西门子S7-300系列plc是德国西门子公司在S5系列PLC基础上于1995年陆续推出的性价比较高的PLC系统。其中,微型的有SIMATIC S7-200系列,小配置为8DI/6DO,可扩展2~7个模块,大I/O点数为64 DI/DO、12 AI/4AO;中小型的有SIMATIC S7-300系列;中性能的有SIMATIC S7-400系列。SIMATIC S7系列PLC都采用了模块化、无排风扇结构且具有易于用户掌握等特点,使得S7系列PLC成为各种从小规模到中等性能要求以及大规模应用的产品。该系统提供了完成控制任务既方便又经济的解决方案。其中,S7-300由于其系统的优良特性,近年来被广泛应用于专用机床、纺织机械、包装机械、通用机械工程应用、控制系统、机床、楼宇自动化、电器制造工业及相关产业等诸多领域。S7-300提供了多种性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块,各种功能模块可以非常好地满足和适应自动控制任务,使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块,当控制任务增加并且愈加复杂时,可随时附加模块对PLC进行扩展,系统扩展灵活。
西门子S7-300系列PLC是模块化结构设计,各种单独模块之间可进行广泛组合和扩展。其系统构成如图1所示。它的主要组成部分有导轨(RACK)、电源模块(PS)、中央处理单元模块(CPU)、接口模块(IM)、信号模块(SM)、功能模块(FM)、通信处理器(CP)等。它通过MPI网的接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其它S7 PLC相连。
(1)导轨(RACK)。导轨是安装S7-300各类模块的机架,它是特制不锈钢异型板,电源模块、CPU及其它信号模块都可方便地安装在导轨上。除CPU模块外,每块信号模块都带有总线连接器,安装时先将总线连接器装在CPU模块并固定在导轨上,然后依次将各模块装入,通过背板总线将各模块从物理上和电气上连接起来。
(2)电源模块(PS)。电源模块用于将SIMATIC S7-300连接到120/230 V交流电源或24/48/60/110 V直流电源。它与CPU模块和其它信号模块之间通过电缆连接,而不是通过背板总线连接。
(3)中央处理单元模块(CPU)。SIMATIC S7-300提供了多种不同性能的CPU以满足用户不同的要求,有CPU312 IFM、CPU313、CPU314、CPU315、CPU315-2DP等。CPU模块除完成执行用户程序的主要任务外,还为S7-300背板总线提供5 V直流电源,并通过MPI接口与其它中央处理器或编程装置通信。S7-300的编程装置可以是西门子专用的编程器,如PG705、PG720、PG740、PG760等,也可以用通用微机,配以STEP7软件包,并加MPI卡和MPI编程电缆构成。
(4)接口模块(IM)。接口模块用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7-300通过分布式的主机架(CR)和三个扩展机架(ER),可以操作多达32个模块。
(5)信号模块(SM)。信号模块使不同的过程信号电平和S7-300的内部信号电平相匹配,主要有数字量输入模块SM321、数字量输出模块SM322、模拟量输入模块SM331、模拟量输出模块SM332。每个信号模块都配有自编码的螺紧型前连接器,外部过程信号可方便地连在信号模块的前连接器上。特别指出的是,其模拟量输入模块独具特色,它可以接入热电偶、热电阻、4~20 mA电流、0~10 V电压等18种不同的信号,输入量程范围很宽。
(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。例如,快给进和慢给进驱动定位模块FM351、电子凸轮控制模块FM352、步进电机定位模块FM353、伺服电机位控模块FM354、智能位控制模块SINUMERIK FM-NC等。
(7)通信处理器(CP)。通信处理器用于PLC间或PLC与其它装置间连网以实现数据共享。例如,具有RS-232C接口的CP340,与现场总线连网的CP342-5 DP等。
5G技术作为移动电话的通信标准已经开始逐渐融入到我们的日常生活之中,从技术本身来讲,5G技术具有如下的明显优势和特点:
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