第四章 PLC的系统配置

江苏大学电气信息工程学院2010.3•第四章可编程序控制器的系统配置江苏大学电气信息工程学院2010.3第一节S7-200PLC系统的基本构成•一、S7-200PLC系统的基本构成①②③④江苏大学电气信息工程学院2010.31.基本单元(S7-200CPU模块)●主机：*中央处理单元（CPU）*电源*数字量输入输出单元●基本单元可以构成一个独立的控制系统江苏大学电气信息工程学院2010.3输出端子与电源输入端子与电源工作方式开关状态指示灯存储卡通讯口扩展I/O接口江苏大学电气信息工程学院2010.3（主机与扩展模块）江苏大学电气信息工程学院2010.32.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···江苏大学电气信息工程学院2010.33．STEP7-Micro/WIN32编程软件基本功能：*创建*编辑*调试用户程序*组态系统┇江苏大学电气信息工程学院2010.34．通讯电缆实现PLC与个人计算机（PC）通讯*PC/PPI电缆（RS232—RS485）*MPI电缆电缆江苏大学电气信息工程学院2010.35．人机界面★专用操作员界面：*操作员面板*触摸屏*文本显示器···★使用户进行调整和控制江苏大学电气信息工程学院2010.3二、S7-200PLC主机简介•S7-200CPU22X系列产品：•CPU221模块•CPU222模块•CPU224模块•CPU226模块•CUP226XM模块•江苏大学电气信息工程学院2010.3CPU226模块•I/O总点数为40点（24/16点）•可带7个扩展模块•用户程序存储器容量为6.6K字•内置高速计数器•具有PID控制的功能•有2个高速脉冲输出端•2个RS-485通讯口•具有PPI、MPI和自由口通讯协议的通讯能力江苏大学电气信息工程学院2010.3CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图1L0.00.10.60.50.40.30.20.71.02L3L1.11.2N1.71.41.3L1AC1.51.61M0.00.10.60.50.40.30.20.71.01.11.21.41.32M1.51.62.32.22.12.01.72.42.52.62.7LM+24VDC120/240VAC江苏大学电气信息工程学院2010.3S7-200CPU模块的主要技术指标见表4-1。表4-1S7-200CPU主要技术指标CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM程序存储器2048字4096字8192字用户数据存储器1024字2560字5120字用户存储器类型EEPROM数据后备(超级电容)典型时间50小时190小时本机I/O6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出扩展模块数量/2个7个数字量I/O映象区大小256(128入/128出)模拟量I/O映象区大小无16入/16出32入/32出33MHz下布尔指令执行速度0.37μs/指令内部继电器256计数器/定时器256/256顺序控制继电器256内置高速计数器4个(20KHz)6个(20KHz)模拟量调节电位器12高速脉冲输出2(20KHz,DC)脉冲捕捉6个8个14个通讯中断1发送器/2接收器定时中断2(1ms~255ms)硬件输入中断4个输入点实时时钟有(时钟卡)有(内置)口令保护有通讯口数量1(RS-485)2(RS-485)江苏大学电气信息工程学院2010.3S7-200CPU模块的主要技术指标见表4-1。表4-1S7-200CPU主要技术指标CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM程序存储器2048字4096字8192字用户数据存储器1024字2560字5120字用户存储器类型EEPROM数据后备(超级电容)典型时间50小时190小时本机I/O6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出扩展模块数量/2个7个数字量I/O映象区大小256(128入/128出)模拟量I/O映象区大小无16入/16出32入/32出33MHz下布尔指令执行速度0.37μs/指令内部继电器256计数器/定时器256/256顺序控制继电器256内置高速计数器4个(20KHz)6个(20KHz)模拟量调节电位器12高速脉冲输出2(20KHz,DC)脉冲捕捉6个8个14个通讯中断1发送器/2接收器定时中断2(1ms~255ms)硬件输入中断4个输入点实时时钟有(时钟卡)有(内置)口令保护有通讯口数量1(RS-485)2(RS-485)S7-200CPU模块的主要技术指标见表4-1。