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S7-300PLC模拟量控制模块

S7-300系列PLC模拟量输入(A/D转换)输出(D/A转换)特殊功能模块有SM331 (模拟量输入)、SM332(模拟量输出)、SM334(模拟量输入/输出混合)、SM335(快速模拟量输入/输出混合模块)4类，每类中根据输入/输出通道数量、分辨率、连接传感器的不同，又分为多种不同的规格。

  ①模拟量I/O模块 S7-300系列PLC单独用于模拟量输入(A/D转换)的特殊功能模块SM331目前常用的规格共8种，该8种规格的主要区别在于输入通道数与模拟量种类，其主要性能如表2-40所示。

  S7-300系列PLC单独用于模拟量输出(D/A转换)的特殊功能模块SM332包括4种基本规格，分辨率为12位或16位，模拟量输出通道数有2、4、8共3种。

  S7-300系列PLC可以同时用于模拟量I/O的特殊功能模块型号为SM334与SM335。SM334为普通的A/D与D/A转换模块，共有两种规格;SM335为高速A/D与D/A转换模块，目前只有一种规格。

  SM334模拟量I/O混合模块的两种规格都具有4通道输入与2通道输出，其中一种可以连接电压、电流模拟量1/O，分辨率为8位;另一种可以用于模拟电压、热电阻输入与模拟电压输出，分辨率为12位。

  SM335高速模拟量1/O模块与普通模拟量1/O模块的区别是后者的基本A/D转换时间为1ms，D/A转换时间为0.8ms，且可以在“测量”与“比较”两种特殊的工作模式下工作。SM335模块带有4通道模拟量(电压或电流)输入与4通道模拟量输出，输入分辨率为14位，输出分辨率为12位。

  ②闭环控制模块 S7-300系列PLC用于闭环控制的模块有FM355与FM355-2两大系列，系列中分FM355C(FM355-2C)与FM355S(FM355-2S)两种规格。

  FM355C(FM355-2C)为连续模拟量控制模块，模块带有4通道模拟量输入与一个附加的温度补偿输入通道，输出为4通道模拟量。当模块用于闭环模拟量控制时，其给定输入、反馈输入以及同过内部数字调节后的输出均为连续模拟量信号，因此，可以用于闭环连续模拟量控制系统。

  FM355S(FM355-2S)为步进与脉冲控制模块，模块带有4通道模拟量输入与4通道、8点开关量输出(每通道2点)。当模块用于闭环模拟量控制时，系统的给定输入、反馈输人可以为模拟量信号，但通过内部数字调节后的调节器输出固定为每通道2点的开关量输出，因此，可用于二级、三级开关量输出的闭环模拟量控制系统。

  FM355内部具有4个独立的闭环控制通道与调节器，控制通道可以自由组合，以组成各种类型的复杂闭环控制系统，如多环级联控制、比例控制、分配控制系统等。

  FM355调节器可以采用PID(包括P、PI、PD)与自动优化温度控制两种基本算法，模拟量输入不仅可以作为给定与反馈输入，而且还可以作为前馈输入。通过FM355配套的工具软件，可以在STEP7环境下对模块的参数、系统结构、工作过程进行在线或离线配置。

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FM352高速计数模块和位置控制模块

①高速计数模块

  a.FM350-1高速计数模块。FM350-1高速计数模块可以接收三相对称(A、B、N、A、B、N)线驱动差分输出(以下简称差分输出)或三相晶体管驱动(一般为HTL输出)非对称(A、B、N)输出(以下简称HTL输出)的增量式脉冲编码器信号;信号电压可以为DC5V或者DC24V。模块的计数范围为0～(20=-1)或-201～ (211-1)，*高计数频率可达500kHz。计数器可以使用连续计数、单循环计数、周期计数等方式进行计数，也可以使用输入倍频(2倍频与4倍频)、门控、计数值预置与锁存、比较、输出滞后等功能。

