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西门子PLC S7-300的CPU、输入输出模块及其线性化
S7-300 CPU的分类
1．紧凑型CPU：CPU312C，313C，313C-PtP，313C-2DP，314C-PtP和314C-2DP。各CPU均有计数、频率测量和脉冲宽度调制功能。有的有定位功能，有的带有I/O。
2．标准型CPU：CPU312，CPU313，314，315，315-2DP和316-2DP。
3．户外型CPU：CPU312IFM，314IFM，314户外型和315-2DP。在恶劣的环境下使用。
4．CPU：317-2DP和CPU318-2DP。
5．故障安全型CPU：CPU315F。
S7-300的输入/输出模块
输入/输出模块统称为信号模块(SM)。
前连接器插在前盖后面的凹槽内。一个编码元件与之啮合，该连接器只能插入同类模块。
两线式接近开关的漏电流小于输入模块允许的静态电流，汇点输入的电流流进输入模块，反之为源输入电路。
在调试S7-300时可通过CP343-1以太网模块，以便可以用以太网通信调试速度快且方便。地址名称类型值注释0.0Slave_addressBYTEB#16#0A从站地址1.0Function_codeBYTEB#16#01功能代码2.0Reg_startAdrWORDW#16#0位起始地址4.0Reg_numWORDW#16#4位数表 5 FC01 的SEND 源区域结构西门子S7-300CP341作主S7-200作从的Modbus通信测试FC02主站读取从站多个DI点状态FC02功能下，“P_SND_RK”FB8的LEN为6，DB1的头两个字节分别是所要读取从站的地址10号站（16#A），和功能码02，如表6所示。下表为Micro 'n Power中S7-200作为Modbus RTU从站通信功能码。地址名称类型值注释0.0Slave_addressBYTEB#16#0A从站地址1.0Function_codeBYTEB#16#02功能代码2.0Reg_startAdrWORDW#16#0位起始地址4.0Reg_numWORDW#16#4位数表 6 FC02 的SEND 源区域结构IA&西门子S7-300CP341作主S7-200作从的Modbus通信测试FC03主站读取从站多个内部寄存器状态FC03功能下，“P_SND_RK”FB8的LEN为6，DB1的头两个字节分别是所要读取从站的地址10号站（16#A），和功能码03，如表7所示。
SM323是S7-300的数字量输入输出模块，8DI/8DO，16DI/16DO。
表2-13SM331模拟量输入模块的模拟值
范围 | 双极性 | |||||
百分比 | 十进制 | 十六进制 | ±5V | ±10 V | ±20 mA | |
上溢出 | 118.515% | 32767 | 7FFFH | 5.926 V | 11.851V | 23.70 mA |
超出范围 | 117.589% | 32511 | 7EFFH | 5.879 V | 11.759V | 23.52 mA |
正常范围 | 100.000% | 27648 | 6C00H | 5V | 10 V | 20 mA |
0 % | 0 | 0H | 0V | 0 V | 0mA | |
-100.000% | - 27648 | 9400H | -5V | - 10 V | -20 mA | |
低于范围 | -117.593% | - 32512 | 8100H | -5.879 V | - 11.759 V | -23.52 mA |
下溢出 | -118.519% | - 32768 | 8000H | -5.926 V | - 11.851 V | -23.70 mA |
范围 | 单极性 | |||||
百分比 | 十进制 | 十六进制 | 0~10 V | 0~20 mA | 4~20 mA | |
上溢出 | 118.515% | 32767 | 7FFFH | 11.852 V | 23.70 mA | 22.96mA |
超出范围 | 117.589 | 32511 | 7EFFH | 11.759 V | 23.52 mA | 22.81mA |
