大静态电流1.0mA。

（3）交流输入模块

6ES7321-1FH00-0AA0

16点输入，4组，光电隔离，额定输入电压AC120/230V。

输入电流17.3mA（AC264V），输入延迟时间25ms，允许最大静态电流2mA。

6ES7321-1EL00-0AA0

32点输入，8组，光电隔离，额定输入电压AC120V。

输入电流21mA，输入延迟时间25ms，允许最大静态电流4mA。

6ES7321-1FF01-0AA0或1AFF81-0AA0

8点输入，2组，光电隔离，额定输入电压AC120/230V。

输入电流11mA（230V），输入延迟时间25ms，允许最大静态电流2mA。

6ES7321-1FF10-0AA0

8点输入，1组，光电隔离，额定输入电压AC120/230V。

输入电流17.3mA（230V），输入延迟时间25ms，允许最大静态电流2mA。

2数字量输出模块SM322

（1）直流输出模块

6ES7322-1BH01-0AA0或1BH81-0AA0

16点输出，8组，光电隔离，额定输入电压DC24V。

最大输出电流0.5A，最大电阻负载5W，最小电流5mA。

感性负载最大输出频率100Hz，阻性负载最大输出频率0.5Hz。

短路保护为电子式。

6ES7322-1BL00-0AA0

32点输出，8组，光电隔离，额定输入电压DC24V。

最大输出电流0.5A，最大电阻负载5W，最小电流5mA。

感性负载最大输出频率100Hz，阻性负载最大输出频率0.5Hz。

短路保护为电子式。

6ES7322-8BF00-0AB0或8BF80-0AB0

8点输出，有中断功能，8组，光电隔离，额定输入电压DC24V。

最大输出电流0.5A，最大电阻负载5W，最小电流10mA。

感性负载最大输出频率100Hz，阻性负载最大输出频率2Hz。

短路保护为电子式。

6ES7322-5GH00-0AB0

16点输出，1组，光电隔离，额定输入电压DC24/48V。

最大输出电流0.5A，最大电阻负载5W。

感性负载最大输出频率0.5Hz。

短路保护为外部提供。

6ES7322-1CF80-0AA0

8点输出，4组，光电隔离，额定输入电压DC48/125V。

最大输出电流1.5A，最大电阻负载40W/120V，最小电流10mA。

感性负载最大输出频率20Hz，阻性负载最大输出频率0.5Hz。

短路保护为电子式。

6ES7322-1BF01-0AA0

8点输出，4组，光电隔离，额定输入电压DC24V。

最大输出电流2A，最大电阻负载10W，最小电流5mA。

感性负载最大输出频率100Hz，阻性负载最大输出频率0.5Hz。

短路保护为电子式。

（2）交流输出模块

6ES7322-1FF01-0AA0

8点输出，4组，光电隔离，额定输入电压AC120/230V。

最大输出电流/每组总电流1A/2A，最小电流10mA。

感性负载最大输出频率0.5Hz，阻性负载最大输出频率10Hz。

短路保护为熔断器。

6ES7322-5FF00-0AA0

8点输出，1组，光电隔离，额定输入电压AC120/230V。

最大输出电流/每组总电流1A/1A，最小电流10mA。

感性负载最大输出频率0.5Hz，阻性负载最大输出频率10Hz。

短路保护为外部提供。

6ES7322-1FH00-0AA0

16点输出，8组，光电隔离，额定输入电压AC120/230V。

最大输出电流/每组总电流1A/2A，最小电流10mA。

感性负载最大输出频率0.5Hz，阻性负载最大输出频率10Hz。

短路保护为后备。

6ES7322-1EL00-0AA0

32点输出，8组，光电隔离，额定输入电压AC120/230V。

最大输出电流/每组总电流1A/3A，最小电流10mA。

感性负载最大输出频率0.5Hz，阻性负载最大输出频率10Hz。

短路保护为熔断器。

（3）继电器输出模块

6ES7322-1HF01-0AA0

8点继电器输出，2点/组，光电隔离，最高电压DC120V/AC230V。

每组输出总电流（60C）4A。

阻性负载最大输出电流2A/AC230V﹑2A/DC24V。

感性负载最大输出电流2A/AC230V﹑2A/DC24V。

感性负载最大输出频率0.5Hz，阻性负载最大输出频率2Hz。

触点寿命105次/2A，

短路保护为外部提供。

6ES7322-1HF10-0AA0或1HF80-0AA0

8点继电器输出，1点/组，光电隔离，最高电压DC120V/AC230V。

阻性负载最大输出电流8A/AC230V﹑5A/DC24V。

感性负载最大输出电流3A/AC230V﹑2A/DC24V。

感性负载最大输出频率0.5HzHz，阻性负载最大输出频率2Hz。

触点寿命105次/3A，

短路保护为外部提供。

6ES7322-5HF00-0AB0

8点继电器输出，1点/组，光电隔离，最高电压DC120V/AC230V。

每组输出总电流（60C）5A。

阻性负载最大输出电流5A。

感性负载最大输出电流5A。

感性负载最大输出频率0.5HzHz，阻性负载最大输出频率2Hz。

触点寿命105次/5A，

短路保护为外部提供。

6ES7322-1HH01-0AA0

16点继电器输出，8点/组，光电隔离，最高电压DC120V/AC230V。

