如果只扩展两个机架,则可选用比较经济的IM365接口模块对,这一对接口模块由1m长的连接电缆相互固定连接。IM365不提供DC5V电源,此时,在两个机架上直流DC5V的总电流耗量应限制在1.2A之内。且由于IM365接口模块不能给机架1提供通信总线,因此在机架1上只能安装信号模块,而不能安装通信处理器等其他智能模块。
2.1.3 S7-300 PLC的组成
S7-300 PLC主要由以下几部分组成。1.中央处理单元(CPU)
各种CPU有不同的性能,例如,有的CPU集成有数字量和模拟量I/O点,有的CPU集成有PROFIBUS-DP等通信接口。CPU前面板上有状态故障指示灯、模式开关、24V电源端子、电池盒与存储器模块盒(有的CPU没有)。2.负载电源模块(PS)
负载电源模块用于将AC220V电源转换为DC24V电源,供CPU和I/O模块使用。额定输出电流有2A、5A和10A三种,过载时模块上的LED闪烁。3.信号模块(SM)
信号模块是数字量I/O模块和模拟量I/O模块的总称,它们使不同的过程信号电压或电流与PLC内部的信号电平匹配。信号模块主要有数字量输入模块SM321和数字量输出模块SM322,模拟量输入模块SM331和模拟量输出模块SM332。模拟量输入模块可以输入热电阻、热电偶、DC4~20mA和DC0~10V等多种不同类型和不同量程的模拟信号。每个模块上有一个背板总线连接器,现场的过程信号连接到前连接器的端子上。4.功能模块(FM)
功能模块主要用于对实时性和存储容量要求高的控制任务,例如,计数器模块、快速/慢速进给驱动位置控制模块、电子凸轮控制器模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块、定位和连续路径控制模块、闭环控制模块、工业标识系统的接口模块、称重模块、位置输入模块、超声波位置解码器等。5.通信处理器(CP)
通信处理器用于PLC之间、PLC与计算机和其他智能设备之间的通信,可以将PLC接入PROFIBUS-DP、AS-I和工业以太网,或用于实现点对点通信等。通信处理器可以减轻CPU处理通信的负担,并减少用户对通信的编程工作。6.接口模块(IM)
接口模块IM用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7-300通过分布式的主机架和3个扩展机架,多可以配置32个信号模块、功能模块和通信处理器。7.导轨
铝质导轨是用来固定和安装S7-300上述各种模块的。
2.1.4 S7-300 CPU模块的面板
S7-300系列PLC的CPU模块有一些与操作及状态显示有关的模式选择开关和LED状态/故障显示器。
CPU面板上的模式选择开关,有些可通过专用钥匙旋转控制,这些CPU一般有3种工作模式(RUN、STOP、MRES)或4种工作模式(RUN、STOP、MRES、RUN-P);另外一些则可直接用手上下滑动控制,这些工作模式的意义如下。
① RUN-P:可编程运行模式。在此模式下,CPU不仅可以执行用户程序,在运行的同时,还可以通过编程设备(如装有STEP 7的PG、PC)读出、修改、监控用户程序。在此位置钥匙不能拔出。
② RUN:运行模式。在此模式下,CPU执行用户程序,还可以通过编程设备读出、监控用户程序,但不能修改用户程序。在此位置可以拔出钥匙,以防程序在正常运行时被改变操作模式。
③ STOP:停机模式。在此模式下,CPU不执行用户程序,但可以通过编程设备从CPU中读出或修改用户程序。在此位置可以拔出钥匙。
④ MRES:存储器复位模式。该位置不能保持,当开关在此位置释放时将自动返回到STOP位置。将钥匙从STOP模式切换到MRES模式时,可复位存储器,使CPU回到初始状态。存储器一旦被复位,工作存储器、RAM装载存储器内的用户程序、数据区、地址区、定时器、计数器和数据块等将全部清除(包括有保持功能的元件),同时还会检测PLC硬件、初始化硬件和系统程序参数、系统参数,并将CPU或模块参数设置为默认值,但保留对MPI的设置。如果CPU配置有微存储卡(MMC),CPU在复位完成后,自动将存储卡内的用户程序和系统参数装入工作存储器。MRES模式只有在程序错误、硬件参数错误、存储卡未插入等情况下才需要使用。当STOP指示灯以0.5Hz的频率闪烁时,表示需要复位,复位操作步骤为:将模式开关从STOP位置转换到MRES,STOP指示灯灭1s→亮1s→灭1s→常亮,释放开关使其回到STOP位置,然后再转换到MRES位置,STOP指示灯以2Hz的频率闪烁(表示正在对CPU复位)3s→常亮(表示已完成复位),此时可释放开关使其回到STOP位置,并完成复位操作。
2.状态和故障显示
CPU面板上一般由以下指示灯来显示CPU当前的状态或故障。
① SF(红色):系统出错/故障指示灯。CPU硬件或软件出现错误时亮。
② BATF(红色):电池故障指示灯(只有CPU313和314配备)。当电池失效或未装入时,指示灯亮。
③ DC5V(绿色):+5V电源指示灯。CPU和S7-300 PLC总线的5V电源正常时亮。