  FM350-1高速计数模块可以用于频率测量、转速测量、连续周期测量。频率测量的范围为0.001～5×10²Hz(DC5V差分输入)或0.001～2×10~Hz(DC24V，HTL输入)，测量误差为±0.02%。转速测量的范围为0.001～25000r/min，在1000r/min时的测量误差为±0.21r/min。周期测量的范围为10~6～120s，测量分辨率为1/16μs，测量误差为±0.01%。

  FM350-1模块本身带3点/2点开关量I/O信号，可连接计数启动、停止与"计数锁存"等外部控制输入信号，输出计数器的内部比较结果。

  FM350-1高速计数模块可以通过同步控制模式(lsochrones mode)，在PROFIBUS-DP 现场总线网络系统中使用。

  b.FM350-2高速计数模块。FM350-2计数模块可以连接8通道的DC24V或DC8V增量式脉冲编码器信号(相位差为90°的A、B两相脉冲输入)、BERO开关、NAMUR开关、变送器等，完成计数(包括连续计数、单循环计数、周期计数、计数值比较等)与测量(频率、转速、周期)等功能，计数范围为0～(2——1)或—231～ (23l-1)，*高计数频率为20kHz。

  模块可以在计数与测量模式下工作，进行频率、转速、周期测量。频率测量的范围为0.001～1×10°Hz，转速测量的范围为0.001～25000r/min，周期测量的范围为10~6～120s。

  模块每通道均配置有1点输入/1点输出开关量信号，可以作为计数启动、停止的外部“硬件门”控制信号，输出计数器内部比较结果。

  ②简易位置控制模块

  a.FM351简易定位控制模块。FM351简易定位控制模块实质上是一种位置测量模块，模块本身并不能输出位置控制所需要的位置指令(给定脉冲)或速度模拟量信号，因此不能对运动轴的速度、位置进行实际控制，速度、位置控制功能需要通过外部控制装置(如伺服驱动器、变频器等)完成。

  FM351模块具有完善的测量与检测功能，每一控制轴都配置有4输入/4输出以及一个编码器输入接口，可以连接DC5V差分编码器、DC24V/HTL编码器与SSI**编码器。模块可对2个运动轴的实际位置进行测量与到位判别，并通过每轴4点开关量输出信号，按照不同的定位控制要求，输出快速、慢速、正向运动、反向运动信号。

  FM351简易定位控制模块的硬件、软件功能可以与手动操作连续进给、回参考点操作、多点定位、多点单向定位控制模式相适应，并输出相应的控制信号。

  通过PLC程序或者参数配置，模块可以进行现行实际位置值、运动轴原点、软件限位、到位环宽度、停止位置、速度监控、定位点监控等参数的设定。

  b.FM352电子凸轮控制器。FM352是一种用于S7-300系列PLC进行简易定位控制的特殊功能模块，模块具有一个位置测量输入通道、4点开关量输入与13点开关量输出。通过对FM352模块的参数的设定与编程，FM352可以在要求的位置范围内输出相应的开关量信号，以控制外部的液压、气动等元件的动作，其功能可以替代传统的机械凸轮控制器。FM352本身不能输出直接用于位置控制的指令脉冲或速度模拟量信号，轴的位置与速度的控制需要通过外部控制装置实现。

  FM352通过编程与参数的设定可以定义*大到128组凸轮，可以组合的凸轮轨迹*大为32种，其中13种轨迹可以直接通过FM352的开关量输出点输出。

  ③位置控制模块

  a.FM353位置控制模块。FM353是一种用于S7-300系列PLC的单轴位置控制功能模块，模块有一个标准的位置控制信号连接通道(驱动器接口)，接口信号包括位置脉冲与方向、驱动使能与电流调节输出信号、驱动准备好输入信号。

