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詳細介紹
西門子CPU314C-2PN/DP模塊同步模式系統功能支持同步耦合SIEMENS 可編程控制器
1、 SIMATIC S7 系列PLC：S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、ET-200
2、 邏輯控制模塊 LOGO！230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等
3、 SITOP直流電源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A可并聯.
4、HMI 觸摸屏TD200 TD400C K-TP OP177 TP177,MP277 MP377,
SIEMENS 交、直流傳動裝置
1、 交流變頻器 MICROMASTER系列：MM420、MM430、MM440、G110、G120.
MIDASTER系列：MDV
2、全數字直流調速裝置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70、6SE70系列
SIEMENS 數控 伺服
SINUMERIK:801、802S 、802D、802D SL、810D、840D、611U、S120
河北省山西省遼寧省吉林省黑龍江省江蘇省浙江省安徽省福建省江西省山東省河南省湖北省湖南廣東省海南省四川省貴州省云南省陜西省甘肅省青海省北京市天津市上海市重慶市廣西內蒙古西藏寧夏新疆
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S7-300
SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統，可滿足中、低端的性能要求。
模塊化、無風扇設計、易于實現分布式結構以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應用中各種不同任務的經濟、用戶友好的解決方案。
SIMATIC S7-300 的應用領域包括：
特殊機械，
紡織機械，
包裝機械，
一般機械設備制造，
控制器制造，
機床制造，
安裝系統，
電氣與電子工業及相關產業。
多種性能等級的 CPU，具有用戶友好功能的全系列模塊，可允許用戶根據不同的應用選取相應模塊。任務擴展時，可通過使用附加模塊隨時對控制器進行升級。
SIMATIC S7-300 是一個通用的控制器：
具有高電磁兼容性和抗震性，可大限度地用于工業領域。
沒有快，只有更快，SIMATIC S7-1500：系統的工作能力實現了極其快速的響應時間，有助于控制質量的優化和系統執行能力的提高。+ 迅速SIMATIC S7-1500 提供更快速的信號處理方式，以縮短響應時間，提高生產能力。+ 快的背板總線憑借著高波特率和高效的傳輸協議，新型背板總線成為了快速信號處理中決定性的性能優勢。+ 通訊SIMATIC S7-1500 裝配有三個 PROFINET 端口：兩個端口具有相同的 IP 地址，用于現場層面的通訊，另一個端口具有另外的 IP 地址，以便集成到公司網絡中。PROFINETIO IRT可以實現的響應時間和高度精確的設備性能。+ 集成式網絡服務通過一個標準網絡瀏覽器，便可隨時隨地查詢 CPU 的狀態。圖形化的過程量和用戶自定義的網頁簡化了信息的采集。
西門子CPU314C-2PN/DP模塊
PLC還采用了冗余技術等，進一步增強了PLC的可靠性。
3、編程簡單、使用方便
PLC在基本控制方面采用梯形圖語言進行編程，這種梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應的，形式簡單、直觀性強，廣大電氣人員容易接受。用梯形圖編程出錯率比匯編語言低得多。梯形圖、流程圖、語句表之間可以有條件的相互轉換，使用極其方便。
4、模塊化結構、安裝簡單、調試方便
PLC的各個部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化結構設計，由機架和電纜將各模塊連接起來，由于配置靈活，使擴展、維護更加方便。另外，PLC的接線十分方便，只需將輸入信號的設備（如按鈕、開關等）與PLC的輸入端子相連，將接受控制的執行元件（接觸器、電磁閥等）與輸出端子相連即可。調試工作大部分是室內調試，用模擬開關模擬輸入信號，其輸入狀態和輸出狀態可以觀察PLC上相應的發光二極管，可以根據它進行測試、排錯和修改[2]。
2.3 西門子S7-300 PLC
2.3.1 S7-300的系統結構
S7-300 PLC是模擬式中小型PLC，電源、CPU和其他模塊都是獨立的，可以通過U形總線把電源（PS）、CPU和其他模塊緊密固定在西門子S7-300的標準軌道上。每個模塊都有一個總線連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊總是安裝在機架的左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。CPU的右邊是可以選擇的IM接口模塊，如果只用主架導軌而沒有使用擴展支架可以不選擇IM接口模塊。
