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品牌:西门子
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信息标签:西门子DI模块SM321,供应,电子、电工,工控系统及装备

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西门子DI模块SM321  西门子DI模块SM321

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西门子DI模块SM321

 

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SIMATIC Technology

 

 

西门子S7-200系列PLC控制器 概述

S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。

产品简介

西门子S7-300系列PLC控制器，SIMATIC S7-300 是模块化的微型 PLC 系统，可满足中、低端的性能要求。模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。
产品详细信息

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西门子S7-200,300PLC 中央处理器，可编程控制器 PLC编码器模组 PLC信号模块 通讯模块  现货销售
20个不同的CPU:
7种标准型CPU(CPU 312,CPU 314,CPU 315-2 DP,CPU 315-2 PN/DP,CPU 317-2 DP,CPU 317-2 PN/DP,CPU 319-3 PN/DP)
6 个紧凑型 CPU（带有集成技术功能和 I/O）（CPU 312C、CPU 313C、CPU 313C-2 PtP、CPU 313C-2 DP、CPU 314C-2 PtP、CPU 314C-2 DP）
5 个故障安全型 CPU（CPU 315F-2 DP、CPU 315F-2 PN/DP、CPU 317F-2 DP、CPU 317F-2 PN/DP、CPU 319F-3 PN/DP）
2种技术型CPU(CPU 315T-2 DP, CPU 317T-2 DP)
18种CPU可在-25°C 至 +60°C的扩展的环境温度范围中使用
具有不同的性能等级，满足不同的应用领域。

西门子S7-300系列PLC控制器 详细介绍

SIMATIC S7-300 是模块化的微型 PLC 系统，可满足中、低端的性能要求。

模块化、无风扇设计、易于实现分布式结构以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成为中、低端应用中各种不同任务的经济、用户友好的解决方案。

SIMATIC S7-300 的应用领域包括：

• 特殊机械，
• 纺织机械，
• 包装机械，
• 一般机械设备制造，
• 控制器制造，
• 机床制造，
• 安装系统，
• 电气与电子工业及相关产业。

多种性能等级的 CPU，具有用户友好功能的全系列模块，可允许用户根据不同的应用选取相应模块。任务扩展时，可通过使用附加模块随时对控制器进行升级。

SIMATIC S7-300 是一个通用的控制器：

• 具有高电磁兼容性和抗震性，可**限度地用于工业领域。

S7-300F

SIMATIC S7-300F 故障安全自动化系统可使用在对安全要求较高的设备中。其可对立即停车过程进行控制，因此不会对人身、环境造成损害。

S7-300F 满足下列安全要求：

• 要求等级 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
• 安全要求等级 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
• 类别 1 - 4 符合 EN 954-1

另外，标准模块还可用在 S7-300F 及故障安全模块中。因此它可以创建一个全集成的控制系统，在非安全相关和安全相关任务共存的工厂中使用。使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。

