贵州西门子PLC模块代理

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    西门子S7-300采用了模块式结构，主要由机架(RACK)、电源模块(PS)、*处理单元模块( CPU)、接口模块(IM)、信号模块(SM)、功能模块(FM)和通信处理器(CP)等部分组成，如图2-1所示。S7-300的模块都有名称，同样名称的模块根据接口名称和功能的不同，又有不同的规格，在PLC的硬件组态中，以定货号为准

    (1)*处理器单元模块

    各种型号的CPU模块有不同的性能，如有的CPU模块集成了数字量和模拟量的I/O通道，有的CPU集成了PROFIBUS-DP的通信接口。CPU模块面板上有状态指示灯、模式转换开关、24 V电源端子、电池盒和存储卡插槽。

    (2)电源模块

    电源模块(PS)用于将220 V交流电转换为24 V直流电，供给CPU和其他模块使用。电源模块的额定输出电流有2A、SA和10A三种，电源模块的面板上有工作开关和状态指示灯，当电源过载时指示灯会闪烁。

    (3)信号模块

    信号模块(SM)包括数字量和模拟量的I/O模块，它们作为PLC的过程输入和输出通道。信号模块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和模拟量输出模块SM332。模拟量输入模块可以输入热电量、热电阻、直流4~20 mA和直流0～10 V等多种不同类型和不同量程的模拟量信号。信号模块通过背板总线将现场的过程信号传递给CPU。

    (4)功能模块

    功能模块(FM)主要用于对实时性和存储容量要求较高的特殊控制任务，如计数器模块、快速／慢速进给驱动位置控制模块、电子凸轮控制器模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块、定位和连续路径控制模块、闭环控制模块、工业标识系统的接口模块、称重模块、位置输入模块和超声波位置解码器等。

    (5)通信处理器

    通信处理器(CP)用于PLC与PLC之间、PLC与计算机之间、PLC与其他智能设备之间的通信，它可以将PLC连人PROFIBUS现场总线、AS-1现场总线和工业以太网，或用于实现点对点通信等。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。

    (6)接口模块

    接口模块(IM)用于组成多机架系统时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7 -300通过主机架和3个扩展机架，多可以配置32个信号模块．功能模块和通信处理器（需要相应的CPU支持）。

    (7)机架

    机架（导轨）由不锈钢制作，用于进行物理固定。

  (1)建立I/O映像区

    在PLC存储器内开辟了I/O映像区。I/O映像区的大小由PLC的程序决定，对于系统的一个输入点总有输入映像区的某一位与之相对应。对于系统的每一个输出点都有输出映像区的某一位与之相对应。系统I/O点的编址号与I/O映像区的映像寄存器地址号相对应。PLC工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映像区对应的位上，将运算结果存放到输出映像区对应的位上。PLC在执行用户程序时所需“输入继电器”、“输出继电器”的数据取自I/O映像区，而不直接与外部设备发生关系。

    I/O映像区的建立，使PLC在工作时只和内存有关的地址单元所存储的信息状态发生关系，而系统输出也只给内存某一地址单元设定一个状态，这样不仅加快了程序执行速度，而且还使控制系统与外界隔开，提高了系统的抗*力，同时控制系统远离实际控制对象，为硬件标准化生产创造了条件。

    (2)循环扫描工作方式

    PLC控制任务的完成是在其硬件的支持下，通过执行反映控制要求的用户程序来实现的，这一点和计算机相同。但计算机与PLC的工作方式有所不同。计算机一般采用等待命令工作方式，如常见的键盘扫描或I/O扫描方式，当键盘按下或I/O口有信号时，产生中断，转入相应子程序。而PLC确定了工作任务，装入了程序成为一种机，它采用循环扫描的工作方式，系统工作任务管理及用户程序的执行都通过循环扫描的方式来完成。

    PLC加电后，在系统程序的监控下，一直在周而复始地进行巡回扫描，执行由系统软件规定好的任务。即对整个程序采用巡回执行的工作方式，就是说用户程序的执行不是从头到尾只执行一次，而是执行一次以后，又返回去执行第二次、第三次……直到停机。因此，PLC可以被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备。PLC的工作过程如图1-9所示。

    ①内部处理。在该内部处理阶段，CPU检测主机硬件，同时也检查所有的I/O模块的状态。在RUN方式下，还检测用户程序存储器。如果发现异常，则停机并显示出错信息。如果诊断正常，则继续向下扫描。

