第四章 S7-200 PLC的系统配置

南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用内容回顾1可编程控制器的硬件组成形式；2可编程控制器的软件基础（系统监控程序，PLC的编程元件和语言）；3可编程控制器的工作过程；南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用第四章S7-200PLC的系统配置熟练掌握S7-200PLC系统配置了解S7-200PLC接口模块根据需要配置S7-200PLC的基本单元及扩展模块构成一个满足用户的控制系统学习目标：微机PCPC/PPI电缆编程软件§4.1S7-200PLC系统的基本组成S7-200PLC系统构成整体加积木式，主机包含一定数量I/O端口，还可以扩展各种功能模块。S7-200CPU南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用4.1.1基本单元(主机)S7-200PLC的CPU模块南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用状态指示灯——显示CPU工作方式、本机I/O状态、系统错误状态RS-485的串行通讯端口——PLC主机实现人-机对话机-机对话通道。实现PLC与上位机的连接，实现PLC与其他PLC、编程器、显示器、打印机等外部设备的连接。扩展接口——PLC主机与输入、输出扩展模块的接口，做扩展系统用。主机与扩展模块之间由导轨固定，并用扩展电缆连接。S7-200系列CPU8K南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用最新升级的CPU224和226完全兼容老产品，运算速度提高了40%，程序存储区扩大了50%，数据存储区扩大了60%，可以选择在线程序编辑。全新产品CPU224XP除了具备升级CPU的特性外，还集成有2路模拟量输入(10位，土DC.l0V)，1路模拟量输出(10位，DC.0~l0V或0~20mA)，有2个RS485通信口，高速脉冲输出频率提高到100KHZ，2相高速计数器频率提高到100KHZ，有PID自整定功能。这种新型CPU增强了S7-200在运动控制、过程控制、位置控制、数据监视和采集(远程终端应用)以及通信方面的功能。新的CPU产品增强了位置控制功能，极大地提高了S7-200在步迸电机和伺服系统应用中的位置控制特性。新增的PID自整定功能增强了S7-200在过程控制(如温度控制或压力控制)方面的能力，使PID调试变得更加简单容易。S7-200系列CPU最新升级的新产品介绍南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用2.存储器PLC的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据。它的种类和形式很多，从存储器种类划分：ROM、EPROM、EEPROM、RAM从用途来划分：有系统程序存储器、数据存储器和用户存储器3.通信口近几年出产的PLC产品一般都带有通信口。可与其他的外围设备相连。以实现编程、调试、运行、监视、打印和数据传送等功能。在S7-200主机模块上，都至少有一个或多个通信口。若有两个通信口，其中一个可用于与编程器相连，另一个用于与上位机相连。S7-200提供的是485通信□，要与计算机相连需经过专业的PC/PPI电缆。。南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用4.电池在主机模块中通常配有锂电池，用于在掉电时保存用户程序和数据。5.LED指示灯在主机模块上安装有LED指示灯，用于指示PLC电(POWER)、运行(RUN)、或编程(PROG)、测试(TEST)、断开(BREAK)、出错(ERROR)、电池电量不足(BATT)、警告(ALARM)等工作状态。南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用6.I/O口端子PLC在主机模块上配有I/0端子。PLC的I/0功能主要靠配置各种I/0模块来实现。根据控制的需要，PLC主机可以通过输入/输出扩展接口扩展系统。在PLC主机的右侧。EM241带有扩展模块EM241的连线南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用4.1.2个人计算机（PC）或编程器个人计算机（PC）或编程器需装上STEP7-Micro/WIN32编程软件后，才可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。要求个人计算机CPU为80586或更高的处理器，16M内存STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用4.1.3STEP7-Micro/WIN32编程软件STEP7-Micro/WIN32窗口组件南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用4.1.4通信电缆通信电缆是PLC用来与个人计算机（PC）实现通信的：主要用PC/PPI电缆（RS232-RS485）；也可用一个通讯处理器（CP）和多点接口（MPI）电缆，或者用一个MPI卡及随MPI卡提供的一根通讯电缆南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用4.1.5人机界面（HMI）人机界面主要指专用操作员界面，例如操作员面板（OP）、触摸屏（TP）、文本显示器等（TD），这些设备可以使用户通过友好的操作界面轻松地完成各种调试和控制的任务。操作员面板（如OP27、OP37）和触摸屏（如TP27、TP37）的基本功能是过程状态和过程控制的可视化。可以用Protool软件组态它们的显示与控制功能。文本显示器（如TD200）的基本功能是文本信息显示和实施操作。南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用4.2S7-200PLC的接口模块4.2.1数字量I/O模块（一）数字量输入模块1、数字量输入模块(1)外部接线图：直流输入模块（EM2218×24VDC）有8个数字量输入点分成2组。1M、2M分别是2组输入点内部电路的公共端，每组需用户提供一个24VDC电源南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用双向光耦(整流和隔离)RC滤波(消除掉输入信号的高频抖动)(2)直流输入电路南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用现场开关通/断状态，对应输入映像寄存器的1/0状态，即当现场开关闭合时，对应的输入映像寄存器为“1”状态，反之为“0”状态。当输入端的发光二极管（VL）点亮，即指示现场开关闭合。