S7編程軟件組態主架導軌硬件時，電源，CPU和IM分別放在導軌的1號槽、2號槽和3號槽上。一條導軌共有11個槽號：1號槽至11號槽，其中4號槽至11號槽可以隨意放置除電源、CPU和IM以外的其他模塊。如：DI（數字量輸入）、DO（數字量輸出）、AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）、FM（功能模塊）和CP（通信模塊）等[3]。
2.3.2 S7-300 CPU模塊
CPU模塊是控制系統的核心，負責系統的中央控制責任，存儲并執行程序，實現通信功能，為U形總線提高5V電源。西門子CPU314C-2PN/DP模塊
CPU有4種操作模式：STOP（停機），STARTUP（啟動），RUN（運行）和HOLD（保持）。在所有的模式中，都可以通過MPI接口與其他設備通信。
S7-300的CPU模塊大致可以分為以下幾類：
1、6種緊湊型CPU，帶有集成的功能和I/O：CPU 312C、313C、313C-PtP、313C-2DP、314C-PtP和314C-2DP。
2、革新的標準型CPU：CPU 312、314和315-2DP。
3、5種標準的CPU：CPU 313、314、315、315-2DP和316-2DP。
4、戶外型CPU：CPU 312 IFM、314 IFM、314戶外型和315-2DP。
5、大容量型CPU：317-2DP和CPU 318-2DP。
6、主從接口安全型CPU：CPU 315F-2DP[3]。
2.3.3 S7-300的模擬量輸入模塊
在生產過程中有大量的連續變化的模擬量需要用PLC來測量或控制。有的是非電量，例如溫度、壓力、流量物體的成分和頻率等。有的是強電量，例如發電機組的電流、電壓、有功功率和無功功率等。變送器用于將傳感器提供的電量或非電量轉換成標準的量程的直流電流和直流電壓信號，例如DC1~5V和DC4~20mA。
模擬量輸入模塊用于將模擬量信號轉換為CPU內部處理用的數字信號，其主要組成部分是A/D轉換器。模擬量輸入模塊的輸入信號一般都是模擬量變送器輸出的標準量程的直流電壓，直流電流信號。
模擬量輸入/輸出模塊中模擬量對應的數字稱為模擬值，模擬值用16位二進制補碼來表示位為符號位。模擬量輸入模塊的模擬值與百分數表示的模擬量之間的對應關系為：雙極性模擬量量程的上下限(100%和-100%)分別對應模擬值27648和-27648。單極性模擬量量程的上下限(100%和0%)分別對應于模擬值27648和0[3]。
2.4 程序設計功能模塊
本程序的設計主要是針對水箱液位的在線控制而設計的，利用PID控制方式，使下水箱液位達到控制要求。本人設計了兩套系統，一個是單閉環的一個是三閉環的，對其控制效果進行比較，得出兩系統優缺點。下面對本程序的設計作詳細介紹。在本程序中，使用的主要模塊有：OB35，DB41，DB42, DB43，DB44，DB1，OB1和FB41。
2.4.1 OB35模塊
S7 CPU提供循環中斷OB，可用于按一定間隔中斷循環程序的執行，循環中斷按間隔觸發，間隔的時間是從STOP狀態到RUN時開始計算。
時間間隔不能小于5ms，如果時間間隔過短，還沒有執行完循環中斷程序又開始調用它，將會產生時間錯誤事件。在本程序中，使用循環中斷OB35，其默認的時間間隔為100ms，程序運行后每隔100ms將自動調用一次OB35，周期性地執行閉環控制系統的PID運算程序[3]。
從控制速度上看，繼電器控制系統依靠機械觸點的動作以實現控制，工作頻率低，機械觸點還會出現抖動問題。而PLC通過程序指令控制半導體電路來實現控制的，速度快， 程序指令執行時間在微秒級，且不會出現觸點抖動問題。 4）從定時和計數控制上看，電器控制系統采用時間繼電器的延時動作進行時間控制，時間繼電器的延時時間易受環境溫度和溫度變化的影響，定時精度不高。而PLC采用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產生，精度高，定時范圍寬，用戶可根據需要在程序中設定定時值，修改方便，不受環境的影響，且PLC具有計數功能，而電器控制系統一般不具備計數功能。 5）從可靠性和可維護性上看，由于電器控制系統使用了大量的機械觸點，其存在機械磨損、電弧燒傷等，壽命短，系統的連線多，所以可靠性和可維護性較差。而PLC大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，其壽命長、可靠性高，PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態地監視控制程序的執行情況，為現場調試和維護提供了方便。
CPU產品信息
- 22個不同的CPU:
- 7種標準型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 個緊湊型 CPU（帶有集成技術功能和 I/O）（CPU 312C、CPU 313C、CPU 313C-2 PtP、CPU 313C-2 DP、CPU 314C-2 PtP、CPU 314C-2 DP、 CPU 314C-2 PN/DP）
