1.电源模块(PS)
电源模块外部结构如图6-2a所示,用于将AC120V/230V电源转换为24V直流电源,供CPU模块和I/O模块使用。电源模块的额定输出电流有2A、5A和10A三种型号,输出电压是隔离的并具有短路保护功能,不带负载时输出稳定。过载时模块上的LED闪烁,S7-300模块使用的电源由S7-300背板总线提供,一些模块还需从外部负载电源供电。如果有其他电源且符合设计要求,则也可以不配置S7-300的电源模块。
使用S7-300 PLC编程软件进行硬件组态时,可选电源类型如图6-2b所示。
图6-2 电源模块
a)外部结构 b)电源类型
2.中央处理单元(CPU)
CPU模块外部结构如图6-3a所示,CPU是PLC系统的运算控制核心,用于存储和处理用户程序,控制集中式I/O和分布式I/O。各种CPU有不同的性能,有的CPU集成有数字量和模拟量输入/输出点,有的CPU集成有PROFIBUS-DP/PROFINET等通信接口。CPU前面板上有状态故障指示灯、微存储卡插槽、模式选择开关、通信接口以及24V电源端子。
图6-3 CPU模块
a)外部结构 b)CPU类型
CPU存储器可以分为三个区域:工作存储器(RAM)、系统存储区、装载存储器(位于MMC卡中)。
RAM集成在CPU中,具有保护功能,不能被扩展,用于运行程序指令,并处理用户程序数据。
系统存储器集成在CPU中,不能被扩展,包括标志位、定时器及计数器的地址区,I/O的过程映像以及局域数据。
由于CPU31xC没有安装集成的装载存储器,在使用CPU时必须插入一个SIMATIC微型存储卡(MMC),用于保存程序指令块和数据块以及系统数据,也可以将项目的组态数据保存在MMC卡中,MMC卡外观如图6-4所示。MMC卡的读/写直接在CPU内进行,不需要专用的编程设备,CPU与MMC卡是分开订货的。
图6-4 MMC卡外观
如果在写访问过程中拆下MMC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中格式化存储卡;只有在断电状态下或CPU处于“STOP”状态时,才能取下存储卡。
程序只能在RAM和系统存储器中运行。使用S7-300 PLC编程软件进行硬件组态时,可选CPU类型很多,其中每一种类型又分不同的货号和版本号,例如图6-3b所示的CPU314C-2DP,如果需要选择的CPU货号或版本号不存在,则需要安装该CPU的GSD文件。
3.信号模块(SM)
信号模块是数字量输入/输出(简称为DI/DO)模块和模拟量输入/输出(简称为AI/AO)模块的总称,用于将外部不同的过程信号与S7-300输入/输出相匹配,用户可根据现场输入/输出设备选择不同用途的I/O模块。使用S7-300 PLC编程软件进行硬件组态时,SM模块分类如图6-5所示,每种类型下又提供了许多不同点数、不同货号或不同电压的模块供用户选择。
信号模块面板上的LED用来显示各数字量输入/输出点的信号状态。附件有总线连接器与前连接器。
每个模块上有一个背板总线连接器,用于模块之间的连接。
现场的过程信号连接到前连接器的端子上,S7-300的输入/输出模块的外部接线接在插入式的前连接器的端子上,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。(www.xing528.com)
图6-5 SM模块分类
a)信号模块分类 b)模拟量输出模块分类
4.功能模块(FM)
功能模块是智能的信号处理模块,不占用CPU的资源,可对来自现场设备的信号进行控制和处理,并将信息传送给CPU;它们负责处理那些CPU通常无法以规定的速度完成的任务,以及对实时性和存储容量要求很高的控制任务,如用于完成高速计数的FM350计数模块、用于完成定位功能的FM351定位模块、用于完成PID控制功能的FM355闭环控制模块。STEP7 V5.5版本硬件组态时,提供的FM模块类型如图6-6所示。
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,可以减轻CPU处理通信的负担,并减少用户对通信的编程工作,如CP343-1 IT为工业以太网处理器,CP342-5为PROFIBUS-DP通信处理器,CP340为点到点通信处理器。STEP 7 V5.5版本硬件组态时,提供的CP模块类型如图6-7所示。
图6-6 FM模块类型
图6-7 CP模块类型
6.接口模块(IM)
在S7-300系统中,除CPU312/312C外,当PLC的I/O点数超过256点或安装的模块数超过8个时,需要在基本机架的基础上通过扩展机架进行扩展,最多可连接3个扩展机架。
接口模块必须安装到特定的插槽中,用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)之间的总线。STEP 7 V5.5版本硬件组态时,提供的IM模块类型如图6-8所示,接口模块IM360是发送模块,安装在主机架的3号插槽中,IM361是接收模块,安装在扩展机架上,IM361还可以连接其他IM361模块,即多级扩展时可以通过IM361依次串联连接,但受到S7-300最大扩展级的限制;IM365只能用于一级扩展,即仅能连接一个扩展机架,扩展时在基本机架与扩展机架上均应安装一个IM365模块。
图6-8 IM模块类型
7.导轨
导轨是S7-300的机架,通常是铝质材料,用来固定和安装S7-300的各种模块。导轨没有背板总线,CPU与模块是通过U型连接器连接的。
S7-300有两种型式的导轨:
1)2m导轨,导轨中没有固定螺孔和接地导轨螺栓,在安装时需要4个用于固定螺钉的孔和1个用于保护导线的螺栓孔并钻孔(例如M6螺钉,孔直径为6.5+0.2mm)。
2)简单易用,共有四种标准长度,分别为160mm/482.6mm/530mm/830mm,提供4个固定螺钉孔、1个接地导线螺栓。
根据需要可以截短导轨,以便用于特殊长度的子网组态。
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