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CPU模块面板上的LED(发光二极管)的意义如下。
·SF(系统出错/故障显示,红色):CPU硬件故障或软件错误时亮。
·BATF(电池故障,红色):电池电压低或没有电池时亮。
·DC 5V(+5V电源指示,绿色):CPU和S7-300总线的5V电源正常时亮。
·FRCE(强制,黄色):至少有一个I/O被强制时亮。
·STOP(停止方式,黄色):CPU处于STOP、HOLD状态或重新启动时长亮;执行存储器复位时闪亮。
·BUSF(总线错误,红色):PROFIBUS-DP接口硬件或软件故障时亮。集成有DP接口的CPU才有此LED,集成有两个DP接口的CPU有两个对应的LED(BUSlF和BUS2F)。
2.CPU的运行模式
CPU有4种操作模式,分别为STOP(停机)、STARTUP(启动)、RUN(运行)和HOLD(保持)。在所有模式下,都可以通过MPI接口与其他设备通信。
·STOP模式:CPU模块通电后自动进入STOP模式,在该模式下不执行用户程序,可以接收全局数据和检查系统。
·RUN模式:执行用户程序,刷新输入和输出,处理中断和故障信息服务。
·HOLD模式:在STARTUP和RUN模式下执行程序时遇到调试用的断点,用户程序的执行被挂起(暂停),定时器被冻结。
·STARTUP模式:启动模式,可以用模式选择开关或编程软件启动CPU。如果模式选择开关在RUN或RUN-P位置,通电时将自动进入启动模式。
3.模式选择开关
有的CPU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CPU当前的运行方式。钥匙拔出后,就不能改变操作方式。这样可以防止未经授权的人员非法删除或改写用户程序。用户还可以使用多级口令来保护整个数据库,以有效地保护技术机密,防止未经允许的复制和修改。钥匙开关各位置的意义如下。
·RUN-P(运行-编程):CPU不仅执行用户程序,在运行时还可以通过编程软件读出和修改用户程序,以及改变运行方式。在这个位置不能拔出钥匙。
·RUN(运行):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。
·STOP(停止):CPU不执行用户程序,通过编程软件可以读出和修改用户程序。在这个位置可以取出钥匙。
·MRES(清除存储器):MRES位置不能保持,如果在这个位置松手,开关将自动返回STOP位置。将模式选择开关从STOP状态扳到MRES位置,可以复位存储器,使CPU回到初始状态,工作存储器、RAM装载存储器中的用户程序和地址区被清除;全部存储器位、定时器、计数器和数据块均被删除,即复位为零,包括有保持功能的数据;CPU检测硬件、初始化硬件和系统程序的参数,系统参数、CPU和模块的参数被恢复为默认设置,MPI(多点接口)的参数被保留。如果有快闪存储器卡,CPU在复位后会将其里面的用户程序和系统参数复制到工作存储区。
复位存储器按下述顺序操作:PLC通电后将模式选择开关从STOP位置扳到MRES位置,"STOP" LED熄灭1s,亮1s,再熄灭1s后保持亮;释放开关,使它回到STOP位置,然后再迅速扳到MRES位置,"STOP" LED以2Hz的频率至少闪动3s,表示正在执行复位;后"STOP" LED一直亮,可以释放模式选择开关。
存储器卡被取掉或插入时,CPU发出系统复位请求,"STOP" LED以0.5Hz的频率闪动,此时将模式选择开关扳到MRES位置,即可执行复位操作。
4.微存储器卡
Flash EPROM微存储卡用于在断电时保存用户程序和数据,它可以扩展CPU的存储器容量,也可以将有CPU的操作系统保存在其中,这对于操作系统的升级是非常方便的。微存储器卡用做装载存储器或便携式保存媒体,其读写直接在CPU内进行,不需要专用的编程器。由于CPU 31xC没有安装集成的装载存储器,所以在使用CPU时必须插入微存储器卡。
如果在写访问过程中拆下SIMATIC微存储卡,卡中的数据就会被破坏,在这种情况下必须将微存储器卡插入CPU中执行复位操作,或在CPU中进行格式化。只有在断电状态或CPU处于"STOP"状态时,才能取下存储卡。
5.通信接口
所有CPU模块都有一个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)通过MPI网络进行通信。PROFIBUS-DP高传输速率为12Mbit/s,用于与其他西门子带DP接口的PLC、PG/PC、OP和其他DP主站和从站进行通信。
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6.电池盒
电池盒是用于安装锂电池的盒子,在PLC断电时,锂电池可以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312 IFM与313)没有实时时钟,所以没有配备锂电池。