④ FRCE(黄色):强制作业有效指示灯。至少有一个I/O在强制状态时亮。
⑤ RUN(绿色):运行状态时指示灯。CPU处于RUN状态时亮。LED在STARTUP状态时以2Hz频率闪烁;在HOLD状态时以0.5Hz频率闪烁。
⑥ STOP(黄色):停止状态指示灯。CPU处于STOP或HOLD或STARTUP状态时亮。在存储器复位时LED以0.5Hz频率闪烁;在存储器置位时LED以2Hz频率闪烁。
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对于有些CPU,如CPU315-2DP,除了上述6个指示灯以外,还有两个与系统总线和DP接口有关的故障指示灯。
① BUS DF(BF)(红色):总线出错指示灯(只适用于带有DP接口的CPU)。出错时亮。
② SF DP:DP接口错误指示灯(只适用于带有DP接口的CPU)。当DP接口有故障时亮。3.微存储器卡(MMC)
Flash EPROM微存储卡(MMC)用于在断电时保存用户程序和某些数据,它可以扩展CPU的存储器容量,也可以将有些CPU的操作系统保存在MMC中,这对于操作系统的升级是非常方便的。MMC用做装载存储器或便携式保存媒体。
如果在写访问过程中拆下存储器卡,卡中的数据会被破坏。在这种情况下必须将MMC插入CPU中并删除它,或在CPU中格式化存储器卡。只有在断电状态或CPU处于STOP状态时,才能取下存储器卡。4.电池盒
电池盒是安装后备锂电池的盒子,在PLC断电时,锂电池用来保证实时时钟的正常运行,并可以在RAM中保存用户程序和更多的数据,保存的时间为1年。有的低端CPU(例如CPU312IFM与CPU313)因为没有实时时钟,所以没有配备锂电池。5.通信接口
所有的CPU模块都有一个多点接口(MPI),有的CPU模块有一个MPI和一个PROFIBUS-DP接口,有的CPU模块有一个MPI/DP接口和一个DP接口。
MPI用于PLC与其他西门子PLC、PG/PC(编程器或个人计算机)、OP(操作员接口)的通信。CPU通过MPI或PROFIBUS-DP接口在网络上自动地广播它设置的总线参数(即波特率),PLC可以自动地“挂到”MPI网络上。
PROFIBUS-DP的传输速率高12Mb/s,用于与其他西门子带DP接口的PLC、PG/PC、OP和其他DP主站和从站的通信。6.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
电源模块上的L+和M端子分别是DC24V输出电压的正极和负极,用专用的电源连接器或导线连接电源模块和CPU模块的L+和M端子。
CPU模块上的M端子(系统的参考点)一般是接地的,接地端子与M端子用短接片连接。某些大型工厂(例如化工厂和发电厂)为了监视对地的短路电流,可能采用浮动参考电位,这时应将M点与接地点之间的短接片去掉,可能存在的干扰电流通过集成在CPU中M点与接地点之间的RC电路对接地母线放电
2.1.5 S7-300 CPU模块的外部连接
对于紧凑型CPU,模块除DC电源输入外,还需要连接CPU集成的I/O点。开关量I/O的点数与CPU规格有关,集成开关量I/O的连接形式为DC24V电源输入/电源输出,I/O所需要的DC24V电源由外部供给。
对于CPU312C模块,安装有带20个连接端(引脚)的连接器X1(或X11),连接端2M(12号引脚)连接输入信号的电源0V端,输入端(2~11号引脚)连接开关量输入接点,接点的另一端与输入信号的DC24V电源端相连。
6个开关量输出点需要通过连接端1L+(13号引脚),由外部提供DC24V电源;输出端(14~19号引脚)连接负载,负载另一端与电源0V相连。
对于CPU313C-2(2DP、2PtP)模块,共有16点开关量输入与16点开关量输出,安装有带40个连接端(引脚)的连接器X1(或X11)。
连接端1M(20号引脚)连接输入信号的电源0V端,输入端(2~9、12~19号引脚)连接16个开关量输入接点,接点的另一端与输入信号的DC24V电源端相连,电源DC24V端还需要与1L+(1号引脚)连接。
16个开关量输出点需要通过连接端2L+、3L+(21、31号引脚),由外部提供DC24V电源;输出端(22~29、32~39号引脚)连接负载,负载另一端及模块的2M、3M端(30、40号引脚)与电源0V相连。
对于CPU313C、CPU314C-2(2DP、2PtP)模块,共有24点开关量输入与16点开关量输出,安装有带30个连接端(引脚)的连接器X1(或X11)与40个连接端(引脚)的连接器X2(或X12),其中,X2(或X12)用于连接16点输入/16点输出,连接方式与CPU312C-2DP相同,X1(或X11)用于连接其余8点输入与模拟量输入。具体连接方式如图2-8所示。
S7-300紧凑型PLC的全部CPU模块,集成I/O点除可以作为一般的开关量I/O点使用外,还可以作为高速计数输入、频率测量输入、脉冲输出等使用。