- 5 個故障安全型 CPU（CPU 315F-2 DP、CPU 315F-2 PN/DP、CPU 317F-2 DP、CPU 317F-2 PN/DP、CPU 319F-3 PN/DP）
- 3技術型CPU(CPU 315T-3 PN/DP,CPU 317T-3 PN/DP,CPU 317TF-3 PN/DP)
- 還提供了 25 個適用于寬環境溫度范圍和中等負荷的 CPU
- 具有不同性能等級，滿足不同的應用要求。
應用
各種性能級別的 CPU 可用于 SIMATIC S7-300。除標準型 CPU 外，還可以使用緊湊型 CPU。
還提供了 T-CPU 和故障安全 CPU。
提供了以下標準 CPU
- CPU 312，用于小型工廠
- CPU 314，用于對程序量和指令處理速率有額外要求的工廠
- CPU 315-2 DP，用于具有中/大規模的程序量以及使用PROFIBUS DP進行分布式組態的工廠
- CPU 315-2 PN/DP，用于具有中/大規模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統
- CPU 317-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP進行分布式組態的工廠
- CPU 317-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統
- CPU 319-3 PN/DP，用于具有極大容量程序量何組網能力以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統
提供有以下緊湊型 CPU：
- CPU 312C，具有集成數字量 I/O 以及集成計數功能的緊湊型 CPU
- CPU 313C，具有集成數字量和模擬量 I/O 的緊湊型 CPU
- CPU 313C-2 PtP，具有集成數字量 I/O 、2個串口和集成計數功能的緊湊型 CPU
- CPU 313C-2 DP，具有集成數字量 I/O 、PROFIBUS DP 接口和集成計數功能的緊湊型 CPU
- CPU 314C-2 PtP，具有集成數字量和模擬量 I/O 、2個串口和集成計數、定位功能的緊湊型 CPU
- CPU 314C-2 DP，具有集成數字量和模擬量 I/西門子CPU314C-2PN/DP模塊O、PROFIBUS DP 接口和集成計數、定位功能的緊湊型 CPU
- CPU 314C-2 PN/DP 帶有集成數字量和模擬量 I/O 和集成計數和定位功能的緊湊型 CPU，
可通過 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 實現分布式拓撲；
可在作為 PROFINET 上基于組件的自動化 (CBA) 中的分布式智能設備
提供了以下技術 CPU
- CPU 315T-3 PN/DP 適用于在程序范圍和分布式組態方面具有中等/較高要求的裝置，這些裝置需要采用 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO，并且需要對多 8 個軸執行可調節運動控制。
- CPU 317T-3 PN/DP 適用于在程序范圍和分布式組態方面具有較高要求的裝置，這些裝置需要采用 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO，還需要對多 32 個軸執行可調節運動控制。
- CPU 317TF-3 PN/DP 適用于在程序范圍和分布式組態方面具有較高要求的裝置，這些裝置需要采用 PROFIBUS DP 和 PROFINET IO，需要有安全功能并對多 32 個軸執行可調節運動控制。
提供有以下故障安全型 CPU：
- CPU 315F-2 DP，用于采用 PROFIBUS DP 進行分布式組態、對程序量有中/高要求的故障安全型工廠
- CPU 315F-2 PN/DP，用于具有中/大規模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統
- CPU 317F-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP進行分布式組態的故障安全工廠
- CPU 317F-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統
- CPU 319F-3 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的故障安全型工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能系統
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