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。
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。
S7-300PLCI/O模块的外部接线接在插入式的前连接器端子上,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,就可以迅速更换模块。第一次插入连接器时,有一个编码元件与之啮合,这样该连接器就只能插入同样类型的模块中。
信号模块面板上的LED用来显示各数字量I/O点的信号状态,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。模块的默认地址由模块所在的位置决定,也可以用STEP7指定模块的地址。
2.2.1 数字量模块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和交流输入两种方式。对现场输入元件,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,才送至输入缓冲器等待CPU采样。采样时,信号经过背板总线进入到输入映像区。
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。
数字量输入模块的内部电路和外部接线图,图中只画出了一路输入电路,M和N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。
交流输入模块的额定输入电压为AC120V或230V。在图2-10中用电容隔离输入信号中的直流成分,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。
对于CPU313C-2(2DP、2PtP)模块,共有16点开关量输入与16点开关量输出,安装有带40个连接端(引脚)的连接器X1(或X11)。
连接端1M(20号引脚)连接输入信号的电源0V端,输入端(2~9、12~19号引脚)连接16个开关量输入接点,接点的另一端与输入信号的DC24V电源端相连,电源DC24V端还需要与1L+(1号引脚)连接。
16个开关量输出点需要通过连接端2L+、3L+(21、31号引脚),由外部提供DC24V电源;输出端(22~29、32~39号引脚)连接负载,负载另一端及模块的2M、3M端(30、40号引脚)与电源0V相连。
对于CPU313C、CPU314C-2(2DP、2PtP)模块,共有24点开关量输入与16点开关量输出,安装有带30个连接端(引脚)的连接器X1(或X11)与40个连接端(引脚)的连接器X2(或X12),其中,X2(或X12)用于连接16点输入/16点输出,连接方式与CPU312C-2DP相同,X1(或X11)用于连接其余8点输入与模拟量输入。
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直流输入电路的延迟时间较短,可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接,DC24V是一种安全电压。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,应优先考虑选用DC24V的输入模块。交流输入方式适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。
数字量输入模块可以直接连接两线式接近开关(BERO),两线式BERO的输出信号为0时,其输出电流(漏电流)不为0。在选型时应保证两线式BERO的漏电流小于输入模块允许的静态电流,否则将会产生错误的输入信号。
数字量模块的I/O电缆*远距离为1000m(屏蔽电缆)或600m(非屏蔽电缆)。
数字量输入模块SM321有四种型号模块可供选择,即直流16点输入、直流32点输入、交流16点输入、交流8点输入模块。
数字量输入模块SM321的技术特性如表2-6所示。模块的每个输入点有一个绿色发光二极管显示输入状态,输入开关闭合,即有输入电压时,二极管点亮。
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数字量输出模块SM322将S7-300内部信号电平转换成控制过程所要求的外部信号电平,有隔离和功率放大的作用,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,输出电流的典型值为0.5~2A,负载电源由外部现场提供。
按负载回路使用的电源不同,它可分为直流输出模块、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,它又可分为体管输出方式、闸管输出方式和继电器触点输出方式。体管输出方式的模块只能带直流负载,属于直流输出模块;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,