外部直流电源用于检测输入点的状态，其极性可以任意介入光耦是把发光器件（发光二极管）和光敏器件（光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电-光和光-电转换器件。2交流输入模块电压为AC110V（120V)或者220V(230V)用于油雾、粉尘等恶劣环境。(EM2218×AC120/230V)每个输入端占两个接线端每个电源独立，可不同相(1)外部接线图有8个分割式数字量输入端子，每个输入点都占用两个接线端子。它们各自使用一个独立的交流电源（用户提供）。这些交流电源可以不同相。（交流I/O都是分割式的）南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用（2）交流输入电路南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用交流输入模块的输入电路中，当现场开关闭合后，交流电源经C、R2\双向光电耦合器的发光二极管，使发光二极管发光，经光电耦合，光敏三极管接收光信号，并将该信号送至PLC内部电路，供CPU处理。双向发光二极管VL指示输入状态。南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用（二）数字量输出模块分为直流输出模块、交流输出模块、交直流输出模块三种（晶体管、晶闸管、继电器输出方式）数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散型（ON/OFF）负载。典型的负载包括：继电器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，输出电路把CPU运算处理的结果转换成能够驱动现场执行机构的各种大功率的开关信号。PLC输出端子是PLC向外部负载发出控制命令的窗口。1、直流输出模块为晶体管输出方式,用DC24V如EM2228路扩展。特点是:输出响应快，如场效应菅的频率可达20KHZ（1）外部接线图直流输出模块（EM2228×24VDC），有8个数字量输出点分成2组，1L+、2L+分别是两组输出点内部电路的公共端，每组需用户提供一个DC24V的电流南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用场效应管作为功率驱动的开关器件防止输出端过电压以保护场效应管（2）直流输出电路（晶体管输出方式）南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用直流输出模块是晶体管输出方式，或用场效应晶体管（MOSFET）驱动。当PLC进入输出刷新阶段时，通过数据总线把CPU的运算结果由输出映像寄存器集中传送给输出锁存器，输出锁存器的输出使发光耦合器的发光二极管工作，光敏晶体管受光导通后，使场效应晶体管饱和导通，相应的直流负载在外部电源激励下通电工作晶体管输出方式的特点是输出响应速度快。其工作频率可达20KHZ2、交流输出模块（晶闸管输出方式）（1）外部接线图（EM2228×AC120/230VAC）有8个分隔式数字量输出点，接线图中每个输出点占用两个接线端子，且它们各自都由用户提供一个独立的交流电源，这些交流电源可以不同相南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用ACSSR（固态继电器）作为功率放大的开关器件，也作光电隔离器件R2和C作高频滤波，压敏电阻作保护交流输出模块是（晶闸管）输出方式，其特点是输出启动电流大。当PLC有信号输出时，发光二极管导通，通过光耦使双向晶闸管导通，交流负载在外部交流电源的激励下得电。发光二极管VL点亮，指示输出有效。3交直流输出模块（继电器输出方式）外部电源可交流，也可直流（1）外部接线图交直流输出模块（EM2228×继电器）有8个输出点，分成两组，1L、2L是，每组输出点内部电路的公共端。每组需用户提供一个外部电源。输出特点：输出电流大，可带交直流负载。南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用1、接有阻容熄弧电路——消除继电器触点的火花；2、继电器触点的两端接有金属氧化膜压敏电阻——不使继电器触点两端断开时出现两端电压过高的现象，从而保护了该触点；3、电阻R1和发光二极管VL——输出状态显示电路；4、继电器输出方式。当PLC有信号输出时，输出接口电路使继电器线圈励磁继电器触点的闭合使负载回路接通。（2）继电器输出电路南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用类型晶体管型继电器型电源电压20.4V～28.8VDC85V～264VAC输出电压20.4V～28.8VDC5V～30VDC或5V～250VAC输出电流0.75A2A开关频率(脉冲串输出)20kHz(最大)几十Hz继电器开关延时10ms晶体管型和继电器型输出的主要区别3.数字量输入/输出模块S7-200配有数字量I/O模块（如EM223），其上既有数字量输入模块，又有数字量输出模块。南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用4.2.2模拟量I/O模块1.模拟量输入模块（A/D）（P102）作用：PLC只能接受数字量信号，模拟量信号是一种连续变化的物理量。为实现模拟量控制，必须对模拟量进行A/D转换，将模拟信转换成PLC所能接受的数字信号。应先将现场的信号用变送器变换成统一的标准信号,如4—20mA的直流电流或0-5V的直流电压信号,再送入到A/D模块转换成数字量。南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用组成：输入信号经滤波、放大和A/D转换得到数字量信号，由光耦进入PLC内部电路。对多通道的模拟量输入单元，通常设置多路转换开关进行通道的切换，且在输出端设置信号寄存器南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用（1）外部接线图南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用模块上共有12个端子，每三个点为一组共4组每组可作为一路模拟量的输入通道（电压信号或电流信号），电压信号用两个端子（A+、A-），电流信号用3个端子（RC,C+,C-），其中RC与C+端子短接。没用的输入通道应短接该模块需要直流24V供电（M,L+端）。可由CPU模块的传感器电源24VDC/400mA供电，也可由用户提供外部电源。右端分别是校准电位器和配置DIP设定开关南京理工大学紫金学院电气控制与PLC应用EM231模块电压输入范围：单极性有0~5V和0~10V；双极性有-2.5~+2.5和-5~+5V；电流输入范围：0~20mAA/D的最大转换时间为:250µS每个通道占用存储器AI区域2个字节。该模块模拟量的输入值为只读数据。EM231的输入信号经模数（A/D）转换后的数字量数据值是12位二进制数。南京理工大学紫金学院电气控制与PLC