  ②通信处理。在CPU通信处理阶段，CPU自动监测并处理各通信接口接收到的任何信息，即检查是否有编程器、计算机、终端设备、显示器、打印机等的通信请求，若有则进行相应的处理。在通信处理阶段完成数据通信任务。

    ③执行用户程序。PLC在运行状态下，每一个扫描周期都要执行用户程序。执行用户程序时，是以扫描的方式按顺序对语句进行逐条扫描处理的，扫描一条执行一条，并把运算结果存人输出映像区的对应位中。

    ④输入、输出信息处理。PLC在运行状态下，每一个扫描周期都要进行输入、输出信息处理。以扫描的方式把外部输入信号的状态存入输入映像区；将运算处理后的结果存人输出映像区，直至传送到外部被控设备。

    PLC周而复始地巡回扫描，执行上述过程，直至停机。

    (3)用户程序的扫描过程

    PLC的工作过程与CPU的操作方式有关。CPU有两种操作方式：STOP方式和RUN方式。在扫描周期内，STOP方式和RUN方式的主要差别在于：RUN方式执行用户程序，而STOP方式不执行用户程序。PLC对用户程序进行循环扫描可分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。

    ①输入采样阶段。PLC用扫描方式把所有输入端的外部输入信号的通／断(ON/OFF)状态一次写入到输入映像寄存器（或称输入状态寄存器）中，此时输入映像寄存器被刷新。这一过程称为采样。在本周期内，这个采样结果的内容不会改变，而且这个采样结果在CPU执行程序时被使用。在程序执行阶段或输出阶段，输入映像寄存器与外界隔离，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的内容也不会随之改变。输入信号变化了的状态，只是在下一个扫描周期的输入采样阶段才能被读入。也就是说，在输入采样阶段采样结束之后，无论输入信号如何变化，输入映像寄存器的内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新状态（或信息）。

    ②程序执行阶段。PLC按顺序对程序进行扫描，即从上到下、从左到右地扫描每条指令，并分别从输入映像寄存器、内部元件寄存器（内部继电器、定时器、计数器等）和输出映像寄存器中获得所需的数据进行运算、处理，再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中保存。但这个结果在整个程序未执行完毕之前不会送到输出端口上。这就是说，反映各输出元件状态的输出元件映像寄存器所储存的内容，会随着程序执行的进程而变化，当所有程序全部执行完毕后，输出元件映像寄存器的内容后就固定下来。

    这里要充分注意，当执行控制程序时，如果程序要求某个输出继电器动作，此时这个动作要求并没有直接实时地传送到该继电器，而只是将输出映像寄存器中代表该继电器的对应位置设置为“1”，等待所有程序段都执行完毕后，才将全部程序执行后产生的输出结果（输出映像寄存器的内容）一次送到输出锁存器。PLC的这种工作方式同一般单纯用硬件组成的控制电路或由控制计算机组成的控制电路是不同的。

    ③输出刷新阶段。当所有的用户程序执行完后，PLC将元件映像寄存器中的输出元件（即输出继电器）的状态（此状态存放在对应的输出映像寄存器中）转存到输出锁存寄存器中，经过输出模块隔离和功率放大，转换成被控设备所能接收的电压或电流信号后，再去驱动被控制的用户设备（即外部负载）。

    PLC重复执行上述三个阶段，每重复一次的时间即为一个扫描周期，用符号T表示。PLC在一个扫描周期中，输入扫描和输出刷新的时间一般为4 ms左右，而程序执行时间可因程序的长度不同而不同。PLC的一个扫描周期一般在40～100 ms。扫描周期的长短与用户程序的长短有关。

    PLC工作的主要特点是输入信号集中批处理、执行过程集中批处理和输出控制集中批处理。PLC的这种“串行”工作方式，可以避免继电接触器控制系统中触点竞争和时序失配的问题，并增强系统抗*力。由于干扰常常是脉冲式的、短时的，只要PLC不是正好工作在输入刷新阶段，就不会受到干扰的影响。因此，瞬间干扰所引起的误动作将会大大减少，从而增加了系统的抗*力。这是PLC可靠性高的原因之一，但是这种工作方式对于要求快速响应的控制系统引起输入在时间上的滞后，这也是PLC的缺点之一。

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