Loại module CPU có 2 cổng truyền thông là

CẤU TRÚC PLC S7-300

1.TỔNG QUAN       

PLC S7-300 cấu trúc dạng module gồm các thành phần sau:

-          CPU các loại khác nhau: 312IFM, 312C, 313, 313C, 314, 314IFM, 314C, 315, 315-2 DP, 316-2 DP, 318-2,

-          Module tín hiệu SM xuất nhập tín hiệu tương đồng /số: SM321, SM322, SM323, SM331, SM332,SM334, SM338, SM374

-          Module chức năng FM

-          Module truyền thông CP

-          Module nguồn PS307 cấp nguồn 24VDC cho các module khác, dòng  2A, 5A, 10A

-          Module ghép nối IM: IM360, IM361, IM365

Các module được gắn trên thanh rây như hình dưới, tối đa 8 module SM/FM/CP ở bên phải CPU, tạo thành một rack, kết nối với nhau qua bus connector gắn ở mặt sau của module . Mỗi module được gán một số slot tính từ trái sang phải, module nguồn  là slot 1, module CPU slot 2, module kế mang số 4…

            Nếu có nhiều module thì bố trí thành nhiều rack (trừ CPU312IFM  và CPU313 chỉ có một  rack),  CPU ở rack 0, slot 2, kế đó là module phát IM360, slot 3,   có nhiệm vụ kết nối rack 0 với các rack 1, 2, 3, trên mỗi rack này có module kết nối thu IM361, bên phải mỗi module IM là các module  SM/FM/CP. Cáp nối hai module IM dài  tối đa 10m. Các module được đánh số theo slot và dùng làm cơ sở để đặt địa chỉ đầu cho các module ngõ vào ra tín hiệu. Đối với CPU 315-2DP, 316-2DP, 318-2 có thể gán địa chỉ tùy ý cho các module

            Mỗi địa chỉ tương ứng với một byte. Với các module số địa chỉ một ngõ vào hay ra là x.y, x là địa chỉ byte, y có giá trị từ 0 đến 7. Ví dụ module SM321 DI 32 có 32 ngõ vào gắn kế CPU slot 4 có địa chỉ là I0.y, I1.y, I2.y, I3.y, I là ký hiệu chỉ ngõ vào số.  Module analog có địa chỉ theo word, ví dụ module SM332 AO4 có 4 ngõ ra analog gắn ở slot 5 rack 1 có địa chỉ PQW400, PQW402, PQW404, PQW406, ngõ ra số có ký hiệu là Q còn ngõ vào analog ký hiệu là PIW.

Các CPU 312IFM,  314 IFM, 31xC có tích hợp sẵn một số module mở rộng

-          CPU 312IFM, 312C: 10 ngõ vào số địa chỉ I124.0 …I124.7, I125.1; 6 ngõ ra số Q124.0…Q124.5.

-          CPU 313C: 24 DI  I124.0..126.7, 16DO Q124.0..125.7, 5 ngõ vào tương đồng AI địa chỉ 752..761, hai ngõ ra AO 752..755

-          CPU 314IFM: 20 ngõ vào số I124.0 … I126.3; 16 ngõ ra số Q124.0 …Q125.7; 4 ngõ vào tương đồng PIW128, PIW130, PIW132, PIW134; một ngõ ra tương đồng PQW128.

2. MODULE CPU

            Các module CPU khác nhau theo hình dạng chức năng, vận tốc xử lý lệnh. Loại 312IFM, 314IFM không có thẻ nhớ. Loại 312IFM, 313 không có pin nuôi. Loại 315-2DP, 316-2DP, 318-2 có cổng truyền thông DP. Các đèn báo có ý nghĩa sau:

SF ... (đỏ) ... lỗi phần cứng hay mềm,

BATF ... (đỏ) ... lỗi pin nuôi,

DC5V ... (lá cây) ... nguồn 5V bình thường,

FRCE ... (vàng ) ... force request  tích cực

RUN ... (lá cây) ... CPU mode  RUN ; LED chớp lúc start-up w. 1 Hz; mode HALT  w. 0.5 Hz

STOP mode ... (vàng) ... CPU mode  STOP hay  HALT hay start-up; LED chớp  khi memory reset request

BUSF ... (đỏ) ... lỗi phần cứng hay phần mềm ở giao diện PROFIBUS

Khóa mode có 4 vị trí:

            RUN-P chế độ lập trình và chạy

            RUN chế độ chạy chương trình

            STOP ngừng chạy chương trình

            MRES reset bộ nhớ

            Thẻ nhớ có thể có dung lượng từ 16KB  đến 4MB, chứa chương trình từ PLC chuyển qua và chuyển chương trình ngược trở lại cho CPU.

Pin nuôi giúp nuôi chương trình và dữ liệu khi bị mất nguồn (tối đa 1 năm), ngoài ra còn nuôi đồng hồ thời gian thực. Với loại CPU không có pin nuôi thi  cũng có một phần vùng nhớ được duy trì.

Thông qua cổng truyền thông MPI (MultiPoint Interface) có thể nối : máy tính lập trình, màn hình OP (Operator panel) , các PLC có cổng MPI (S7-300, M7-300, S7-400, M7-400, C7-6xx), S7-200,  vận tốc truyền đến 187.5kbps (12Mbps với CPU 318-2, 10.2 kbps với S7-200) . Cổng Profibus –DP nối các thiết bị trên theo mạng Profibus với vận tốc truyền lên đến 12Mbps.

Các vùng nhớ của PLC

Vùng nhớ chương trình (load memory) chứa chương trình người dùng (không chứa địa chỉ ký hiệu và chú thích)  có thể là RAM hay EEPROM trong CPU hay trên trên thẻ nhớ.

