西门子PLC自学教程从入门到精通

5.故障安全型CPU(1/3)
CPU 315F：基于SIMATIC CPU S7-300C，集成有 PROFIBUS DP主/从接口，可以组态为一个故障安全型系统， 满足安全运行的需要。使用带有PROFIBUS协议的PROFIBUS DP可实现与安全相关的通讯；CPU运行时需要微存储卡MMC。
5.故障安全型CPU(2/3)
国际电工委员会（IEC）对可编程控制器的定义：
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专 为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存 储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控 制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通 过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生 产过程。”
PLC的分类
CPU 317-2DP：具有大容量程序存储器，可用于要求很高 的应用；能够满足系列化机床、特殊机床以及车间应用的多任 务自动化系统；与集中式I/O和分布式I/O一起，可用作生产线 上的中央控制器；对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力； 具有PROFIBUS DP主/从接口，可用于大规模的I/O配置，可用 于建立分布式I/O结构；可选用SIMATIC工程工具，能够在基 于组件的自动化中实现分布式智能系统。CPU运行时需要微 存储卡MMC。
CPU 314：可以进行高速处理以及中等规模的I/O配置，用于安 装中等规模的程序以及中等指令执行速度的程序。
CPU 315：具有中到大容量程序存储器，比较适用于大规模的 I/O配置。
CPU 315-2DP：具有中到大容量程序存储器和PROFIBUS DP主 /
接口，比较适用于大规模的I/O配置或建立分布式I/O系统。 CPU 316-2DP：具有大容量程序存储器和PROFIBUS DP主/从
✓数学运算功能 ✓数据处理 ✓模拟数据处理
PLC的功能
➢ 输入/输出接口调理功能
具有A/D、D/A转换功 能，通过I/O模块完成对 模拟量的控制和调节。
PLC的功能
➢ 通信、联网功能
PROFIBUS DP
PROFIBUS PA (Ex)
PROFIBUS PA
PLC的功能
➢ 人机界面功能
PLC的功能
§1.1 PLC的产生
传统的生产机械自动控制装置→继电器控制系统
➢ 优点→结构简单、价格低廉、容易操作 。
➢ 缺点→体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率 高、可靠性及灵活性差 。
➢ 应用→比较适用于工作模式固定，控制逻辑简单等 工业应用场合。
用户迫切需要一种先进的自动控制装置
继电器控制系统
6.特种型CPU(1/2)
CPU 317T-2DP：除具有CPU 317-2DP的全部功能外，增 加了智能技术/运动控制功能，能够满足系列化机床、特殊机 床以及车间应用的多任务自动化系统，特别适用于同步运动序 列（如与虚拟/实际主设备的耦合、减速器同步、凸轮盘或印 刷点修正等）；增加了本机I/O，可实现快速技术功能（如凸 轮切换、参考点探测等）；增加了PROFBUS DP（DRIVE） 接口，可用来实现驱动部件的等时连接。与集中式I/O和分布
信号模块的 前连接器
灯
24V DC连 接器
CPU工作 模式选择开
关
（CP多后U点备M31P接电3I以口池上）
前门
S7-300系统结构
典型系统结构
§2.2 S7-300 CPU模块
§2.2.1 S7-300 CPU模块的分类
§2.2.2 S7-300 CPU模块操作
§2.2.1 S7-300 CPU模块的分类
CPU
IM
SM: SMБайду номын сангаас SM:
接口模块 DI DO AI
SM: AO
FM: - 计数
- 定位
- 闭环控制
CP: - 点-到-点
- PROFIBUS - 工业以太网
S7-300模块
导轨（机架） 系统背版总线
电源模块 （选项）
信号
CCPPUU状模态块MMC存储模卡块 及故障指（示CPU313以上）
PLC的中断处理过程
➢ 响应问题：
一般微机系统的CPU，在每一条指令执行结束时 都要查询有无中断申请。而PLC对中断的响应则 是在相关的程序块结束后查询有无中断申请，或 者在执行用户程序时查询有无中断申请，如有中 断申请，则转入执行中断服务程序。如果用户程 序以块式结构组成，则在每块结束或执行块调用 时处理中断。
先进自动控制系统
可编程序逻辑控制器的产生
美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，于1969年 研制成功了第一台可编程序控制器。由于当时主要用 于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程序逻 辑控制器（Programmable Logic Controller， PLC）。