  西门子802C数控系统操作面板

西门子S7-300系列PLC控制器 设计 S7-300
一般步骤
S7-300自动化系统采用模块化设计。它拥有丰富的模块，且这些模块均可以独立地组合使用。
一个系统包含下列组件：
CPU：
不同的 CPU 可用于不同的性能范围，包括具有集成 I/O 和对应功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和点对点接口的 CPU。
用于数字量和模拟量输入/输出的信号模块 (SM)。
用于连接总线和点对点连接的通信处理器 (CP)。
用于高速计数、定位（开环/闭环）及 PID 控制的功能模块（FM）。
根据要求，也可使用下列模块：
用于将 SIMATIC S7-300 连接到 120/230 V AC 电源的负载电源模块(PS)。
接口模块 (IM)，用于多层配置时连接中央控制器 (CC) 和扩展装置 (EU)。
通过分布式中央控制器 (CC) 和 3 个扩展装置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多达 32 个模块。所有模块均在外壳中运行，并且无需风扇。
SIPLUS 模块可用于扩展的环境条件：
适用于 -25 至 +60℃ 的温度范围及高湿度、结露以及有雾的环境条件。防直接日晒、雨淋或水溅，在防护等级为 IP20 机柜内使用时，可直接在汽车或室外建筑使用。不需要空气调节的机柜和 IP65 外壳。
设计
简单的结构使得 S7-300 使用灵活且易于维护：
安装模块：
只需简单地将模块挂在安装导轨上，转动到位然后锁紧螺钉。
集成的背板总线：
背板总线集成到模块里。模块通过总线连接器相连，总线连接器插在外壳的背面。
模块采用机械编码，更换极为容易：
更换模块时，必须拧下模块的固定螺钉。按下闭锁机构，可轻松拔下前连接器。前连接器上的编码装置防止将已接线的连接器错插到其他的模块上。
现场证明可靠的连接：
对于信号模块，可以使用螺钉型、弹簧型或绝缘刺破型前连接器。
TOP 连接：
为采用螺钉型接线端子或弹簧型接线端子连接的 1 线 - 3 线连接系统提供预组装接线另外还可直接在信号模块上接线。
规定的安装深度：
所有的连接和连接器都在模块上的凹槽内，并有前盖保护。因此，所有模块应有明确的安装深度。
无插槽规则:
信号模块和通信处理器可以不受限制地以任何方式连接。系统可自行组态。
扩展
若用户的自动化任务需要 8 个以上的 SM、FM 或 CP 模块插槽时，则可对 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）进行扩展：
中央控制器和3个扩展机架**多可连接32个模块：
总共可将 3 个扩展装置（EU）连接到中央控制器（CC）。每个 CC/EU 可以连接八个模块。
通过接口模板连接：
每个 CC / EU 都有自己的接口模块。在中央控制器上它总是被插在 CPU 旁边的插槽中，并自动处理与扩展装置的通信。
通过 IM 365 扩展：
1 个扩展装置**远扩展距离为 1 米；电源电压也通过扩展装置提供。
通过 IM 360/361 扩展：
3 个扩展装置， CC 与 EU 之间以及 EU 与 EU 之间的**远距离为 10m。
单独安装：
对于单独的 CC/EU，也能够以更远的距离安装。两个相邻 CC/EU 或 EU/EU 之间的距离：长达 10m。
灵活的安装选项：
CC/EU 既可以水平安装，也可以垂直安装。这样可以**限度满足空间要求。
通信
S7-300 具有不同的通信接口：
连接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网总线系统的通信处理器。
用于点到点连接的通信处理器
多点接口 (MPI), 集成在 CPU 中；
是一种经济有效的方案，可以同时连接编程器/PC、人机界面系统和其它的 SIMATIC S7/C7 自动化系统。
PROFIBUS DP进行过程通信
SIMATIC S7-300 通过通信处理器或通过配备集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 连接到 PROFIBUS DP 总线系统。通过带有 PROFIBUS DP 主站/从站接口的 CPU,可构建一个高速的分布式自动化系统，并且使得操作大大简化。
从用户的角度来看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O处理与集中式I/O处理没有区别（相同的组态，编址及编程）。

