第八章大中型PLC控制系统解说.doc

第八章 大中型PLC控制系统 8.1 西门子S7系列PLC概述 在20世纪90年代，随着现代通信技术和IT技术的迅猛发展，为了满足现代化控制任务对PLC在实时性，快速性，大量的网络通讯和数据管理，分布式控制，集成现场设备的快速诊断等要求，西门子公司在1994年推出了S7系列PLC。根据控制要求和输入输出点数区分，S7系列PLC可以分为S7-200，S7-300，S7-400三个系列。 S7-200系列PLC S7-200 CPU将微处理器、集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中，从而形成了一个功能强大的小型PLC， 如图8-1所示。 图8-1 S7-200PLC示意图 S7-200系列PLC定位为小型PLC控制系统，CPU本身集成输入，输出信号接口，并具有模块化扩展功能，最大输入输出点数可扩展至256点。S7-200CPU自身的输入点集成高速计数器，报警，和中断等功能。输出点分为继电器输出和晶体管输出两种，晶体管输出集成有高速脉冲输出功能。S7-200CPU除了自身集成的PPI通讯接口外还可以通过通信模块扩展不同的网络接口，如通过EM277模块扩展Profibus DP现场总线从站接口，通过CP243-1模块扩展以太网接口。S7-200PLC还具被简单的定位功能，使得控制功能更加完善。S7-200 CPU按照所集成的I/O规模，可分为CPU221，CPU222，CPU224，CPU224XP，CPU226。 S7-200PLC使用STEP7 MICRO WIN软件进行编程，目前必威体育精装版版本为V4.0 SP9，该版本除原有的操作系统外，还支持在WIN 7操作系统下安装使用，具体使用方法本章不做介绍。 西门子S7-300系列PLC S7-300系列PLC定位为中型PLC控制系统，具有模块化扩展功能，适合最大输入、输出1000点左右的控制系统。S7-300系列CPU集成了各种中断处理能力，具有强大的通讯能力，如MPI,现场总线,工业以太网。通过扩展具有独立处理能力的特殊模块，S7-300系列PLC可以实现高速计数，单轴定位，具有插补功能的4轴路径控制，而不会影响CPU的处理速度。 S7-300系列产品众多，功能强大，在本章以下章节会详细说明。S7-300系列PLC使用STEP7进行编程，目前必威体育精装版版本为STEP7 V5.5，该版本除原有的操作系统外，还支持在WIN7操作系统下安装使用。 西门子S7-400系列PLC S7-400系列PLC定位为大型PLC控制系统,具有模块化扩展功能，适合输入输出点数在数万点左右的控制系统，S7-400系列PLC的CPU完全覆盖了S7-300系列CPU的中断处理能力和通讯能力，并在此基础上增加了数量和种类更多的报警中断，事件中断和循环中断等，即使在同一中断中，还可以选择不同出发事件的中断，在Profibus DP上，S7-400系列CPU能实现等时数据通讯，可以使各个从站的输入信号能同时处理，输出命令可以同时发送给各个从站，极大的提高了系统的响应性和实时性。S7-400系列 PLC控制系统能可以在一个站上同时插入最多4个CPU来完成一个控制任务。S7-400系列PLC还包括冗余H系统和故障安全系统F，冗余系统具有冗余的电源，CPU，通讯处理器，现场总线，通讯接口，输入输出通道等，单一的设备产生故障，不会影响整个控制系统。 S7-400系列PLC使用STEP7进行编程，目前必威体育精装版版本为STEP7 V5.5，该版本除原有的操作系统外，还支持在WIN7操作系统下安装使用。 8.2 S7-300系列PLC硬件系统构成 一个常见的S7-300系统主要组成部分有导轨（ＲＡＣＫ）、电源模块（ＰＳ）、中央处理单元ＣＰＵ模块、接口模块（ＩＭ）、信号模块（ＳＭ）、功能模块（ＦＭ）等。 8.2.1 导轨 导轨（RACK）在s7-300系统中作为主机架和中央扩展机架，各个模块均安装在该机架上，机架中没有背板总线，导轨长度可以选择，也可以按照实际需要切割成任意尺寸。在机架上的CPU通过U型背板总线与各个模块连接。每个机架上面，除了电源，CPU和接口模块外，最多可以插入8个模块，每个模块无论体积大小，都占用一个槽号。 如果系统模块超过8个，此时就需要新增机架和接口模块，PLC系统的模块扩展能力因PLC型号而异，S7系列314及以上型号的CPU最大扩展能力为32个模板，每个机架（层）安装8个模板，最多扩展3层机架。对于信号模板、功能模板和通讯处理器没有插槽限制，也就是说它们可以插到任何一个槽位。机架扩展示意图如图8-2所示： 图8-2 机架扩展示意图 在机架上安装模块时，应该注意的是机架前3个槽位所安装的模块是固定的，1号槽位为电源，2号槽位为CPU，3号槽位为接口模块。接口模块IM360（发送）和IM361（接收）用来在