正常范围 | 100.000% | 27648 | 6C00H | 10 V | 20 mA | 20 mA |
0 % | 0 | 0H | 0 V | 0 mA | 4 mA | |
低于范围 | - 17.593 % | - 4864 | ED00H | - 3.52 mA | 1.185mA |
模拟值的精度小于15 位，则模拟值左移，左对齐。
【例2-2】压力变送器的量程为0～10MPa，输出信号为4～20mA，模拟量输入模块的量程为4～20mA，转换后的数字量为0～27 648，设转换后得到的数字为N，试求以kPa为单位的压力值。
解：0～10MPa(0～10 000kPa)对应于转换后的数字0～27 648，
图 4 组态 CP342-5 操作模式和传输区1.4 软件编程在 S7-300 侧，CP342-5 进行数据发送接收，需要通过编程实现。步骤如图6所示。在STEP7中创建一个新项目，项目名称为S7-300-SMART。
转换公式为P=10000XN/27648（kPa）
注意：在运算时一定要先乘后除，否则可能会损失原始数据的精度。
图2-13量程卡
【例2-3】某发电机的电压互感器的变比为10kV/100V（线电压），电流互感器的变比为1000A/5A，功率变送器的额定输入电压和额定输入电流分别为AC100V和5A，额定输出电压为DC±10V，模拟量输入模块将DC±10V输入信号转换为数字 27648和-27649。设转换后得到的数字为N，求以kW为单位的有功功率值。
解：根据互感器额定值计算的原边有功功率额定值为
1.7321X10000X1000=17321KW
由以上关系不难推算出互感器原边的有功功率与转换后的数字之间的关系为17321/27648=0.62648kW/字。转换后的数字为N时，对应的有功功率为0.6265N(kW)，如果以kW为单位显示功率P，使用定点数运算时的计算公式为
P=NX6265/10000（kW）
【例2-4】用于测量锅炉炉膛压力（-60Pa～60Pa）的变送器的输出信号为4～20mA，模拟量输入模块将0～20mA转换为数字0～27648，设转换后得到的数字为N，试求以0.1Pa为单位的压力值。
解：4～20mA的模拟量对应于数字量5530～27648，即-600～600（0.1Pa）对应于数字量5530～27648，压力的计算公式应为
1．EX系列数字量模拟量输入/输出模块
EX模块在化工等行业使用。将外部的本质-安全设备（用于有爆炸危险区域的传感器和执行器）与PLC非本质-安全内部回路隔离。
2．F系列数字量模拟量输入/输出模块
这些模块具有故障安全运行的集成安全功能，在ET200M分布式I/O或S7-300F中使用。用于连接有爆炸危险区域的设备。
S7-300的功能模块
1．计数器模块
模块的计数器均为0～32位或31位加减计数器，可以判断脉冲的方向，模块给编码器供电。达到比较值时发出中断。可以2倍频和4倍频计数。有集成的DI/DO。
FM350-1是单通道计数器模块，可以检测高达500kHz的脉冲，有连续计数、单向计数、循环计数3种工作模式。FM350-2和CM35都是8通道智能型计数器模块。
2．位置控制与位置检测模块
FM351双通道定位模块用于控制变级调速电动机或变频器。FM353是步进电机定位模块。FM354伺服电机定位模块。FM357可以用于多4个插补轴的协同定位。FM352高速电子凸轮控制器，它有32个凸轮轨迹，13个集成的DO，采用增量式编码器或式编码器。
SM338超声波传感器检测位置，无磨损、保护等级高、精度稳定不变。
3．闭环控制模块
FM355闭环控制模块有4个闭环控制通道，有自优化温度控制算法和PID算法。
4．称重模块
SIWAREXU称重模块是紧凑型电子称，测定料仓和贮斗的料位，对吊车载荷进行监控，对传送带载荷进行测量或对工业提升机、轧机超载进行安全防护等。
SIWAREXM称重模块是有校验能力的电子称重和配料单元，可以组成多料称系统，安装在易爆区域。
5．电源模块
PS307电源模块将120/230伏交流电压转换为24V直流电压，为S7-300/400、传感器和执行器供电。输出电流有2A、5A或10A3种。电源模块安装在DIN导轨上的插槽1。