西门子S7-200系列PLC控制器 功能与设计
CPU单元设计
集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 221，222具有180mA输出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分别输出280，400mA。可用作负载电源。
不同的设备类型
CPU 221~226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。
本机数字量输入/输出点
CPU 221具有6个输入点和4个输出点，CPU 222具有8个输入点和6个输出点，CPU 224具有14个输入点和10个输出点，CPU 224XP具有14个输入点和10个输出点，CPU 226具有24个输入点和16个输出点。
本机模拟量输入/输出点
CPU 224XP具有2个输入点，1个输出点。
中断输入
允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。
高速计数器
-CPU 221/222
4个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器
-CPU 224/224XP/226
6个高速计数器（30KHz），具有CPU 221/222相同的功能。
模拟电位器
CPU 221/222 1个
CPU 224/224XP/226 2个
2路高频率脉冲输出（***20KHz），用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。
实时时钟
例如为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。
EEPROM存储器模块（选件）
可作为修改与拷贝程序的**工具（无需编程器），并可进行辅助软件归档工作。
电池模块
用于长时间数据后备。用户数据（如标志位状态，数据块，定时器，计数器）可通过内部的超级电容存贮大约5天。选用电池模块能延长存贮时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。
编程
STEP 7-Micro/WIN32 V3.1编程软件可以对所有的CPU 221/222/224/224XP/226功能进行编程。同时也可以使用STEP 7-Micro/WIN16 V2.1软件包，但是它只支持对S7-21x同样具有的功能进行编程。
STEP 7-Micro/DOS不能对CPU 221/222/224/224XP/226编程。如果使用PG/PC的串口编程，则需要使用PC/PPI电缆。
如果使用STEP 7-Micro/WIN32 V3.1编程软件，则也可以通过SIMATIC CP 5511或CP 5611编程。在这种情况下，通讯速率可高达187.5kbit/s。 可以利用PC/PPI 电缆和自由口通讯功能把 S7-200 CPU 连接到许多和RS-232标准兼容的设备。
有两种不同型号的 PC/PPI 电缆：
带有RS-232口的隔离型 PC/PPI 电缆，用5个DIP开关设置波特率和其它配置项

西门子DI模块SM321

PLC单流程控制设计及其编程方法

 功能流程图的单流程结构形式简单，如图1所示，其特点是：每一步后面只有一个转换，每个转换后面只有一步。各个工步按顺序执行，上一工步执行结束，转换条件成立，立即开通下一工步，同时关断上一工步。用顺序控制指令来实现功能流程图的编程方法，在前面的章节已经介绍过了，在这里将重点介绍用中间继电器M来记忆工步的编程方法。

在图1中，当n-1为活动步时，转换条件b成立，则转换实现，n步变为活动步，同时n-1步关断。由此可见，第n步成为活动步的条件是：X_n-1=1，b=1；第n步关断的条件只有一个X_n+1=1。用逻辑表达式表示功能流程图的第n步开通和关断条件为：

   式中等号左边的Xn为第n步的状态，等号右边X_n+1表示关断第n步的条件，Xn表示自保持信号，b表示转换条件。

编写出实现红绿两种颜色信号灯循环显示程序(要求循环间隔时间为0.5s)。

 

I/O分配

I0.0    启动按钮           I0.4     停止按钮

Q0.1    红灯               Q0.2     绿灯

 

 

PLC控制系统的一般结构和故障类型

PLC控制系统主要由输入部分、CPU、采样部分、输出控制和通讯部分组成，如图1所示。输入部分包括控制面板和输入模板；采样部分包括采样控制模板、AD转换模板和传感器；CPU作为系统的核心，完成接收数据，处理数据，输出控制信号；输出部分有的系统用到DA模板，将输出信号转换为模拟量信号，经过功放驱动执行器；大多数系统直接将输出信号给输出模板，由输出模板驱动执行器工作；通讯部分由通讯模板和上位机组成。

因为PLC本身的故障可能性极小，系统的故障主要来自外围的元部件，所以它的故障可分为如下几种：

（1）输入故障，即操作人员的操作失误；

■传感器故障；

■执行器故障；

■PLC软件故障

这些故障，都可以用合适的故障诊断方法进行分析和用软件进行实时监测，对故障进行预报和处理。

 

PLC控制系统的故障诊断方法

PLC控制系统故障的宏观诊断

故障的宏观诊断就是根据经验，参照发生故障的环境和现象来确定故障的部位和原因。PLC控制系统的故障宏观诊断方法如下：

■是否为使用不当引起的故障，如属于这类故障，则根据使用情况可初步判断出故障类型、发生部位。常见的使用不当包括供电电源故障、端子接线故障、模板安装故障、现场操作故障等。

