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西門子PLC模塊6ES7338-4BC01-0AB0技術(shù)支持
西門子PLC模塊6ES7338-4BC01-0AB0
SMIATICS7-300是模塊化微型PLC,滿足中、小規(guī)模的性能要求模塊化與無風扇設(shè)計，易于實現(xiàn)
分布式結(jié)構(gòu)以及用戶友好的操作,使得SIMATICS7-300成為中小規(guī)模應用中各種不同控制任務的
經(jīng)濟、方便的解決方案。SIMATICS7-300的應用領(lǐng)域包括：機床,紡織機械,包裝機械,通用
機械工程,控制器制造,機床,樓宇自動化,電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。一系列具有不同功率范圍的C
PU，以及具有很多用戶友好功能的一系列擴展模塊，可以使用戶根據(jù)不同的應用情況選擇相應的
模塊。 如果控制任務需要擴展，可以隨時使用附加模塊對控制系統(tǒng)進行擴展。SIMATICS7-300
是一個通用的控制器。高等級的電磁兼容性以及高等級的抗震性，使得它具有*的工業(yè)控制能
力。S7-300采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計。含有多種模塊，可進行單獨組合。一個系統(tǒng)包含下列組件：中
央處理單元（CPU）：各種CPU可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O和對應功能的CPU以
及具有集成PROFIBUS DP、PROFINET和點對點接口的 CPU。用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出
的信號模塊(SM)用于連接網(wǎng)絡(luò)和點對點連接的通訊處理器 (CP)。用于高速計數(shù)、定位控制以及
閉環(huán)控制的功能模塊（FM）。根據(jù)客戶需要，還可以使用以下設(shè)備：用于將SIMATICS7-300
連接到120/230VAC電源的負載電源模塊(PS)。接口模塊(IM)，用于多機架配置時連接*控
制器(CC)和擴展機架(ER)。S7-300通過分布式*控制器(CC)和3個擴展單元EU可以操作多
達32個模塊。所有模塊都是密封的，運行時無需風扇。SIPLUS模塊擴展的環(huán)境條件下使用：適
用于-25至+60°C的溫度范圍高濕度、結(jié)露以及有霧的環(huán)境條件防直接日曬、雨淋或水濺，在防
護等級為IP20機柜內(nèi)使用時,可直接用于車載或室外使用。不需要全天候防護的機柜和IP65機柜
保護。設(shè)計簡單的結(jié)構(gòu)使得S7-300使用靈活且易于維護:安裝模塊只需簡單地將模塊掛在DIN安
裝導軌上，轉(zhuǎn)動到位然后鎖緊螺釘。集成的背板總線： 背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連
接器相連，總線連接器插在機殼的背面。模塊具有機械編碼，更換極為容易：更換時只需松開模
板上的緊固螺釘。 按下鎖緊機構(gòu)，拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器
錯插到其他的模塊上。可靠的連接系統(tǒng):對于信號模塊可以使用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子。
TOP連接：為采用螺絲端子或彈簧端子連接的1線-3線連接系統(tǒng)提供預組裝接線?？梢蕴娲苯釉?br/>信號模塊上接線。確定的安裝深度：所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內(nèi)，并有前蓋保護因
此所有的模塊都有確定的安裝深度無插槽規(guī)則:信號模塊和通訊處理模塊可以不受限制地插到任何
一個槽上。系統(tǒng)自行組態(tài)。擴展如果用戶的自動化任務需要 8 個以上的 SM、FM 或CP模塊插槽
時，則 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）可以擴展：
*控制器和3個擴展機架zui多可連接32個模塊：zui多可將3個擴展機架（EU）連接到*控制
器（CC）。每個CC/EU可插8個模塊。通過接口模板連接：每個CC/EU都有自己的接口模塊。
在*控制器上它總是被插在CPU旁邊的模塊插槽中，并自動處理與擴展單元的通信
輸入單元
輸入單元是PLC與被控設(shè)備相連的輸入接口，是信號進入PLC的橋梁，它的作用是接收主令元件、檢測元件傳來的信號。輸入的類型有直流輸入、交流輸入、交直流輸入。
輸出單元
輸出單元也是PLC與被控設(shè)備之間的連接部件，它的作用是把PLC的輸出信號傳送給被控設(shè)備，即將*處理器送出的弱電信號轉(zhuǎn)換成電平信號，驅(qū)動被控設(shè)備的執(zhí)行元件。輸出的類型有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘門輸出。
PLC除上述幾部分外，根據(jù)機型的不同還有多種外部設(shè)備，其作用是幫助編程、實現(xiàn)監(jiān)控以及網(wǎng)絡(luò)通信。常用的外部設(shè)備有編程器、打印機、盒式磁帶錄音機、計算機等。
當可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。
輸入采樣