§1.2 PLC的定义和分类
PLC的定义
经历：可编程逻辑控制器（PLC）→可编程控制器（PC）
通用叫法：可编程序控制器（Programmable Controller， PC），是一台专为工业环境应用而设计制造的计算机。它 具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。 但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混 淆，所以人们还沿用PLC作为可编程控制器的英文缩写。
能
力和响应时间要求较高的场合。CPU运行时需要微存储卡MMC。 CPU 314C-2DP：带有集成的数字量和模拟量的输入和输
出，以及PROFIBUS DP主/从接口，并具有 与过程相关的功能，可以完成具有特殊功
能的任务，可以连接单独的I/O设备。CPU 运行时需要微存储卡MMC。
2.标准型CPU
CPU 313：具有扩展程序存储区的低成本的CPU，比较适用于需 要高速处理的小型设备。
➢ 编程、调试等
使用复杂程度不同的 手持、便携和桌面式 编程器、工作站和操 作屏，进行编程、调 试、监视、试验和记 录，并通过打印机打 印出程序文件。
MPI cable 有MPI接口的PG 或PC
PLC的特点
➢ 高可靠性 ➢ 丰富的I/O接口模块 ➢ 采用模块化结构 ➢ 运行速度快 ➢ 功能完善 ➢ 编程简单，易于使用 ➢ 系统设计、安装、调试方便 ➢ 维修方便，维修工作量小 ➢ 总价格低
§2.1 S7-300系统组成
§2.1.1 中央处理单元 (CPU) §2.1.2 电源单元 (PS) §2.1.3 信号模板 (SM) §2.1.4 接口模板 (IM) §2.1.5 功能模板 (FM) §2.1.6 通讯模板 (CP) §2.1.7 特殊模板 (SM 374仿真器)
导轨
PS 电源模块
CPU 315-2DP（新型）：具有中、大规模的程序存储容量 和数据结构，如果需要可以使用SIMATIC功能工具；对二进制 和浮点数运算具有较高的处理性能；具有PROFIBUS DP主/从 接口。可用于大规模的I/O配置或建立分布 式I/O结构。CPU运行时需要微存储卡MMC。
3.革新型CPU(2/2)
第二章 西门子PLC系统特性及硬件介绍
第2章 S7-300系统特性及硬件介绍
§2.1 SIMATIC S7-300系统结构 §2.2 S7-300 CPU模块 §2.3 信号模块 （SM） §2.4 电源模块 （PS） §2.5 接口模块（IM） §2.6 其他模块（IM） §2.7 SIMATIC S7-300的硬件组态
扫描 过程
执行程序 处理程序
执行自诊断
PLC正常？
Y
N 存放自诊断错误结果
致命错误？
N
Y CPU强制为STOP
出错 处理
PLC的扫描过程
输
输
入
I0.0
I0.1
Q4.1
出
映
Q4.1
M10.0
映
像
像
M10.0 I0.1
Q4.2
寄
寄
存
Q4.2
存
器
器
输入刷新 输入刷新阶段
程序执行 扫描周期
输出刷新 输出刷新阶段
➢紧凑型CPU（6种） ➢标准型CPU（5种） ➢革新型CPU（5种） ➢户外型CPU（3种） ➢故障安全型CPU（3种） ➢特种型CPU（2种）
1.紧凑型CPU(1/2)
CPU 312C：带有集成的数字量输入和输出，并具有与过程 相关的功能，比较适用于具有较高要求的小型应用。CPU运 行时需要微存储卡（MMC）。
➢ 一体化紧凑型PLC ：电源、CPU中央处理系统、 I/O接口都集成在一个机壳内。如西门子S7-200系 列。
CPU（基本单元） +
扩展模块
➢ 标准模块式结构化PLC ：各种模块相互独立，并安 装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLC 应用系统。如：西门子S7-300、S7-400系列。
PS
1.紧凑型CPU(2/2)
CPU 313C-2DP：带有集成的数字量输入和输出，以及 PROFIBUS DP主/从接口，并具有与过程相关的功能，可以完成 具有特殊功能的任务，可以连接标准I/O设备。CPU运行时需要 微存储卡MMC。
CPU 314C-2PtP：带有集成的数字量和模拟量I/O及一个 RS422/485串口，并具有与过程相关的功能，能够满足对处理
接，可进行大规模的I/O配置，比较适用于 具有分布式或集中式I/O配置的工厂应用。
3.革新型CPU(1/2)
CPU 312（新型）：是一款全集成自动化（TIA）的CPU， 比较适用于对处理速度中等要求的小规模应用。CPU运行时需 要微存储卡MMC。
CPU 314（新型）：对二进制和浮点数运算具有较高的处 理性能，比较适用于对程序量中等要求的应用。CPU运行时需 要微存储卡MMC。
CPU 315F-2DP：基于SIMATIC CPU 315-2DP，集成有一 个MPI接口、一个DP/MPI接口，可以组态为一个故障安全型 自动化系统，满足安全运行的需要。使用带有PROFIsafe协议 的PROFIBUS DP可实现与安全无关的通讯；标准模块的集中 式和分布式使用，可满足与故障安全无关的应用。CPU运 行时需要微存储卡MMC。