每组输出总电流（60C）8A。

阻性负载最大输出电流2A/AC230V﹑2A/DC24V。

感性负载最大输出电流2A/AC230V﹑2A/DC24V。

。

感性负载最大输出频率0.5Hz，阻性负载最大输出频率1Hz。

触点寿命105次/2A，

短路保护为外部提供。

3数字量输入/输出模块SM323

SM323是S7-300的数字量输入/输出模块，有四种型号。

6ES7323-1BL00-0AA0

16点输入和16点输出，输入和输出均各为2组。

额定输入电压均为DC24V，输入电流为7mA。

最大输出电流为0.5A，每组输出电流为4A。

光电隔离，有电子保护功能。

6ES7323-1BH00-0AA0﹑6ES7323-1BH01-0AA0和6ES7323-1BH80-0AA0

8点输入和8点输出，输入和输出均各为1组。

额定输入电压均为DC24V，输入电流为7mA。

最大输出电流为0.5A，每组输出电流为4A。

光电隔离，有电子保护功能。

3.3S7-300的模拟量模块

S7-300的模拟量模块有模拟量输入模块SM331,模拟量输出模块为SM332，模拟量输入/梳出模块SM334和SM335。

1模拟量输入模块

（1）变送器

实际工作中有好多连续变化的模拟量需要PLC去测量和控制．有些模拟量是非电量，例如，温度﹑压力﹑流量﹑液位﹑物质成分和频率等等。

有些模拟量是强电量，例如，发动机族的电流﹑电压﹑有功功率﹑功率和功率因数等等。

一般的模拟量输入模块只能检测0-10V电压和0-20mA电流的物理量。

因此在外部设备和PLC的模拟量输入模块之间要插入一个能把外部设备传感器的信号（电的或非点的）转换为模拟量输入模块可以接收的信号的装置，这类装置就是变送器。

（2）SM331的基本结构

SM331的输入信号一般是变送器输出的标准的直流电压﹑电流信号．SM331也可以直接接收不带附加传感器的温度传感器（热电阻或热敏电阻）的输入信号，使控制系统的结构更加紧凑。

SM331的输入通道有８个，每个通道即可测量电压信号也可以测量电流信号，且可以选用不同的量程．

模拟转换为数字量是顺序执行的，每个模拟量通道的输入信号是被依次轮流转换的。

（3）SM331的扫描时间

通道的转换时间由基本转换时间和模块的电阻测试和断线监控时间组成。

基本转换时间取决于D/A输入模块的转换方法（例如积分方法和瞬时值转换法）。

对于积分转换法，积分时间直接影响扫描时间,积分时间可以在STEP7中设置。

扫描时间是指模拟量输入模块对所有被激活的模拟量输入通道进行转换和处理的时间的总和。

如果模拟量输入通道进行了通道分组,还需要考虑到通道组之间的转换时间。

为了减少扫描时间,应该使用STEP7中的硬件组态工具屏蔽掉没有使用的输入通道,在硬件上还要将没有使用的输入端短路。

（4）模拟量输入模块的误差

模拟量输入模块的基本误差是指在模拟量输入模块的正常工作范围内模拟量输入模块的测量误差和输出误差。

模拟量输入模块的运行误差极限是指在模拟量输入模块的正常工作范围内模拟量输入模块的最大相对测量误差和最大相对输出误差。

（5）SM331模块的技术参数

SM331的技术参数

6ES7331

7KF02-0AB0

1KF00-0AB0

7KB02-0AB0

7KB82-0AB0

7PF00-0AB0

7PF10-0AB0

7NF00-0AB0

7NF10-0AB0

输入点数

电阻测量

极限中断

可组态

诊断中断

通道0,2

通道0

每个通道

可组态

输入电压

DC24V

极性保护

有

电压输入量程

±80mV

±250mV

±500mV

±1V

±25V

±5V

±10V

15V

±50mV

±500mV

±1V

±5V

±10V

15V

010V

±80mV

±250mV

±500mV

±1V

±25V

±5V

±10V

15V

±5V

±10V

15V

电流输入量程

±10mA

±32mA

±20mA

020mA

420mA

±20mA

020mA

420mA

±10mA

±32mA

±20mA

020mA

420mA

±20mA

020mA

420mA

热电偶的型号

E,N,J,K

B,E,J,K,L,N,R,S,T,U

热电阻的型号

Pt100标准型

Ni100标准型

Pt100标准型

Ni100标准型

Pt100标准型

Ni100标准型

Pt100,Pt200

Pt500,Pt1000

Ni100,Ni120

Ni200,Ni500

Ni1000,Cu10

2线电流变送器

可以

可以,外部供电

可以

带外部变送器

4线电流变送器

可以

每通道

转换时间

2.5/16.7/20/100ms

16.7/20ms

2.5/16.7/20/100ms

4通道基本转换时间

10ms/模块

8通道基本转换时间

190ms/模块

单极性分辩率

9/12/12/14位

13/13位

9/12/12/14位

15/15/15/15位

双极性分辩率

9/12/12/14位+符号位

12/12位+符号位

9/12/12/14位+符号位

15/15/15/15位+符号位

基本误差250C

±0.6%

±0.4%

展开阅读全文