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西門子PLC S7-300的CPU、輸入輸出模塊及其線性化

S7-300 CPU的分類

1．緊湊型CPU：CPU312C，313C，313C-PtP，313C-2DP，314C-PtP和314C-2DP。各CPU均有計數(shù)、測量和脈沖寬度調(diào)制功能。有的有定位功能，有的帶有I/O。

2．型CPU：CPU312，CPU313，314，315，315-2DP和316-2DP。

3．戶外型CPU：CPU312IFM，314IFM，314戶外型和315-2DP。在惡劣的下使用。

4．CPU：317-2DP和CPU318-2DP。

5．故障型CPU：CPU315F。

S7-300的輸入/輸出模塊

輸入/輸出模塊統(tǒng)稱為模塊()。

前連接器插在前蓋后面的凹槽內(nèi)。一個編碼元件與之嚙合，該連接器只能同類模塊。

兩線式接近開關(guān)的漏電流小于輸入模塊允許的靜態(tài)電流，匯點輸入的電流流進輸入模塊，反之為源輸入電路。

323是S7-300的數(shù)字量輸入輸出模塊，8DI/8DO，16DI/16DO。

表2-13331模擬量輸入模塊的模擬值

模擬值的精度小于15 位，則模擬值左移，左對齊。

【例2-2】壓力變送器的量程為0～10MPa，輸出為4～20mA，模擬量輸入模塊的量程為4～20mA，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為0～27 648，設(shè)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字為N，試求以kPa為單位的壓力值。解：0～10MPa(0～10 000kPa)對應于轉(zhuǎn)換后的數(shù)字0～27 648，

轉(zhuǎn)換公式為P=10000XN/27648（kPa）

注意：在運算時一定要先乘后除，否則可能會損失原始數(shù)據(jù)的精度。

圖2-13量程卡

【例2-3】某發(fā)電機的電壓互感器的變比為10kV/100V（線電壓），電流互感器的變比為1000A/5A，功率變送器的額定輸入電壓和額定輸入電流分別為AC100V和5A，額定輸出電壓為DC±10V，模擬量輸入模塊將DC±10V輸入轉(zhuǎn)換為數(shù)字+27648和-27649。設(shè)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字為N，求以kW為單位的有功功率值。

解：根據(jù)互感器額定值計算的原邊有功功率額定值為

1.7321X10000X1000=17321KW

由以上關(guān)系不難推算出互感器原邊的有功功率與轉(zhuǎn)換后的數(shù)字之間的關(guān)系為17321/27648=0.62648kW/字。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字為N時，對應的有功功率為0.6265N(kW)，如果以kW為單位顯示功率P，使用定點數(shù)運算時的計算公式為

P=NX6265/10000（kW）

【例2-4】用于測量鍋爐爐膛壓力（-60Pa～60Pa）的變送器的輸出為4～20mA，模擬量輸入模塊將0～20mA轉(zhuǎn)換為數(shù)字0～27648，設(shè)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字為N，試求以0.1Pa為單位的壓力值。

解：4～20mA的模擬量對應于數(shù)字量5530～27648，即-600～600（0.1Pa）對應于數(shù)字量5530～27648，壓力的計算公式應為

1．EX系列數(shù)字量模擬量輸入/輸出模塊

EX模塊在化工等行業(yè)使用。將外部的本質(zhì)-設(shè)備（用于有危險區(qū)域的傳感器和執(zhí)行器）與PLC非本質(zhì)-內(nèi)部回路隔離。

2．F系列數(shù)字量模擬量輸入/輸出模塊

這些模塊具有故障運行的集成功能，在ET200M分布式I/O或S7-300F中使用。用于連接有危險區(qū)域的設(shè)備。

S7-300的功能模塊

1．計數(shù)器模塊

模塊的計數(shù)器均為0～32位或31位加減計數(shù)器，可以判斷脈沖的方向，模塊給編碼器供電。達到比較值時發(fā)出中斷?？梢?倍頻和4倍頻計數(shù)。有集成的DI/DO。

FM350-1是單通道計數(shù)器模塊，可以檢測高達500kHz的脈沖，有連續(xù)計數(shù)、單向計數(shù)、循環(huán)計數(shù)3種工作。FM350-2和CM35都是8通道智能型計數(shù)器模塊。

2．位置控制與位置檢測模塊

FM351雙通道定位模塊用于控制變級調(diào)速電動機或變頻器。FM353是步進電機定位模塊。FM354伺服電機定位模塊。FM357可以用于多4個插補軸的協(xié)同定位。FM352高速電子凸輪控制器，它有32個凸輪軌跡，13個集成的DO，采用增量式編碼器或式編碼器。

338超聲波傳感器檢測位置，無磨損、保護等級高、精度不變。

3．閉環(huán)控制模塊

FM355閉環(huán)控制模塊有4個閉環(huán)控制通道，有自溫度控制算法和PID算法。

4．稱重模塊

SIWAREXU稱重模塊是緊湊型電子稱，測定料倉和貯斗的料位，對吊車載荷進行監(jiān)控，對傳送帶載荷進行測量或?qū)I(yè)機、軋機超載進行防護等。

SIWAREXM稱重模塊是有校驗能力的電子稱重和配料單元，可以組成多料稱，安裝在易爆區(qū)域。

5．電源模塊

PS307電源模塊將120/230伏交流電壓轉(zhuǎn)換為24V直流電壓，為S7-300/400、傳感器和執(zhí)行器供電。輸出電流有2A、5A或10A3種。電源模塊安裝在DIN導軌上的插槽1。

圖2-17S7-300的浮動參考電位

某些大型工廠（例如化工廠和發(fā)電廠）為了對地的短路電流，可能采用浮動參考電位，可以將M點與接之間的短接片去掉。

S7-300/400屬于模塊式PLC，主要由機架、CPU模塊、模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設(shè)備（工程師、操作員站和操作屏）組成。

圖1-1 PLC控制示意圖PLC的主要生產(chǎn)廠家：德國的西門子(Siemens)公司，美國Rockwell公司所屬的AB公司，GE-Fanuc公司，法國的施耐德(Schneider)公司，的三菱和歐姆龍(OMRON)公司。PLC的工作

表1-1 邏輯運算關(guān)系表 在CPU模塊上有存儲器(用來存放程序、用戶程序、邏輯變量和其它一些信息)，包括ROM和RAM。可通過擴展槽擴展用戶RAM。RAM：主程序區(qū)OB1+子程序區(qū)（FB、FCB、定時中斷塊等）斷電時由鋰電池供電（幾年）以免RAM中信息丟失。鋰電池電壓< 規(guī)定值，燈，換電池（期間靠電容充電幾分鐘）。

PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的。OB1是用于循環(huán)處理的組織塊（主程序），它可以調(diào)用別的邏輯塊，或被中斷程序（組織塊）中斷。在起動完成后，不斷地循環(huán)調(diào)用OB1，在OB1中可以調(diào)用其它邏輯塊(FB, SFB, FC或SFC)。循環(huán)程序處理可以被某些事件中斷。在循環(huán)程序處理中，CPU并不直接訪問I/O模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪問CPU內(nèi)部的輸入/輸出映像區(qū)。批量輸入、批量輸出。