可編程邏輯控制器(2)在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
用戶程序執(zhí)行
在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。
輸出刷新
當掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設(shè)。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。
PLC概念
1、PLC的基本概念
可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC
2、PLC的基本結(jié)構(gòu)
PLC實質(zhì)是一種于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，如圖所示：
a. *處理單元(CPU)
*處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，zui后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。
為了進一步提高PLC的可*性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。
b、存儲器
存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。
存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。
C、電源
PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可*得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。
3、PLC的工作原理
一. 掃描技術(shù)
當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。
(一) 輸入采樣階段
在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二) 用戶程序執(zhí)行階段
在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
(三) 輸出刷新階段
當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。
比較下二個程序的異同：
程序1：
程序2：
這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果*一樣，但在PLC中執(zhí)行的過程卻不一樣。
※ 程序1只用一次掃描周期，就可完成對%M4的刷新；
※ 程序2要用四次掃描周期，才能完成對%M4的刷新。
這兩個例子說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。
一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。
二. PLC的I/O響應時間
為了增強PLC的抗干擾能力，提高其可*性，PLC的每個開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。
為了能實現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機的運行方式(掃描技術(shù))。
以上兩個主要原因，使得PLC得I/O響應比一般微型計算機構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多，其響應時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。
所謂I/O響應時間指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號的改變所需的時間。其zui短的I/O響應時間與zui長的I/O響應時間如圖所示：
第(n-1)個
掃描周期
zui短I/O響應時間：
zui長I/O響應時間
SIEMENS PLC在中國的產(chǎn)品，根據(jù)規(guī)模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三種，下面就簡單介紹一下該三種產(chǎn)品的一些特性。
S7-200
針對低性能要求的摸塊化小控制系統(tǒng)，它zui多可有7個模塊的擴展能力，在模塊中集成背板總線，它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有RS-485通訊接口和Profibus兩種，可通過編程器PG訪問所有模塊，帶有電源、CPU和I/O的一體化單元設(shè)備。
其中的擴展模塊（EM）有以下幾種：數(shù)字量輸入模塊（DI）——24VDC 和 120/230VAC；數(shù)字量輸出（DO）——24VDC 和 繼電器；模擬量輸入模塊（AI）——電壓、電流、電阻和熱電偶；模擬量輸出模塊——電壓和電流。 還有一個比較特殊的模塊-通訊處理器（CP）——該塊的功能是可以把S7-200作為主站連接到AS-接口（傳感器和執(zhí)行器接口），通過AS-接口的從站可以控制多達248個設(shè)備，這樣就可以顯著的擴展S7-200的輸入和輸出點數(shù)小結(jié)
根據(jù)上述過程的描述，可以對PLC工作過程的特點小結(jié)如下：
