S7-300系列紧凑型CPU包括CPU312C、CPU313C、CPU313C-2PtP、CPU313C-2DP、CPU314C-2PtP、CPU314C-2DP 六种规格。紧凑型CPU与标准型CPU的主要区别是CPU本身带有数量不等的集成I/O点、集成计数、脉冲输出等功能,同样,它也可以根据需要选择不同的I/O模块进行扩展。
与标准型一样,紧凑型的CPU312C同样不可以连接扩展机架,其余CPU均多可以连接3个扩展机架。
虽然,紧凑型CPU的机架安装模块数同样均为8个,每一模块的多I/O点数也为32点,但由于CPU模块本身均有集成的I/O点,此外,集成的计数输入、脉冲输出等功能需要专用相应的I/O地址,因此S7-300系列紧凑型CPU的I/O点数与同规格的标准型不同,当控制系统实际使用的I/O点数接近PLC的多I/O点数时,需要考虑扩展PLC。
紧凑型CPU均带有固定点数的高速计数输入与高速脉冲输出,I/O频率可以达到10~60Hz(点数与I/O频率根据CPU的型号有所不同)。
S7-300系列故障安全型CPU包括CPU315F-2DP、CPU317F-2DP两种规格。故障安全型PLC内部安装有经德国技术监督委员会认可的基本功能块与安全型I/O模块参数化工具,可以用于锅炉、索道及对安全性要求极高的特殊控制场合,它可以在系统出现故障时立即进入安全状态或安全模式,以确保人身与设备的安全
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PLC控制系统设计1.设计的基本原则
任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象(生产设备或生产过程)的工艺要求,以提高生产效率和产品质量。因此在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则。
① 大限度地满足被控对象和用户的控制要求。设计前,应深入现场进行调查研究,搜集资料,并与相关的设计人员和实际操作人员密切配合,共同拟定控制方案,协同解决设计中出现的各种问题。
② 在满足控制要求的前提下,力求使控制系统简单、经济,使用及维修方便。
③ 保证控制系统的安全、可靠。
④ 考虑到生产的发展和工艺的改进,在选择PLC容量时,应适当留有余量。
2.设计的基本内容
PLC控制系统是由PLC与用户I/O设备连接而成的。因此,PLC控制系统设计的基本内容应包括以下几个方面。
① PLC可构成各种各样的控制系统,如单机控制系统、集中控制系统等。在进行应用系统设计时,要确定系统的构成形式。
② 系统运行方式与控制方式的选择。
③ 选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件),以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。
④ PLC的选择。PLC是控制系统的核心部件,正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济指标起着重要的作用。选择PLC应包括机型选择、容量选择、I/O模块选择、电源模块选择等。
⑤ 分配I/O点,制PLC连接图。
⑥ 设计控制程序。控制程序是整个系统工作的软件,是保证系统正常、安全、可靠的关键。因此控制系统的程序应经过反复调试、修改,直到满足要求为止。
⑦ 必要时还须设计控制台(柜)。
编制控制系统的技术文件,包括说明书、电气原理图及电气元件明细表、I/O连接图、I/O地址分配表和控制软件。
PLC应用系统的设计包括硬件设计和应用控制软件设计两大部分。其中,硬件设计主要是选型设计和外围电路的常规设计,应用软件设计则是依据控制要求和PLC指令系统来进行的。
S7-300系列PLC是一种通用型PLC,能适合自动化工程中的各种应用场合,尤其是在生产制造中的应用。S7-300PLC基于模块化、无风扇结构设计,采用DIN标准导轨安装,配置灵活、安装简单、维护容易、扩展方便,各种模块可以进行广泛的组合和扩展
1—负载电源(选项);2—后备电池(CPU 313 以上);3—24V DC连接;4—模式开关;5—状态和故障指示灯;6—存储器卡(CPU 313 以上);7—MPI多点接口;8—前连接器;9—前盖
S7-300 PLC产品的规格众多,而且还在不断扩充中,产品性能主要通过不同的CPU模块进行区分,I/O模块、电源模块、功能模块通用。新S7-300 CPU包括了标准型、革新型、紧凑型、故障安全型、技术功能型5大系列,前期产品还包括“户外型”等;而且同系列产品的性能与型号也有不同程度的变化。因此,S7-300 PLC产品的CPU规格累计多达数十种。1.标准型
S7-300系列标准型CPU包括CPU313、CPU314、CPU315、CPU315-2DP、CPU316-2DP五种规格。标准型CPU均为模块式结构,CPU无集成I/O点。
在标准型CPU中,CPU313不可以连接扩展机架(只能采用单机架结构),主机架上的多安装模块数为8个,每一模块的多I/O点数为32点,因此,PLC的多I/O点数为256点。其余CPU均可以连接多3个扩展机架,每一机架的安装模块数均为8个,连同主机架PLC的多安装模块数为32个,因此,PLC的多I/O点数为1024点。
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。
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。