■如果不是使用故障，则可能是偶然性故障或系统运行时间较长所引发的故障。对于这类故障可按PLC的故障分布，依次检查、判断故障。首先检查与实际过程相连的传感器、检测开关、执行机构和负载是否有故障：然后检查PLC的I/O模板是否有故障：**后检查PLC的CPU是否有故障。

■在检查PLC本身故障时，可参考PLC的CPU模板和电源模板上的指示灯。

■采取上述步骤还检查不出故障部位和原因，则可能是系统设计错误，此时要重新检查系统设计，包括硬件设计和软件设计。

PLC控制系统的故障自诊断

故障自诊断是系统可维修性设计的重要方面，是提高系统可靠性必须考虑的重要问题。自诊断主要采用软件方法判断故障部分和原因。不同控制系统自诊断的内容不同。PLC有很强的自诊断能力，当PLC出现自身故障或外围设备故障，都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮、灭来查找。

总体诊断

根据总体检查流程图找出故障点的大方向，逐渐细化，以找出具体故障，如图2所示。

电源故障诊断

电源灯不亮,需对供电系统进行诊断.如果电源灯不亮,首先检查是否有电,如果有电,则下一步就检查电源电压是否合适,不合适就调整电压,若电源电压合适,则下一步就是检查熔丝是否烧坏,如果烧坏就更换熔丝检查电源,如果没有烧坏,下一步就是检查接线是否有误,若接线无误,则应更换电源部件.

运行故障诊断

电源正常，运行指示灯不亮，说明系统已因某种异常而终止了正常运行。检查流程如图3所示.

图3 运行故障诊断流程图

输入输出故障诊断

输人输出是PLC与外部设备进行信息交流的通道，其是否正常工作，除了和输入输出单元有关外，还与联接配线、接线端子、保险丝等元件状态有关。

出现输入故障时，首先检查LED电源指示器是否响应现场元件（如按钮、行程开关等）。如果输入器件被激励（即现场元件已动作），而指示器不亮，则下一步就应检查输入端子的端电压是否达到正确的电压值。若电压值正确，则可替换输入模块。若一个LED逻辑指示器变暗，而且根据编程器件监视器、处理器未识别输入，则输入模块可能存在故障。如果替换的模块并未解决问题且连接正确，则可能是I／O机架或通信电缆出了问题。

出现输出故障时，首先应察看输出设备是否响应LED状态指示器。若输出触点通电，模块指示器变亮，输出设备不响应。那么，首先应检查保险丝或替换模块。若保险丝完好，替换的模块未能解决问题，则应检查现场接线。若根据编程设备监视器显示一个输出器被命令接通，但指示器关闭，则应替换模块。

在诊断输入／输出故障时，**方法是区分究竟是模块自身的问题，还是现场连接上的问题。如果有电源指示器和逻辑指示器，模块故障易于发现。通常，先是更换模块，或测量输入或输出端子板两端电压测量值正确，模块不响应，则应更换模块。若更换后仍无效，则可能是现场连接出问题了。输出设备截止，输出端间电压达到某一预定值，就表明现场连线有误。若输出器受激励，且LED指示器不亮，则应替换模块。如果不能从I／O模块中查出问题，则应检查模块接插件是否接触不良或未对准。**后，检查接插件端子有无断线，模块端子上有无虚焊点。

指示诊断

LED状态指示器能提供许多关于现场设备、连接和I／O模块的信息。大部分输入／输出模块至少有一个指示器。输入模块常设电源指示器，输出模块则常设一个逻辑指示器。

对于输入模块，电源LED显示表明输入设备处于受激励状态，模块中有一信号存在。该指示器单独使用不能表明模块的故障。逻辑LED显示表明输入信号已被输入电路的逻辑部分识别 。如果逻辑和电源指示器不能同时显示，则表明模块不能正确地将输入信号传递给处理器。输出模块的逻辑指示器显示时，表明模块的逻辑电路已识别出从处理器来的命令并接通。除了逻辑指示器外，一些输出模块还有一只保险丝熔断指示器或电源指示器，或二者兼有。保险丝熔断指示器只表明输出电路中的保护性保险丝的状态；输出电源指示器显示时，表明电源已加在负载上。像输入模块的电源指示器和逻辑指示器一样，如果不能同时显示，表明输出模块就有故障了。

