S7300 PLC系统硬件和网络课程.docx
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S7300PLC系统硬件和网络课程
S7-300PLC
系
统
硬
件
和
网
络
课
程
S7-300PLC系统硬件和网络课程
一、S7-300系统硬件主要包括以下几个部分:
1、信号处理模块;
2、接口模块;
3、功能模块;
4、CPU中央处理器;
5、通讯处理器
6、通讯网卡
7、工程师、操作员站和操作屏
二、硬件详细介绍
2.1信号处理模块
⏹信号处理模块主要分为四类:
开关量输入DI、开关量输出DO、模拟量输入AI、模拟量输出AO
⏹经常使用的开关量输入模块名称和性能
✓SM32116点输入,24VDC;13-30V为信号1;-30~5V为信号0;
✓SM32116点输入,120V/230VAC;79-264V为信号1;0~40V为信号0;
⏹经常使用的开关量输出模块名称和性能
✓SM32216点输出,24VDC;信号1时输出L+-0.8V;
每通道的最大输出电流0.5A;阻性负载的最高输出频率100HZ,感性为0.5HZ;带短路电子保护;
✓SM3228点输出,继电器接点;信号1时输出接点闭合;信号0时输出接点断开;接点容量8A(230VAC)或5A(24VDC);
⏹经常使用的模拟量输入模块名称和性能
✓SM3318点模拟量输入;用于电阻测量时,为4点;
✓输入信号类型:
电压+-80毫伏;+-250毫伏;+-500毫伏;+-1V;+-2.5V;+-5V;1-5V;+-10V;
电流+-10毫安;+-20毫安;0-20毫安;4-20毫安;
电阻150欧姆;300欧姆;600欧姆
热电偶E,N,J,K型
热电阻Pt100标准,Ni100标准
✓分辨率:
14位
⏹经常使用的模拟量输出模块名称和性能
✓SM3324点模拟量输出;
✓信号类型:
电压输出0-10V;+-10V;1-5V;电流输出4-20MA;+-20MA;0-20MA
✓分辨率:
12位
2.2接口模块
⏹接口模块主要用于连接多机架的PLC系统,即一个S7-300PLC系统的信号模块如果超过8块,就必须配置接口模块进行扩展。
⏹经常使用的接口模块名称和性能
✓IM360/IM361接口模块是最为理想的扩展方案;
✓IM360插入到CR(中央机架,CPU所在的机架);
✓IM361插入到ER(扩展机架,扩展信号模块所在的机架);
✓使用IM360/IM361接口模块最多可以扩展3个机架,既一个传统的PLC系统最多处理32个信号模块;
2.3功能模块
⏹计数器模块;可直接连接增量编码器,实现连续、单向和循环记数;
⏹步进电机控制模块;和步进电机配套使用,实现设备的定位任务;
⏹PID控制模块;实现温度、压力和流量等的闭环控制
2.4CPU中央处理器
⏹
S7-300总共有8种不同的CPU;
⏹CPU312IFM,带集成的数字输入/输出的紧凑型CPU,用于带或不带模拟量的小系统,最多8个模块;
⏹CPU313用于有更多编程要求的小型设备;
⏹CPU314IFM,带有集成的数字和模拟输入/输出的紧凑型CPU;
⏹CPU314用于安装中等规模的程序以及中等指令执行速度的程序;
⏹CPU315/315-2DP用于要求中到大规模的程序和通过PROFIBUS-DP进行分布式配置的设备;
⏹CPU316用于有大量编程要求的设备;
⏹CPU318-2用于有要求极大规模的程序和通过PROFIBUS-DP进行分布式配置的设备;
⏹CPU315-2DP和CPU313的重要性能参数比较:
序号
参数名称
CPU313
CPU315-2DP
1
工作存储器
12K字节/4K语句
64K
2
装载存储器
20K字节
96K内置
3
块数量
128FC/128FB/127DB
192FC/192FB/255DB
4
位存储器
2048
2048
5
记数器
C1-C64
C1-C64
6
定时器
T1-T128
T1-T128
7
数字I/O总数
256通道
8192
8
模拟I/O总数
64I/32O
512
9
支持的软件
STEP7
STEP7/SCL/CFC
10
PROFIBUS-DP口
无
有
2.5通讯处理器
⏹常用的通讯处理器包括:
PROFIBUS-DP处理器、PROFIBUS-FMS处理器和工业以太网处理器;
⏹PROFIBUS-DP处理器名称:
CP342-5;
✓用于连接SIEMENSS7-300和PROFIBUS-DP的主/从的接口模块;
✓通过PROFIBUS简单的进行配置和编程;
✓支持的通讯协议:
PROFIBUS-DP、S7通讯功能、PG\OP通讯;
✓传输率:
9.6~12Mbit/s自由选择;
✓主要用于和ET200子站配合,组成分布式I/O系统;
⏹PROFIBUS-FMS处理器名称:
CP343-5;
✓用于连接SIEMENSS7-300和PROFIBUS-FMS的接口模块;
✓通过PROFIBUS简单的进行配置和编程;
✓支持的通讯协议:
PROFIBUS-FMS、S7通讯功能、PG\OP通讯;
✓传输率:
9.6~1.5Mbit/s自由选择;
✓主要用于和操作员站的连接;
⏹工业以太网处理器名称:
