S7_PLC的模块特性及硬件组态

四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/151SIMATICS7-300/400PLC原理及应用四川机电职业技术学院.电子电气工程系四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/152第三章S7PLC的模块特性及硬件组态学习情境3：PLC的模块使用、接线及项目建立四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/153知识目标：1、理解S7-300/400PLC主要模块的特点、功能及技术参数。2、学习STEP7软件的基本功能。能力目标：1、掌握S7-300/400PLC主要模块的使用方法及I/O模块外围电路的接线方法。2、熟练运用STEP7软件进行项目建立、硬件组态、程序编写、程序运行调试。学习情境3：PLC的模块使用、接线及项目建立四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/154第三章S7PLC的模块特性及硬件组态3.2S7-400PLC的模块特性3.3PLC系统的硬件组态3.1S7-300PLC的模块特性四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1553.1S7-300PLC的模块特性3.1.1S7-300PLC的模块概述S7-300PLC主要组成部分有导轨(RACK)、电源模块(PS)、CPU模块、接口模块(IM)、信号模块(SM)、功能模块(FM)等。S7-300PLC是模块化的组合结构，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。四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/156图3-1通用型S7-300PLC的外型结构除了电源模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上最多只能再安装8个信号模块或功能模块。通用型S7-300PLC的外型结构如图3-1所示。四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/157导轨：是安装S7-300各类模块的机架，S7-300采用背板总线的方式将各模块从物理上和电气上连接起来。总线连接器：除CPU模块外，每块信号模块都带有总线连接器，安装时先将总线连接器装在CPU模块并固定在导轨上，然后依次将各模块装入。模块安装规范：插槽1为电源模块，插槽2为CPU模块，插槽3为接口模块，用于连接扩展机架，S7-300最多可以扩展32个模块，即使不使用接口模块，CPU中也给接口模块分配逻辑地址。从插槽4开始可自由分配信号模块、功能模块，根据模块插入的位置不同具有确定的I/O地址。四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/158图3-2PS307标准电源模块的外形图3.1.2S7-300PLC的模块特性3.1.2.11#槽PS模块PS307是S7-300PLC专配的24VDC电源。PS307系列模块有2A、5A、10A三种（见图3-2）。四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1593.1.2.22#槽CPU模块1.S7-300CPU模块的基本参数S7-300PLC的CPU的型号分类：CPU312IFM、CPU313、CPU313-2DP、CPU314、CPU314-2DP、CPU314IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等。CPU315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP都具有现场总线扩展功能。CPU的主要特性（见表3-1）：四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1510表3-1部分中央处理单元CPU的主要特性特性CPU312IFMCPU313CPU314CPU315/CPU315-2DP执行时间位操作0.6μs0.6μs0.3μs0.3μs字操作2μs2μs1μs1μs定点加3μs3μs2μs2μs浮点加60μs60μs50μs50μs最大数字I/O点数1441285121024最大模拟I/O通道323264128最大配置1个机架1个机架4个机架4个机架四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/15112.S7-300CPU模块的运行方式选择和状态指示（1）CPU模块的运行方式选择S7-300系列的CPU312IFM/313/314/314IFM/315/315-2DP/316-2DP以及318-2DP模块的方式选择开关都一样，有以下4种工作方式，通过可卸的专用钥匙来控制选择（见图3-3）。四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1512图3-3S7-300PLCCPU模块面板布置示意图RUN-P：可编程运行方式。RUN：运行方式。STOP：停止方式。MRES：清除存储器，不能保持。四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1513（2）CPU的LED状态及故障指示灯SF（红色）：系统出错/故障指示灯。CPU硬件或软件错误时亮。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。DC5V（绿色）：＋5V电源指示灯。CPU和及总线5V电源正常时亮。四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1514FRCE（黄色）：强制有效指示灯。至少有一个I/O被强制状态时亮。RUN（绿色）：运行状态指示灯。CPU处于“RUN”状态时亮；LED在“Startup”状态以2Hz频率闪烁；在“HOLD”状态以0.5Hz频率闪烁。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。四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1515（3）CPU315-2DPCPU的另外两个状态及故障指示灯BUSDF（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。SFDP（红色）：DP接口错误指示灯（只适用于带有DP接口的CPU）。当DP接口故障时亮。四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1516在S7-300PLC中接口模块主要有IM360、IM361及IM365。图3-4IM360（左）和IM361（右）的外形图1.IM360、IM361IM360用于发送数据，IM361用于接收数据，IM360和IM361的最大距离为10m。（见图3-4）。3.1.2.33#槽IM模块四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1517图3-5多机架S7-300PLC的连接IM360、IM361是用于多机架的接口模块（最多可扩展至4层机架），（见图3-5）。四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/15182.IM365如果只扩展两个机架，可选用比较经济的IM365接口模块对（不需要辅助电源，在扩展机架上不能使用CP模块），这一对接口模块由1m长的连接电缆相互固定连接（见图3-6）。图3-6IM365的外形图四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1519（3）DI模块框图和端子连接图示例（见图3-7）1.SM321数字量输入模块（1）DI模块的功能数字量输入模块SM321将现场过程送来的数字信号电平转换成S7-300内部信号电平。数字量输入模块有直流输入方式和交流输入方式。（2）DI模块的类型直流16点输入、直流32点输入、交流16点输入、交流8点输入模块。3.1.2.44#~11#槽SM模块四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1520图3-7DI模块框图和端子连接图示例四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/15212.SM322数字量输出模块（1）DO模块的功能数字量输出模块SM322将S7-300内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平，可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等。（2）DO模块的类型按负载回路使用的电源不同分为：直流输出模块、交流输出模块和交直流两用输出模块。按输出开关器件的种类不同分为：晶体管输出方式、晶闸管输出方式和继电器触点输出方式。四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1522（3）DO模块的特点晶体管输出模块只能带直流负载，属于直流输出模块；晶闸管输出方式属于交流输出模块；继电器触点输出方式的模块属于交直流两用输出模块。从响应速度上看，晶体管响应最快，继电器响应最慢；从安全隔离效果及应用灵活性角度来看，以继电器触点输出型最佳。四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1523（4）DO模块框图和端子连接图示例（见图3-8）图3-8DO模块框图和端子连接图示例四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1524SM323模块有两种类型，一种是带有8个共地输入端和8个共地输出端，另一种是带有16个共地输入端和16个共地输出端，两种特性相同。I/O额定负载电压24VDC，在额定输入电压下，输入延迟为1.2～4.8ms。输出具有电子短路保护功能。3.SM323数字量I/O模块四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/15254.SM331模拟量输入模块（1）AI模块的类型模拟量输入(简称AI)模块SM331目前有三种规格型号，即8AI×l2位模块、2AI×l2位模块和8AI×l6位模块。四川机电职业技术学院.电子电气工程系第三章S7PLC的模块特性及硬件组态SIMATICS7-300/400PLC原理及应用2020/3/1526（2）AI模块的特点SM331主要由A/D转换部件、模拟切换开关、补偿电路、恒流源、光电隔离部件、逻辑电路等组成。A/D转换部件的转换原理采