上海西门子伺服电机中国授权代理商
浔之漫智控技术(上海)有限公司(w)
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为了减少电子干扰,对于模拟信号应使用屏蔽双绞线电缆。模拟信号电缆的屏蔽层应两端接地。如果电缆两端存在电位差,将会在屏蔽层中产生等电势耦合电流,造成对模拟信号的干扰,在这种情况下,应让电缆的屏蔽层接地。
对于带隔离的模拟量输入模块,在CPU的M端和测量电路的参考点
生产过程中有大量连续变化的模拟量需要用PLC来测量或控制,有的是非电量,如温度、压力、流量、液位、物体的成分(如气体中的含氧量)、频率等;有的是强电电量,如发电动机机组的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数等。
模拟量模块包括模拟量输入模块(AI)SM331、模拟量输出模块(AO)SM332、模拟量输入/输出模块(AI/AO)SM334等。
(1)模拟量值的表示方法
S7-300/400的CPU用16位二进制补码定点数来表示模拟量值。其中,高位(第15位)为符号位,正数的符号位为0,负数的符号位为1。
(1)数字量输入模块SM321
数字量输入模块将现场过程送来的数字1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。对现场输入器件,仅要求提供开关触点即可。输入信号进入模块后,一般都经过光电隔离和滤波,然后才送至输入缓冲期等待CPU采样。采样时,信号经过背板总线进入输入映像区。
图2-11所示为直流32点数字量输入模块的内部电路和外部端子接线图,图中只画出了2路输入电路,其中的M为同一输入组内输入信号的公共端,L+为负载电压输入端
④ 诊断功能强,新的故障和中断时间保存在FIFO(先入先出)缓冲区中。
⑤ 集成地HMI(人机接口)服务,用户只需要为HMI服务定义源和目的地址,系统会自动地传送信息。
S7-400系列PLC与S7-300系列PLC一样,都用STEP 7编程软件编程,编程语言与编程方法完全相同。
2.2 CPU模块及性能特点IFM是带有集成的数字量和模拟量输入/输出的紧凑型CPU模块,用于要求响应快速并具有许多特殊功能的装备。CPU313、CPU314、CPU315模块上不带集成的I/O端口,其存储容量、指令执行速度、可扩展的I/O点数、计数器/定时器数量、软件块数量等随序号的递增而增加。CPU315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP模块都具有现场总线扩展功能。CPU模块以梯形图(LAD)、功能块(FBD)或语句表(STL)进行编程。
SIMATIC S7-300/400系列PLC提供了不同性能的CPU模块,以满足用户不同的要求。
2.2.1 S7-300系列PLC的CPU模块
S7-300有CPU312IFM、CPU313、CPU314、CPU314IFM、CPU315/315-2DP、CPU316-2DP、CPU318-2DP等多种不同的中央处理单元模块可供选择。CPU312IFM、CPU31
S7-400系列PLC提供了多种级别的CPU模块和种类齐全的通用功能模块,使用户能根据需要组合成不同的专用系统。S7-400系列PLC采用模块化设计,性能范围宽广,不同模块可以灵活组合,扩展十分方便。
中央机架(或称为中央处理器,CR)必须配置CPU模块和一个电源模块,可以安装除用于接收的接口模块(IM)外的所有S7-400模块。
如果一个机架容纳不下所有的模块,可以增设一个或者多个扩展机架(或称为扩展单元,EU),各机架之间用接口模块和通信电缆交换信息,扩展机架可以安装除CPU、发送IM、IM463-2适配器外的所有S7-400模块,但是电源模块不能与IM461-1(接收IM)一起使用。
S7-300系列PLC可供选择的电源模块有:PS305(2A)、PS307(2A)、PS307(5A)、PS307(10A)等。PS307系列电源模块的特点包括:连接单相交流系统(输入电压为AC 120V/230V,50/60Hz);输出电流为2A/5A/10A,输出电压为DC 24V;防短路和开路保护;可靠的隔离特性,符合EN 60950标准;可用作负载电源。S7-300系列PLC采用紧凑的、无槽位限制的模块化组合结构,根据应用功能的不同,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个机架(导轨)或者多个机架上。与CPU312IFM和CPU313配套的模块只能安装在同一个机架上。机架是一种PLC专用的金属机架,只需将模块装在DIN标准的安装机架上,然后用螺栓锁紧就可以了。有多种不同长度规格的机架供用户选择。
