西门子CPU模块6ES7211-0BA23-0XB0

 一、S7-300/400模块化结构
      与小型plc（如西门子S7-200）不同，大中型PLC*大的特点就是采用模块化控制系统，来满足中等或高性能要求的应用。在大中型PLC系统中，各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展，由于点数基本上不受太多的限制，其灵活性就非常高。
      基本的模块化硬件结构结构包括机架、电源、处理器CPU、输入输出I/O模块、编程或通讯用接口，图1表示了一个模块化控制器是如何由模块化硬件部件一一组成的。
 

图1  模块化控制器的组成部分

      其中机架是用来安装处理器和I/O模块、特殊模块的，所有模块都可以很容易地沿着导轨插入到机架。不同类型的PLC系统其机架槽数不太一样，可以互联的机架数也不尽相同。大中型PLC系统在配置时，其机架数可以有很多，机架之间的关系可以用图2来表示。

 
图2  机架网络

二、西门子S7－300 PLC
      1、模块化结构
      S7-300为节省空间的模块化结构设计，可以适配用户现有的各种机械控制任务，不需要考虑槽位规则。在运行时，无需风扇。除模块外，只需要DIN标准的导轨，就可以将模块旋转到位，安装在导轨上并用螺钉紧固。这种结构形式非常牢固并且有很高的电磁兼容性。S7-300的背板总线集成在模块上，通过将模块插入到总线连接器进行装配。如图3所示为S7-300模块化结构安装现场。

 
图3  S7-300模块化结构安装现场

      S7-300是模块化的组合结构，根据应用对象的不同，可选用不同型号和不同数量的模块，并可以将这些模块安装在同一机架(导轨)或多个机架上，如图4所示。

 
PS：电源模块；IM：接口模块；SM：信号模块；FM：功能模块；PG：编程器；OP：操作面板
图4  S7-300系列PLC系统构成框图

      2、主要功能
      S7-300的大量功能能够支持和帮助用户进行编程、启动和维护，其主要功能如下：
       (1) 高速的指令处理。0.1～0.6 us的指令处理时间在中等到较低的性能要求范围内开辟了全新的应用领域。
       (2) 人机界面(hmi)。方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，因此人机对话的编程要求大大减少。
       (3) 诊断功能。CPU的智能化的诊断系统可连续监控系统的功能是否正常，记录错误和特殊系统事件。
       (4) 口令保护。多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改。

      大中型plc系统在要求高密度、更快、更**的测量，并且能灵活连接各种温度、压力和流量变送器的过程控制场合时使用模拟量输入输出模块。从结构方面来看，大中型PLC与小型PLC的模拟量输入输出模块不太一致，前者更复杂、灵活性更强，主要表现在以下几点：
      （1） 用户可选的输入输出模块允许用户配置每个通道，以连接来自工业现场的各类电压或电流信号；
      （2） 高分辨率的输出模块有助于实现高精度的控制；
      （3） 模块上的输入滤波功能有效防止电磁干扰的影响；
      （4） 背板隔离保证了输入信号干扰不会对背板产生影响；
      （5） 通过更多的故障状态信息编程（如开路、超量程等），使得用户可以及时了解现场情况而有效减少了故障恢复时间。
      在生产过程中，存在大量的物理量，如压力、温度、速度、旋转速度、pH 值、粘度等。为了实现自动控制，这些模拟信号都需要被大中型PLC来处理，而且模拟量数量可以远远超过小型PLC的数量。图1所示为大中型PLC处理模拟量的过程。
 

图1模拟量模块的作用

      图4-1中，测量传感器利用线性膨胀、角度扭转或电导率变化等原理来测量物理量的变化；测量变送器将传感器检测到的变化量转换为标准的模拟信号，如: ± 500mV, ± 10V, ± 20mA, 4...20mA，这些标准的模拟信号将接到模拟输入模块上。www.dgdqw.com
      由于PLC的CPU智能处理数字量信号，因此模拟输入模块中的ADC（模数转换器）就是用来实现转换功能。模数转换是顺序执行的，也就是说每个模拟通道上的输入信号是轮流被转换的。模数转换的结果存在结果存储器中，并一直保持到被一个新的转换值所覆盖，在STEP 7中可用“L  PIW…”指令来访问模数转换的结果。
      如果要进行模拟量输出，则可以使用传递指令“T  PQW...” ，该指令就是用来向模拟输出模块中写模拟量的数值（由用户程序计算所得），该数值由模块中的DAC（数模转换器）变换为标准的模拟信号。采用标准模拟输入信号的模拟执行器可以直接连接到模拟输出模块上。