安装一个典型的S7-300PLC硬件系统的步骤讲解

1.      实训目的

①熟悉S7-300常用模块

②掌握S7-300常用模块安装规范

2.      实训任务和要求

安装一个单导轨PLC控制系统，包含一个数字量模块，一个模拟量模块，一个仿真模块。要求各模块安装符合安装规范，

3.      实训设备

电源模块PS 307（10A）、CPU模块313C-2DP、数字量模块SM322、模拟量模块SM334、仿真模块SM374、连接器、导轨、螺钉、螺丝刀、导线若干。

4.      安装步骤

①对照部件清单检查部件是否齐备；

②安装导轨

③安装电源

④把总线连接器连到CPU，并安装模块；

⑤把总线连接器连到 I/O 模块，并安装模块；

⑥连接前连接器，并插入标签条和槽号； 

⑦给模块配线（电源，CPU 和 I/O 模块）。

一、  S7-300PLC指令结构和寻址方式

1.       指令结构：操作码+操作数

2.       寻址方式：立即寻址、直接寻址、间接寻址

二、  位逻辑运算类指令

与和与非指令，或喝或非指令，异或和异或非指令

三、  位操作指令

输出指令，置位/复位指令，RS触发器，对RLO的直接操作指令

四、  位测试指令

对RLO的跳变沿指令，对触点跳变沿直接检测的梯形图方块指令

咖啡机PLC梯形图控制程序编写

做一个选择时，在某种上还包括不同参数甚至不同程序的选择。用一个SFC程序很容易做到这一点，因为SFC的本质就是控制程序流和隔离未被激活的程序段。

咖啡机能发放3种不同量的糖：不加，1份，2份。控制放糖的程序在这三种情况中略有不同。然而，起始点和选择糖量后的结果相对这三个选择都是相同的。从SFC程序中可清楚看到这一点(见流程图)。由图中可知，一旦SFC程序被输入X004激活，初始状态S006将为ON。用户可有三种选择，按下其中一个选择按妞。

"None"按钮将给出输入X005，激活状态S016，**后激活S046。如果要求一份糖，则收到输入X006，从而激活状态S026，在T005限定的时间段内输出Y005放糖。设定时间到后，程序强制转到状态S046。**后，如果要求两份糖，则收到输入X007。从而激活状态S036，在T006定时器设定时间段内放糖。同样地，定时完成时，激活状态S046。

应该注意的是状态S026和S036都使用Y005。在一个标准形式程序中，必须写成"OR”形式来驱动单个Y005输出。不过，SFC类型的程序隔离了程序所有的未激活部分，它允许使用双线圈输出。

 

用PLC构成液体混合控制系统IO分配及梯形图编程

用PLC构成液体混合控制系统。

控制要求如下：按下起动按钮，电磁阀Y1闭合，开始注入液体A,按L2表示液体到了L2的高度，停止注入液体A。同时电磁阀Y2闭合，注入液体B，按L1表示液体到了L1的高度，停止注入液体B，开启搅拌机M，搅拌1s，停止搅拌。同时Y3为ON，开始放出液体至液体高度为L3，再经5s停止放出液体。同时液体A注入。开始循环。按停止按扭，所有操作都停止，须重新启动。要求列出I/O分配表，编写梯形图程序并上机调试程序。

 

I/O分配

   I0.0启动                                      Q0.0进水电磁阀Y1

   I0.1  L3                                                                   Q0.1进水电磁阀Y2