S7-300系列PLC的结构电源模块安装在机架的左边,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
PS307系列电源模块的输入和输出有可靠的隔离,输出正常电压为24V时,绿色LED亮;输出过载时,LED闪烁;输出过电流时,以PS307(10A)为例,输出电流大于13A时,电压跌落,跌落后自动恢复;输出短路时,输出电压消失,短路故障排除后,电压自动恢复。
3. 中央处理单元(CPU)模块
SIMATIC S7-300/400系列PLC提供了多种不同性能的CPU模块,以满足用户不同的要求
PS305(2A)电源模块的特点为:连接直流电源(输入电压为DC 24V/48V/72V/96V/110V);输出电流为2A,输出电压为DC 24V;防短路和开路保护;可靠的隔离特性,符合
S7-300/400系列PLC均采用模块式结构,由机架和模块组成。品种繁多的CPU模块、信号模块和功能模块能满足各种领域的自动控制任务,用户可以根据系统的具体需求选择合适的模块,维修时更换模块也很方便。当系统规模扩大和更为复杂时,可以增加模块,对PLC进行扩展。简单实用的分布式结构和强大的通信联网能力,使其应用十分灵活。近年来,它广泛应用于机床、纺织机械、包装机械、通用机械、控制系统、普通机床、楼宇自动化、电器制造工业等诸多领域。
2.1.2 S7-300/400系列PLC的组成
S7-300/400系列PLC是基于模块化结构设计的,各种模块之间可以进行组合和扩展。它的主要组成部分有机架(或导轨)、电源(PS)模块、中央处理单元(CPU)模块、接口模块(IM)、信号模块(SM)、功能模块(FM)和通信处理器(CP)模块。
1. 机架(或导轨)
S7-1200具有用于进行计算和测量、闭环回路控制和运动控制的集成技术,用于速度、位置或占空比控制的高速输出,是一个功能非常强大的系统,可以实现多种类型的自动化任务。S7-1200控制器集成了两个高速输出,可用作脉冲序列输出或调谐脉冲宽度的输出。当作为PTO进行组态时,以高达100kHz的速度提供50%的占空比脉冲序列,用于控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。当作为PWM输出进行组态时,将提供带有可变占空比的固定周期数输出,用于控制马达的速度、阀门的位置或发热组件的占空比。西门子S7-1200支持控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。使用轴技术对象和国际认可的PLCopen运动功能块,在工程组态软件西门子STEP 7中可轻松组态该功能。除了“home”和“jog”功能,也支持移动、相对移动和速度移动。
西门子S7-1200多可支持16个PID控制回路,用于简单的过程控制应用。借助PID控制器技术对象和工程组态软件西门子STEP 7中提供的支持编辑器,可轻松组态这些控制回路。西门子STEP 7中随附的PID调试控制面板,简化了回路调整过程。并为单个控制回路提供了自动调整和手动控制功能,同时为调整过程提供了图形化的趋势视图。另外,西门子S7-1200支持PID自动调整功能,可自动计算出佳调整值。
1.8 本章小结
本章简述了PLC的基本知识,主要包括PLC的发展历史、功能特点、工作原理、性能指标、系统基本组成以及部分西门子S7系列PLC产品的特点。
本章的重点是了解PLC的技术发展趋势及其功能特点,难点是熟练地掌握PLC的工作原理和系统基本组成。
通过本章的学习,读者对PLC有了一定程度的理解,为后续的设计开发打下坚实的基础
,外部信号的输入总是通过PLC扫描由“输入传送”来完成,这就不可避免地带来了“逻辑滞后”。PLC可以像计算机那样采用中断输入的方法,即当有中断申请信号输入后,系统会中断正在执行的程序而转去执行相关的中断子程序;系统有多个中断源时,按重要性有一个先后顺序的排队;系统能由程序设定允许中断或禁止中断。
1.7 西门子S7系列PLC概述实现不同的控制功能。S7-200系列PLC带有部分输入/输出单元,既可以单机运行,也可以扩展其他模块运行,其特点是结构简单、体积较小,具有比较丰富的指令集,能实现多种控制功能,具有非常好的性价比,所以广泛应用于各个行业之中。
CPU22×系列PLC的主机模块的外形该模块包括一个CPU、数字I/O、通信口及电源,这些器件都被集成到一个紧凑独立的设备中。该模块的主要功能为:采集的输入信号通过CPU运算后,将生成结果传给输出装置,然后输出点输出控制信号,驱动外部负载。