CP343-1;
✓用于连接SIEMENSS7-300和工业以太网接口模块;
✓10/100Mbit/s全双工,自动切换
✓接口连接:
RJ45、AUI
✓支持的通讯协议:
ISO、TCP/IP通讯协议;和S7通讯、PG\OP通讯
✓主要用于和操作员站的连接;
2.6通讯网卡
⏹PC-ADAPTER用于PC的串口和PLC的MPI口直接连接
⏹CP5611通讯卡,支持MPI协议、PROFIBUS-DP协议、S7connections;用于工程师站\操作员站和PLC的多点连接;
⏹CP5613通讯卡,支持MPI协议、PROFIBUS-DP协议、S7connections;用于工程师站\操作员站和PLC的多点连接;
⏹CP1613通讯卡,支持ISO协议、TCP/IP协议、S7connections;用于工程师站\操作员站和PLC的多点连接;
⏹CP5412A2通讯卡,支持PROFIBUSFMS协议;用于工程师站\操作员站和PLC的多点连接;
2.7工程师站、操作员站和操作屏
⏹一台装有STEP7软件的PC我们就称之为工程师站,其主要完成系统硬件和组态、符号编辑以及程序编程等任务;
●硬件配置:
用于对自动化系统和模块进行参数设置;
●网络通讯:
用于配置MPI、PROFIBUS或工业以太网进行的数据传输;
●符号编辑:
用于定义符号名称、数据类型和注释,将物理地址名称化;
●程序编程:
三种编程语言可供选用;语句表(STL)、梯形图(LAD)、功能块图(FBD);
⏹一台装有WINCC软件的PC我们就称之为操作员站,其主要完成操作员站画面组态、变量连接、系统报警、变量曲线生成等功能;
我公司承做的茂名石化炼油厂生产装置监测控制画面,基于WINNT的WINCC软件制作。
⏹人机界面HMI
✓文本显示的操作屏,OP3、OP7、OP17;可以连接S7-200\300\400系统
✓图形显示的操作屏,OP27、OP37;可以连接S7-200\300\400系统
✓图形显示的触摸屏,TP27、TP37;可以连接S7-200\300\400系统
图例:
三、网络详细介绍和几个典型配置实例
⏹S7-300系统网络主要包括以下几个部分;
✓MPI多点接口网络;特点:
一个网络可达32个站;通讯速率:
187.5Kbits/s或12Mbits/s;通讯距离50米;所有S7-300\400的CPU都集成了该口。
该网主要用来连接短距离的工程师站和操作员站。
✓PROFIBUSFMS网络;通讯速率:
1.5Mbits/s;通讯距离600米;该网主要用来连接长距离的操作员站;
✓PROFIBUSDP网络;一个网络可达125个站通讯,但同网中只能有一个主站;速率:
可达12Mbits/s;在12M时,通讯距离100米,在187.5K时,通讯距离1000米;该网主要用来连接现场分布式I/O站和与别的SIEMENSPLC通讯;
✓以太网;通讯速率:
10/100Mbits/s;通讯距离100米;可使用光纤,通讯距离3100米;该网广泛用来连接长距离的工程师站和操作员站;
配置1:
一个工程师站\操作员站(装有STEP7和WINCC软件);一个编程适配器(将PLC的MPI口和ES的串口连接,以进行程序下载调试以及变量传输);一个S7-300CPU;一个电源模块(24VDC);和几个信号处理模块。
组建一个小系统。
配置2:
组建一个中等控制系统
⏹一个工程师站\操作员站(装有STEP7和WINCC软件);
⏹一个操作员站(装WINCC软件),
⏹两个5611\5613网卡(将PLC的MPI口和ES和OS连接,以进行程序下载调试以及变量传输);
⏹一个S7-300CPU;
⏹一个扩展机架;
⏹两个电源模块(24VDC);
⏹几个信号处理模块;
备注:
1、AS:
自动化站(AUTOMATION STATION的缩写,DCS系统中的概念,你可以理解为DCS中的PLC部分),ES:
工程师站(ENGINEER STATION的缩写),OS:
操作员站(OPRATION STATION的缩写)
2、PC STATION源于SIMATIC NET的组态,其实他的功能是要是建立上位和下位的通讯连接,同时提供应用程序的访问接口,应用程序除了是WINCC以外,也可以是其他的组态软件,提供的接口常见的就是s7应用接口和OPC服务器接口,一般在硬件冗余系统和OPC通讯的时候,都要用到PC STATION这种连接,
OS只能用于组态WInCC的连接,他是早期step7和WINCC集成的一种功能,主要为了方面从Wincc中直接访问step7中的变量,但其中的通讯连接无法自动建立,你还是需要在WINCC里面手动设置。
配置3:
组建一个大型分布式控制系统
⏹一个工程师站\操作员站(装有STEP7和WINCC软件);
⏹两个操作员站(装WINCC软件);
⏹三个1613网卡(将PLC系统以以太网络和ES和OS连接,以进行程序下载调试以及变量传输);
⏹一个S7-315-2DPCPU;
⏹二个分布式I/O站ET200M;
⏹三个电源模块(24VDC);
⏹几个信号处理模块。
组建一个中等控制系统。
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