   I0.2  L2                                                                   Q0.2进水电磁阀Y3

   I0.3     L1                                                                  Q0.3出水阀Y4

   I0.4停止                                                                  Q0.4搅拌

 

机电系统中的磁敏传感器的结构及应用

磁敏传感器是机电系统和工控领域经常用到的传感器。

磁敏传感器是利用导体或半导体的磁电转换原理，将磁场信息变换成相应电信号的元器件。目前应用**广泛的是半导体磁敏传感器，包括霍尔元件，磁阻元件，磁敏二极管，磁敏晶体管及磁敏集成电路等。此外，强磁性金属制作的磁敏元件，韦干特磁敏传感器及超导金属制成的约瑟夫逊超导量子干涉器件(SQUID)等，也是近年来开发的极重要的磁敏传感器。

1)磁敏传感器的外形结构

磁敏传感器的种类很多，应用场合也各不相同，外形结构更是多种多样。图1所示是部分磁敏传感器的外形结构图。

2)磁敏传感器的符号

磁敏传感器作为开关使用时的符号即磁性开关的符号如图2所示。

图2  磁性开关的符号

 

3）磁敏传感器的应用

磁敏传感器利用磁场作为媒介可以检测很多物理量，例如：位移、振动、力、转速、加速度、流量、电流、电功率等。在磁敏传感器中，霍尔元件及霍尔传感器的生产量是**的。它主要用于无刷直流电机（霍尔电机）中，这种电机用于磁带录音机、录像机、XY记录仪、打印机、电唱机及仪器中的通风风扇等。另外，霍尔元件及霍尔传感器还用于测转速、流量、流速及利用它制成高斯计、电流计、功率计等仪器。磁敏传感器在车辆检测中的应用实例如图3所示。

闸刀开关（图）技术参数与选择 使用注意事项

（1）闸刀开关的作用

闸刀开关是一种手动配电电器。主要用来隔离电源或手动接通与断开交直流电路，也可用于不频繁的接通与分断额定电流以下的负载，如小型电动机、电炉等。

闸刀刀开关是**经济但技术指标偏低的一种刀开关。闸刀开关也称开启式负荷开关。

（2）外型与结构

图 是它的外形与结构图，它主要有：与操作瓷柄相连的动触刀、静触头刀座、熔丝、进线及出线接线座，这些导电部分都固定在瓷底板上，且用胶盖盖着。所以当闸刀合上时，操作人员不会触及带电部分。胶盖还具有下列保护作用：(1)将各极隔开，防止因极间飞弧导致电源短路；（2）防止电弧飞出盖外，灼伤操作人员；（3）防止金属零件掉落在闸刀上形成极间短路。熔丝的装设，又提供了短路保护功能。

 

 

（3）闸刀开关技术参数与选择

闸刀开关种类很多，有两极的（额定电压250V）和三极的（额定电压380V），额定电流由10A至100A不等，其中60A及以下的才用来控制电动机。常用的闸刀开关型号有HK1、HK2系列。表1-1列出了HK2系列部分技术数据。

表1-1 HK2系列胶盖闸刀开关的技术数据

正常情况下，闸刀开关一般能接通和分断其额定电流，因此，对于普通负载可根据负载的额定电流来选择闸刀开关的额定电流。对于用闸刀开关控制电机时，考虑其起动电流可达（4-7）倍的额定电流，选择闸刀开关的额定电流，宜选电动机额定电流的3倍左右。

（4）使用闸刀开关时应注意：

·将它垂直的安装在控制屏或开关扳上，不可随意搁置；

·进线座应在上方，接线时不能把它与出线座搞反，否则在更换熔丝时将会发生触电事故；

·更换熔丝必须先拉开闸刀，并换上与原用熔丝规格相同的新熔丝，同时还要防止新熔丝受到机械损伤；

·若胶盖和瓷底座损坏或胶盖失落，闸刀开关就不可再使用，以防止安全事故。