图木舒克西门子主机模块代理商 原厂原装正品

  S7-300/400系列PLC是模块化结构设计，各种单独模块之间可以进行广泛组合和扩展。它的主要组成部分**架（或者导轨）、电源(PS)模块、*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（或者导轨）

    机架用来安装和固定PLC的各类模块，如图1-3所示。

    S7-300和S7-400的机架特点，如表1-1所示。

   2．电源(PS)模块

    电源模块用于将AC 120/230V电源或者DC 24V转换为DC 24V和5V电源，供CPU、I/O模块、传感器和执行器使用。它与CPU模块和其他信号模块之间通过电缆连接，而不是通过背板总线连接。

    S7-300系列PLC可供选择的电源模块有：PS305 (2A)、PS307 (2A)、PS307 (5A)和PS307 (10A)等。

    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EN 60950;可用作负载电源。

    PS307系列电源模块是西门子公司为S7-300 PLC专配的DC 24V电源，可安装在S7-300PLC的**导轨上，其额定输出电流有2A、SA和10A等多种。PS307系列电源模块除输出额定电流不同，它们的工作原理和各种参数都基本相同。

    图1-4所示为PS307电源模块的布置图，图1-5所示为PS307电源模块的基本电路原理图。

PS307系列电源模块的特点为：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;可用作负载电源。

图1-4 PS307电源模块的布置示意图 

图1-4 PS307电源模块的布置示意图

 图1-5 PS307电源模块的基本电路

图1-5  PS307电源模块的基本电路

    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．*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，如表1-2所示。各种CPU有不同的性能，例如有的CPU模块集成有数字量和模拟量输入／输出点，有的CPU集成有PROFIBUS-DP等通信接口。CPU模块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）等。

表1-2    S7-300/400*处理单元

 表1-2 S7-300/400*处理单元

    4．接口模块(IM)

    接口模块用于多机架配置时连接主机架（或者称*机架，CR）和扩展机架(ER)，S7-300/400的接口模块如表1-3所示。

表1-3    S7-300/400接口模块

 表1-3 S7-300/400接口模块

表1-3 S7-300/400接口模块

    5．信号模块(SM)

    信号模块是数字量输入／输出模块和模拟量输入／输出模块的总称，它们使不同的过程信号电压或者电流与PLC内部的信号电平匹配，S7-300/400系列PLC的信号模块如表1-4所示。

表1-4    S7-300/400信号模块

 表1-4 S7-300/400信号模块

    6．功能模块(FM)

    功能模块主要用于实时性强、存储计数量较大的过程信号处理任务，S7-300/400系列PLC的功能模块如表1-5所示。

表1-5    S7-300/400的功能模块

 表1-5 S7-300/400的功能模块

    7．通信处理器(CP)模块

    通信处理器模块是一种智能模块，它用于PLC之间、PLC与计算机和其他智能模块之间的通信，可以将PLC接入PROFIBUS-DP、AS-i和工业以太网，或者用于实现点对点通信等。 SIMATIC S7系列PLC是德国西门子公司于1995年陆续推出的性能价格比较高的PLC系列产品。SIMATIC S7系列包括：微型SIMATIC S7-200系列，较小配置为8DI/6DO，可扩展2～7个模块，较大I/O点数为64DI/64DO、12AI/4AO；中小型SIMATIC S7-300系列，如图1-1所示，较多可扩展32个模块；中高档性能的SIMATIC S7-400系列，如图1-2所示，较多可扩展300多个模块。

图1-1 S7-300系列PLC 

    图1-1  S7-300系列PLC

1-电源模块（选项）；2-状态和故障指示灯；3-存储器卡（CPU313以上）：4-前门；5-前连接器：

    6-多点接口(MPI); 7-模式开关；8-后备电池（CPU313以上）；9-DC 24V连接器

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情况选择合适的模块，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连网能力，使其应用十分灵活。近年来，它被广泛应用于机床、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、电器制造工业及相关产业等诸多领域。通信处理器可以减轻CPU处理通信的负担，并减少用户对通信的编程工作，S7-300/400系列PLC的通信处理模块的介绍如表1-6所示。

  典型的PLC模拟量闭环控制系统如图10-1所示，点画线中的部分是用PLC实现的。

    在模拟量闭环控制系统中，被控量c(t)（例如压力、温度、流量、转速等）是连续变化的模拟量，大多数执行机构（例如电动调节阀等）要求PLC输出模拟量信号mv(t)，而PLC的CPU只能处理二进制数字值。c(t)首先被测量元件（传感器）和变送器转换为标准量程的直流电流信号或直流电压信号pv(t)，PLC用模拟量输入模块中的A/D转换器将它们转换为时间上离散的数字值pv(n)。

PLC模拟量闭环控制系统框图

    图10-1    PLC模拟量闭环控制系统框图

    模拟量与数字值之间的相互转换和PID程序的执行都是周期性的操作，其间隔时间称为采样周期Ts。各数字值括号中的n表示该变量是*n次采样计算时的数字值。

    图10-1中的sp(n)是给定值，pv(n)为A/D转换后的过程值（即反馈值），误差ev(n)=sp(n)-pv(n)。模拟量输出模块的D/A转换器将PID控制器输出的数字值mv(n)转换为模拟量（直流电压或直流电流）mv(t)，再去控制执行机构。

    例如在加热炉温度闭环控制系统中，被控对象为加热炉，被控制的物理量为温度c(t)。用热电偶检测炉温，温度变送器将热电偶输出的微弱的电压信号转换为标准量程的电流或电压，然后送给模拟量输入模块，经A/D转换后得到与温度成比例的数字值，CPU将它与温度设定值比较，并按某种控制规律（例如PID控制算法）对误差值进行运算，将运算结果（数字值）送给模拟量输出模块，经D/A转换后变为电流信号或电压信号，用来控制电动调节阀的开度，通过它控制加热用的天然气的流量，实现对温度的闭环控制。

    闭环负反馈控制可以使控制系统的反馈值pv(n)等于或跟随给定值sp(n)。以炉温控制系统为例，假设被控量温度值c(t)低于给定的温度值，反馈值pv(n)小于给定值sp(n)，误差ev(n)为正，控制器的输出量mv(t)将增大，使执行机构（电动调节阀）的开度增大，进入加热炉的天然气流量增加，加热炉的温度升高，较终使实际温度接近或等于给定值。

    天然气压力的波动、工件进入加热炉，这些因素称为扰动量，它们会破坏炉温的稳定，有的扰动量很难检测和补偿。闭环控制具有自动减小和消除误差的功能，可以有效地抑制闭环中各种扰动对被控量的影响，使控制系统的反馈值pv(n)）等于或跟随给定值sp(n)。

    闭环控制系统的结构简单，*实现自动控制，因此在各个领域得到了广泛的应用。