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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(jì)數(shù)、頻率測(cè)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．標(biāo)準(zhǔn)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。在惡劣的環(huán)境下使用。

4．CPU：317-2DP和CPU318-2DP。

5．故障安全型CPU：CPU315F。

S7-300的輸入/輸出模塊

輸入/輸出模塊統(tǒng)稱為信號(hào)模塊(SM)。

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

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(diǎn)輸入的電流流進(jìn)輸入模塊，反之為源輸入電路。

S7-200站選用224XP，其中Port0作為Modbus通信口，Port1用于與筆記本的CP5512通信。其中Reg_num位數(shù)為1-2040。下表為Micro 'n Power中S7-200作為Modbus RTU從站通信功能碼。下表為Micro 'n Power中S7-200作為Modbus RTU從站通信功能碼。

SM323是S7-300的數(shù)字量輸入輸出模塊，8DI/8DO，16DI/16DO。

表2-13SM331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(duì)齊。

【例2-2】壓力變送器的量程為0～10MPa，輸出信號(hào)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)換后得到的數(shù)字為N，試求以kPa為單位的壓力值。

解：0～10MPa(0～10 000kPa)對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換后的數(shù)字0～27 648，

首先創(chuàng)建發(fā)送和接收數(shù)據(jù)塊 DB1 和 DB2，定義成 101 個(gè)字節(jié)的數(shù)組，如圖 5 所示。西門子S7-300與S7-200SMART之間的以太網(wǎng)S7通信-硬件及網(wǎng)絡(luò)組態(tài)圖4 STEP7 項(xiàng)目中插入S7-300站點(diǎn)設(shè)置CPU 315-2PN/DP的IP地址：192.168.0.1，如圖5所示。本文以采用1個(gè)315-2PN/DP，1個(gè)S7-200 SMART PLC為例，介紹它們之間的S7通信。

轉(zhuǎn)換公式為P=10000XN/27648（kPa）

注意：在運(yùn)算時(shí)一定要先乘后除，否則可能會(huì)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(jī)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輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字 27648和-27649。設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(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(jì)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(shí)，對(duì)應(yīng)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(diǎn)數(shù)運(yùn)算時(shí)的計(jì)算公式為

P=NX6265/10000（kW）

【例2-4】用于測(cè)量鍋爐爐膛壓力（-60Pa～60Pa）的變送器的輸出信號(hào)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)換后得到的數(shù)字為N，試求以0.1Pa為單位的壓力值。

解：4～20mA的模擬量對(duì)應(yīng)于數(shù)字量5530～27648，即-600～600（0.1Pa）對(duì)應(yīng)于數(shù)字量5530～27648，壓力的計(jì)算公式應(yīng)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)-安全設(shè)備（用于有爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的傳感器和執(zhí)行器）與PLC非本質(zhì)-安全內(nèi)部回路隔離。

2．F系列數(shù)字量模擬量輸入/輸出模塊

這些模塊具有故障安全運(yùn)行的集成安全功能，在ET200M分布式I/O或S7-300F中使用。用于連接有爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)備。

S7-300的功能模塊

1．計(jì)數(shù)器模塊

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

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

2．位置控制與位置檢測(cè)模塊

FM351雙通道定位模塊用于控制變級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)或變頻器。FM353是步進(jìn)電機(jī)定位模塊。FM354伺服電機(jī)定位模塊。FM357可以用于多4個(gè)插補(bǔ)軸的協(xié)同定位。FM352高速電子凸輪控制器，它有32個(gè)凸輪軌跡，13個(gè)集成的DO，采用增量式編碼器或式編碼器。

SM338超聲波傳感器檢測(cè)位置，無磨損、保護(hù)等級(jí)高、精度穩(wěn)定不變。

3．閉環(huán)控制模塊

FM355閉環(huán)控制模塊有4個(gè)閉環(huán)控制通道，有自優(yōu)化溫度控制算法和PID算法。

4．稱重模塊

SIWAREXU稱重模塊是緊湊型電子稱，測(cè)定料倉(cāng)和貯斗的料位，對(duì)吊車載荷進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)傳送帶載荷進(jìn)行測(cè)量或?qū)I(yè)提升機(jī)、軋機(jī)超載進(jìn)行安全防護(hù)等。

SIWAREXM稱重模塊是有校驗(yàn)?zāi)芰Φ碾娮臃Q重和配料單元，可以組成多料稱系統(tǒng)，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(dǎo)軌上的插槽1。

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