①PLC采用集中采樣、集中輸出的工作方式，這種方式減少了外界干擾的影響。
②PLC的工作過程是循環(huán)掃描的過程，循環(huán)掃描時間的長短取決于指令執(zhí)行速度、用戶程序的長度等因素。
③輸出對輸入的影響有滯后現(xiàn)象。PLC采用集中采樣、集中輸出的工作方式，當采樣階段結(jié)束后，輸入狀態(tài)的變化將要等到下一個采樣周期才能被接收，因此這個滯后時間的長短又主要取決于循環(huán)周期的長短。此外，影響滯后時間的因素還有輸入濾波時間、輸出電路的滯后時間等。
④輸出映像寄存器的內(nèi)容取決于用戶程序掃描執(zhí)行的結(jié)果。
⑤輸出鎖存器的內(nèi)容由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)決定。
⑥PLC當前實際的輸出狀態(tài)有輸出鎖存器的內(nèi)容決定
功能
數(shù)字量輸入模塊把從過程發(fā)送來的外部數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部信號電平。
數(shù)字量輸入訂貨數(shù)據(jù) 訂貨號
SM 321 數(shù)字量輸入模塊
包括標簽條和總線連接器
16點輸入，24V DC 6ES7 321-1BH02-0AA0
16 點輸入，24V DC，低態(tài)有效 6ES7 321-1BH50-0AA0
32點輸入，24V DC 6ES7 321-1BL00-0AA0
16 點輸入，24-48V DC 6ES7 321-1CH00-0AA0
16 點輸入，48-125V DC 6ES7 321-1CH20-0AA0
16 點輸入，24V DC，用于等時線模式下運行 6ES7 321-1BH10-0AA0
32 點輸入，120V AC 6ES7 321-1EL00-0AA0
8 點輸入，120/230V AC 6ES7 321-1FF01-0AA0
8 點輸入，120/230V AC, single root 6ES7 321-1FF10-0AA0
16 點輸入，120/230V AC 6ES7 321-1FH00-0AA0
16 點輸入，24 V DC，用于等時線模式下運行；具有診斷能力 6ES7 321-7BH01-0AB0
概述
數(shù)字量輸出
用于連接電磁閥、接觸器、小功率電機、燈和電機啟動器
應用
數(shù)字量輸出模塊用于從控制器向過程變量輸出數(shù)字量信號。數(shù)字量輸出模塊把 S7-300 的內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平。用于連接電磁閥、接觸器、小功率電機、燈和電機啟動器。
設(shè)計
數(shù)字量輸出模塊具有以下特性：
設(shè)計緊湊：
• 綠色 LED，用于指示輸出的信號狀態(tài)
• 通過前蓋保護的前連接器的插槽
• 前蓋上的標簽區(qū)。
安裝方便：
沒有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。
沒有插槽規(guī)則。通過插槽確定輸出地址。當在ET200M中與總線模塊一起使用時，可以熱插拔。
用戶友好的接線
RC 濾波器 （用于繼電器模塊 6ES7 322-1HF20）：
繼電器模塊 6ES7 322-1HF20-0AA0 的特點是有一個可切換的 RC 衰減網(wǎng)絡(luò)（300 Ω/0.1 μF），在切換大感應負荷（功率因子 = 0.4）時可降低觸點電弧。其結(jié)果是：
• 對于制造等級 5 的 NEMA 電機的起動器，觸點壽命從 100,000 增加到
200,000 次切換操作
功能
數(shù)字量輸出模塊把 PLC 的內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平。
在與低漏電流的電路（例如，IEC I 型輸入電路）一道使用時，網(wǎng)絡(luò)可以斷開，不會發(fā)出假的 ON 狀態(tài)信號。
數(shù)字量輸出訂貨數(shù)據(jù) 訂貨號
SM 322 數(shù)字量輸出模塊
包括標簽條和總線連接器
8點輸出，24 V DC，2 A 6ES7 322-1BF01-0AA0
16點輸出，24 V DC，0.5 A 6ES7 322-1BH01-0AA0
16點輸出，24 V DC，0.5 A，高速 6ES7 322-1BH10-0AA0
32點輸出，24 V DC，0.5 A 6ES7 322-1BL00-0AA0
8 outputs, 24 V DC, 0.5 A, diagnostics-capable 6ES7 322-8BF00-0AB0
16點輸出，24/48 V DC，0.5 A 6ES7 322-5GH00-0AB0
8點輸出，48-125 V DC，1.5 A 6ES7 322-1CF00-0AA0
8點輸出，120/230 V DC，1 A 6ES7 322-1FF01-0AA0
8點輸出，120/230 V DC，2 A 6ES7 322-5FF00-0AB0
16點輸出，120/230 V DC，1 A 6ES7 322-1FH00-0AA0
32點輸出，120 V AC，1 A 6ES7 322-1FL00-0AA0
8點輸出，繼電器，2A 6ES7 322-1HF01-0AA0
8點輸出，繼電器，** 6ES7 322-1HF10-0AA0
8 outputs, relay contacts, 5 A, with RC filter, overvoltage protection 6ES7 322-5HF00-0AB0
16點輸出，繼電器，8A 6ES7 322-1HH01-0AA0