7.电源接线端子
电源模块的L1、N端子用于接AC 220V电源,接地端子和M端子一般用短路片短接后再接地,机架的导轨也应接地。
电源模块上的L+和M端子分别是DC 24V输出电压的正极和负极,应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。
8.实时时钟与运行时间计数器
有的CPU(例如312 IFM与313)没有锂电池,只有软件实时时钟,PLC断电时停止计时,恢复供电后从断电瞬时的时刻开始计时。有后备锂电池的CPU有硬件实时时钟,可以在PLC断电时继续运行。运行时间计数器的计数范围为0~32767h。
9.CPU模块上的集成I/O
某些CPU模块上有集成的数字量I/O,有的还有集成的模拟量I/O。
输入/输出模块统称为信号模块,包括数字量(或称开关量)输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块,主要有数字量输入模块SM 321、数字量输出模块SM 322、模拟量输入模块SM 331和模拟量输出模块SM 332。S7-300的输入/输出模块的外部接线接在插入式的前连接器的端子上,前连接器插在前盖后面的凹槽内,不需断开前连接器上的外部连线,就可以迅速地更换模块。
信号模块面板上的LED灯用来显示各数字量输入/输出模块电的信号状态。输入/输出模块安装在DIN标准导轨上,通过总线连接器与相邻的模块连接,默认地址由模块所在的位置决定,也可以用STEP 7指定模块的地址。
输入模块用来接收和采集输入信号。数字量输入模块用于连接外部的机械触点和电子数字传感器,接收如按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关及压力继电器等的开关量输入信号,将从现场传来的外部数字信号的电平转换为PLC内部的信号。输入电路中一般设有RC滤波电路,以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起的错误输入信号,输入电流一般为数毫安。模拟量输入模块用来接收热电阻、热电偶、电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流、电压信号。
数字量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备。SM 322数字量输出模块将S7-300的内部信号电平转换为控制过程所需的外部信号电平,同时有隔离和功率放大的作用。模拟量输出模块用来控制电动调节阀、变频器等执行器。
CPU模块内部的工作电压一般是DC 5V,而PLC的输入/输出信号电压一般较高,例如DC 24V或AC 220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件,或使PLC不能正常工作。信号模块除了传递信号外,还有电平转换与隔离的作用,其用光耦合器、光敏晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC内部电路和外部的输入、输出电路。
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.数字量输入模块
数字量输入模块分为直流输入模块和交流输入模块。S7-300的数字量输入模块主要有6ES7 321系列和6ES7 131系列,后者主要用于ET 200(分布式I/O)。
直流输入模块内部电路和外部接线图中只画出了单条输入电路,M是同一输入组内各输入信号的公共点。当外接触点接通时,光耦合器中的发光二极管点亮,光敏三极管饱和导通;外接触点断开时,光耦合器中的发光二极管熄灭,光敏三极管截止,信号经背板总线接口传送给CPU模块。
交流数字量输入模块的额定输入电压为AC 120V或AC 230V,其用电容隔离输入信号中的直流成分,利用电阻限流,交流成分经桥式整流电路转换为直流电流。外接触点接通时,光耦合器中的发光二极管和显示用的发光二极管点亮,光敏三极管饱和导通;外接触点断开时,光耦合器中的发光二极管熄灭,光敏三极管截止,信号经背板总线接口传送给CPU模块。
直流输入电路的延迟时间短,可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接。如果信号线不是很长,PLC所处的物理环境较好,电磁干扰较轻,应考虑优先选用DC 24V的直流输入模块。交流输入方式适于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。
数字量输出模块将PLC的内部信号电平转换为控制过程所需的外部信号电平,同时有隔离和功率放大的作用。S7-300的数字量输出模块主要有6ES7 322系列和6ES7 132系列,后者主要用于ET 200(分布式I/O)。