Vùng nhớ làm việc (working memory) là RAM, chứa chương trình do vùng nhớ chương trình chuyển qua; chỉ các phần chương trình cần thiết mới được chuyển qua, phần nào không cần ở lại vùng nhớ chương trình , ví dụ block header, data block

Vùng nhớ hệ thống (system memory) phục vụ cho chương trình người dùng, bao gồm timer , counter, vùng nhớ dữ liệu M,  bộ nhớ đệm  xuất nhập…

Trên CPU 312IFM và 314 IFM vùng nhớ chương trình là RAM và EEPROM; các CPU khác có pin nuôi, vùng nhớ chương trình là RAM và thẻ nhớ. Khi mất nguồn hay ở chế độ MRES ( reset bộ nhớ) RAM sẽ bị xóa. Một số vùng nhớ của RAM ( timer, counter, vùng nhớ M, khối dữ liệu..) có thể khai báo là lưu giữ (retentive) bằng phần mềm S7 để chuyển các vùng này sang bộ nhớ lưu giữ (NVRAM non volative ) dù không có pin nuôi, kích thước cụ thể tùy loại CPU.

Bảng sau cho một số thông số chính của các CPU

3. Module IM

            Module IM360 gắn ở rack 0 kế CPU dùng để ghép nối với module IM361  đặt ở các rack 1, 2, 3 giúp kết nối các module mở rộng với CPU khi số module lớn hơn 8. Cáp nối giữa hai rack là loại 368.

            Trong trường hợp chỉ có hai rack, ta dùng loại IM365.

4. Module tín hiệu

Module vào số có các loại sau:

-          SM 321; DI 32 _ 24 VDC

-          SM 321; DI 16 _ 24 VDC

-          SM 321; DI 16 _ 120 VAC,  4*4 nhóm

-          SM 321; DI 8 _ 120/230 VAC, 2*4 nhóm

-          SM 321; DI 32 _ 120 VAC 8*4 nhóm

            Module ra số:

-          SM 322; DO 32 _ 24 VDC/0.5 A, 8*4 nhóm

-          SM 322; DO 16 _ 24 VDC/0.5 A, 8*2 nhóm

-          SM 322; DO 8 _ 24 VDC/2 A, 4*2 nhóm

-          SM 322; DO 16 _ 120 VAC/1 A, 8*2 nhóm

-          SM 322; DO 8 _ 120/230 VAC/2 A, 4*2 nhóm

-          SM 322; DO 32_ 120 VAC/1.0 A, 8*4 nhóm

-          SM 322; DO 16 _ 120 VAC ReLay, 8*2 nhóm

-          SM 322; DO 8 _ 230 VAC Relay, 4*2 nhóm

-          SM 322; DO 8 _ 230 VAC/5A Relay,1*8 nhóm

Module vào/ ra

-          SM 323; DI 16/DO 16 _ 24 VDC/0.5 A

-          SM 323; DI 8/DO 8 _ 24 VDC/0.5 A

Module Analog in

Module analog in có nhiều ngõ vào, dùng để đo điện áp, dòng điện, điện trở ba dây, bốn dây, nhiệt độ. Có nhiều tầm đo, độ phân giải, thời gian chuyển đổi khác nhau. Cài đặt thông số hoạt động cho module bằng phần mềm S7- Simatic 300 Station – Hardware và/hoặc chương trình người dùng sử dụng hàm SFC 55, 56, 57 phù hợp (xem mục ) và/hoặc cài đặt nhờ mo±dulle tầm đo (measuring range module) gắn trên module SM.  Kết quả chuyển đổi là số nhị phân phụ hai với bit MSB là bit dấu.

- SM331 AI 2*12 : module chuyển đổi hai kênh vi sai  áp hoặc dòng, hoặc một kênh điện trở 2/3/4 dây, dùng phương pháp tích phân, thời gian chuyển đổi từ 5ms đến 100ms, độ phân giải 9, 12, 14 bit + dấu, các  tầm đo như sau:  ±80 mV; ±250 mV; ± 500 mV; ±1000 mV; ± 2.5 V; ± 5 V;1 .. 5 V; ± 10 V; ± 3.2 mA; ± 10 mA; ± 20 mA; 0 .. 20 mA; 4 ..20 mA. Điện trở  150 W; 300 W; 600 W; Đo nhiệy độ dùng cặp nhiệt  E, N, J, K, L, nhiệt kế điện trở Pt 100, Ni 100. Các thông số mặc định đã được cài sẵn trên module, kết hợp với đặt vị trí của module tầm đo (bốn vị trí A, B, C, D) nếu không cần thay đổi thì có thể sử dụng ngay.

-          SM331, AI 8*12 bit ,  8 kênh vi sai chia làm hai nhóm, độ phân giải 9 (12, 14 ) bit + dấu

-          SM331, AI 8*16 bit , 8 kênh vi sai chia làm 2 nhóm , độ phân giải 15 bit + dấu

Module Analog Out:

Cung cấp áp hay dòng phụ thuộc số nhị phân phụ hai

·         SM332 AO 4*12 bit: 4 ngõ ra dòng hay áp độ phân giải 12 bit, thời gian chuyển đổi 0.8 ms .

·         SM332 AO 2*12 bit

·         SM332 AO 4*16 bit

Module Analog In/Out

-          SM 334; AI 4/AO 2 * 8 Bit

-          SM334; AI 4/AO 2* 12 Bit

-           

Module chức năng FM

FM350-1 : đếm xung  một  kênh

FM350-2 : đếm xung  tám  kênh

FM351, 353, 354, 357-2 : điều khiển định vị

FM352: bộ điều khiển cam điện tử

FM355: bộ điều khiển hệ kín