  位置脉冲的数量、频率与运动控制程序中的进给量、进给速度相一致，*高输出频率可达200kHz;电流调节信号可以是BOOST或PWM输出，可直接控制步进驱动器的相电流。因此，模块可以直接与步进驱动器、伺服驱动器等连接，以构成各种位置控制系统。但是，FM353无位置测量输入接口，本身不能独立构成闭环位置控制系统。

  FM353集成有CPU、存储器等器件，模块运算速度快，软、硬件功能丰富，除无位置测量输入功能外，其余功能与单轴数控相同。模块可以采用数控机床标准NC语言(DIN66025)，利用准备机能(G代码)、辅助机能(M代码)、刀具补偿(D代码)、进给速度(F代码)等进行运动程序的编制。模块的存储器容量为16KB，允许存储的运动程序数为199个，*大程序长度为100程序段，子程序嵌套为1层，一个主程序中*大子程序数为20个，允许存储的刀具补偿数据为20组。

  b.FM354位置控制模块。FM354是一种用于S7-300系列PLC的单轴闭环位置控制模块，其功能与FM353基本相同。FM354只有一个标准的速度给定模拟量输出通道(驱动器接口)、一个位置反馈接口，具有闭环位置调节功能，可以构成闭环位置控制系统。

  FM354的驱动器接口带有一10～10V速度给定模拟电压与"驱动使能"触点输出，可以与模拟量输入的伺服驱动器(例如SIMODRIVE 611-A)连接。位置反馈接口可连接增量编码器、SSI**编码器或光栅等多种位置测量元件。

  模块可以采用标准NC语言(DIN66025)进行运动程序的编制;存储器容量为16KB，允许存储的运动程序数为199个，*大程序长度为100程序段;子程序嵌套为1层，一个主程序中*大子程序数为20个;允许存储的刀具补偿数据为20组。NC程序可使用工程单位(mm/min、m/s²等)进行编程与设定，模块可编程的进给速度范围为0.01～500000mm/min;加速度范围为0.001～100m/s²，并且可以使用加速度变化率限制功能(S形加减速功能)。

  FM354同样可以使用手动进给、增量进给、回参考点、MDI、自动、单段等操作方式进行定位控制。模块配备有闭环模拟伺服所需要的自动漂移补偿、位置监控、轴静止(零速)监控、跟随误差监控、位置编码器、反馈电缆监控等功能。

  c.FM357-2多轴控制模块。FM357-2包括FM357-2L、FM357-2LX、FM357-2H 3种规格。3种规格的*大控制轴数均为4轴，可以进行多种联动控制。FM357-2模块有一10～10V速度给定模拟电压与位置指令脉冲两种输出形式，既可以连接模拟伺服驱动进行闭环位置控制，也可通过步进驱动进行开环控制;还可利用PROFIBUS-DP总线与SIMODRIVE 611-U等数字伺服连接，通过总线传送速度给定与位置反馈信号。FM357-2位置脉冲*高输出频率为250kHz;模拟量输出对应的速度控制范围为0.001～1000000mm/min，可以使用S形自动加减速功能。

  FM357-2内部采用了VLSI与RISC等先进控制器件，功能非常丰富，模块具有同步轴控制、摆动轴控制、主-从轴控制、跟随轴控制、轴替换控制等先进的CNC上才具备的功能，可用于特殊、复杂位置控制的场合，在功能上FM357-2模块与4轴CNC(如 SIEMENS 810D/840D)已无太大的区别。

  FM357-2直接采用标准NC语言(DIN66025)编程，在程序中可使用米/英制转换、工件坐标系设定、直线圆弧插补、镜像加工、加工区域限制、极坐标编程、自动倒角、样条曲线插补、渐开线插补、参数(R参数)编程等功能。模块的程序存储器容量达770KB，程序数量、程序段长度、子程序的数量只受存储器容量的限制;子程序可以采用嵌套(嵌套层数可达11层)，*大调用次数为9999次;可以使用手动进给、增量进给、回参考点、MDI、自动、单段等操作方式进行定位操作与控制。

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