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新系列中,户外型的基本型号已经更改为 SIPLUS CPU312C、SIPLUS CPU313C、SIPLUSCPU314、SIPLUS CPU315-2DP,同样允许在-25~70℃并且含有氯、硫气体的环境下使用。
S7-300 PLC采用紧凑的、无槽位限制的模块化组合结构,根据应用对象的不同,可选用不同型号和不同数量的模块,并可以将这些模块安装在同一机架(导轨)或多个机架上(与CPU312IFM和CPU313配套的模块只能安装在同一个机架上)。导轨是一种专用的金属机架,只需将模块装在DIN标准的安装导轨上,然后用螺栓锁紧就可以了。有多种不同长度规格的导轨供用户选择。
如图2-2所示,电源模块总是安装在机架的左侧,CPU模块紧靠电源模块;如果有接口模块(IM),接口模块放在CPU模块的右侧;除了电源模块、CPU模块和接口模块外,一个机架上多只能再安装8个信号模块、通信处理器模块或功能模块。
也就是说,机架的左边是1号槽,右边是11号槽,电源模块总是在1号槽的位置。中央机架(0号机架)的2号槽上是CPU模块,3号槽是接口模块。信号模块、功能模块和通信处理器模块可以任意安装在4~11号槽内,系统可以自动分配模块的地址。
需要注意的是,槽位号是相对的,每一机架的导轨并不存在物理的槽位。因为模块是用总线连接器连接的(如图2-3所示),而不是像其他模块式PLC那样,用焊在背板上的总线插座来安装模块,所以槽号是相对的,在机架导轨上并不存在物理槽位。例如,在不需要扩展机架时,中央机架上没有接口模块,此时虽然3号槽位仍然被实际上并不存在的接口模块占用,中央机架上的CPU模块和4号槽的模块实际上是挨在一起的。如果有扩展机架,接口模块占用3号槽位,负责与其他扩展机架自动进行数据通信。
S7-300 PLC的电源模块通过电源连接器或导线与CPU模块相连,为CPU模块提供DC24V电源。PS307电源模块还有一些端子可以为信号模块提供24V电源。
S7-300 PLC用背板总线将除电源模块之外的各个模块连接起来。背板总线集成在模块上,模块通过U形总线连接器相连,每个模块都有一个总线连接器,后者插在各模块的背后(如图2-2所示)。安装时先将总线连接器插在CPU模块上,并固定在导轨上,然后依次装入各个模块。
外部接线接在信号模块和功能模块的前连接器端子上,前连接器用插接的方式安装在模块前门后面的凹槽中(如图2-1所示),前连接器与模块是分开订货的。
更换模块时只需松开安装螺钉,拔下已经接线的前连接器。前连接器上的编码块可以防止将已接线的连接器插到其他模块上。
如果系统任务需要的信号模块、功能模块和通信处理器模块超过8块,则可以增加扩展机架(ER)来进行系统的扩展(如图2-4所示),有的低端CPU没有扩展功能。
IM360/IM361接口模块可以扩展3个机架,中央机架(CR)使用IM360,扩展机架(ER)使用IM361,各相邻机架之间的电缆长为10m。每个IM361需要一个外部DC24V电源向扩展机架上的所有模块供电,可以通过电源连接器连接PS307的负载电源。所有的S7-300模块均可以安装在ER上。接口模块是自组态的,无须进行地址分配。
用于发送的接口模块IM360安装在0号机架3号槽中,它通过专用电缆,将数据从IM360发送到具有接收功能的IM361。IM360和IM361上有指示系统状态和故障的发光二极管(LED),如果CPU不确认此机架,则LED闪烁,可能是连接电缆没接好或者是串行连接的IM361关掉了。具有接收功能的接口模块IM361,用于S7-300 PLC的机架1到机架3的扩展,通过连接电缆把数据从IM360接收到IM361或者从一个IM361传到另一个IM361。IM361不仅提供数据传输,还将DC24V电压转换为DC5V电压,给所在机架的背板总线提供DC5V电源,供电输出电流不超过0.8A。0号机架上的DC5V电源由CPU模块产生,CPU313/314/315供电电流不超过1.2A,CPU312-IFM供电电流不超过0.8A。所以,每个机架所能安装的模块数量除了不能大于8块外,还要受到背板总线5V供电电源的限制,即每个机架上各模块消耗的5V电源电流之和应小于该机架大的供电电流。
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SIMATIC微存储器卡,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。
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