表4-1S7-200CPU主要技术指标CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM程序存储器2048字4096字8192字用户数据存储器1024字2560字5120字用户存储器类型EEPROM数据后备(超级电容)典型时间50小时190小时本机I/O6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出扩展模块数量/2个7个数字量I/O映象区大小256(128入/128出)模拟量I/O映象区大小无16入/16出32入/32出33MHz下布尔指令执行速度0.37μs/指令内部继电器256计数器/定时器256/256顺序控制继电器256内置高速计数器4个(20KHz)6个(20KHz)模拟量调节电位器12高速脉冲输出2(20KHz,DC)脉冲捕捉6个8个14个通讯中断1发送器/2接收器定时中断2(1ms~255ms)硬件输入中断4个输入点实时时钟有(时钟卡)有(内置)口令保护有通讯口数量1(RS-485)2(RS-485)江苏大学电气信息工程学院2010.3第二节S7-200PLC的接口模块数字量模块模拟量模块智能模块扩展规模扩展功能如：PID调节模块、温度传感器模块、高速计数器模块等江苏大学电气信息工程学院2010.3一.数字量模块数字量输出模块数字量输入输出模块数字量输入模块数字量扩展模块江苏大学电气信息工程学院2010.3（一）数字量输入模块直流输入模块交流输入模块*每个输入点与一个且仅与一个输入电路相连*把现场开关信号变成CPU能接收的标准电信号数字量输入模块江苏大学电气信息工程学院2010.31.直流输入模块1）外部接线图：.2.3.6.71M.0.12M.4.5..++直流输入模块（EM2218×24VDC）8个数字量输入端子需提供一个24VDC电源江苏大学电气信息工程学院2010.32）直流输入电路：*I/O端子状态输入映象寄存器状态*直流电源检测输入点的状态内部电路INCOMR1R2光电耦合CSB124VDC-++-VLI3.01M江苏大学电气信息工程学院2010.32．交流输入模块1）外部接线图：ON0N4NNL1NL1.01N1N.12N2N.23N3N.3.45N5N.56N6N.67N7N.7分隔式独立电源不同相不同相EM2218×120V/230VAC江苏大学电气信息工程学院2010.32）交流输入电路SB1INR1内部电路CR2R3VLCOM光电耦合I端子—I映像区限幅高频去耦江苏大学电气信息工程学院2010.3(二)数字量输出模块每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连把CPU运算处理的结果转换成能够驱动现场执行机构的大功率开关信号直流输出模块（晶体管输出方式）交流输出模块（晶闸管输出方式）交直流输出模块（继电器输出方式）数字量输出模块江苏大学电气信息工程学院2010.31.直流输出模块1）外部接线图：.1M1L+.0.1.2.32M2L+.4.5.6.7++直流输出模块（EM2228×24VDC）每组需提供一DC24V的电流江苏大学电气信息工程学院2010.32）直流输出电路•O映像区—O端子内部电路负载DC24VCOMOUTQ2.01L+保护MOS管江苏大学电气信息工程学院2010.3直流输出方式的特点Ø晶体管Ø场效应管响应速度快江苏大学电气信息工程学院2010.32．交流输出模块1）外部接线图：NL1OLL1N.0.44-11OL4L1L1L.I2L2L.23L5L5L.56L6L.67L分隔式独立电源不同相不同相EM2228×120V/230VAC江苏大学电气信息工程学院2010.32）交流输出电路O映像区—O端子内部电路OUTCOMUCR2R1负载压敏电阻VL(ACSSR)高频滤波过电压保护江苏大学电气信息工程学院2010.3交流输出方式特点•晶闸管输出方式输出启动电流大江苏大学电气信息工程学院2010.33.交、直流输出模块（继电器输出方式）1）外部接线图：交直流输出模块（EM2228×继电器）M.3.7.2.6L(+)N(-).1L.0.1L+2L.4.5L(+)N(-)江苏大学电气信息工程学院2010.32）继电器输出电路O映像区—O端子KAR1LEDCCOMOUT负载内部电路R2U压敏电阻-+江苏大学电气信息工程学院2010.3输出电流大（可达2A～4A）可带交流、直流负载适应性强响应速度慢江苏大学电气信息工程学院2010.3(三)数字量输入输出模块•在一块模块上既有数字量输入点又有数字量输出点•使系统配置更加灵活•输入、输出电路类型的组合多种（表4－3）例如：现有CPU226：主机I/O24/16欲扩展至27/19缺3/3配I/O4/4EM223江苏大学电气信息工程学院2010.3二、模拟量模块（A/D）(一)模拟量输入模块（A/D）模拟量输入模块模拟量输出模块模拟量输入输出模块作用：进行模/数（A/D）转换，将模拟信号转换成PLC所能接受的数字信号模拟量模块江苏大学电气信息工程学院2010.3滤波内部电路A/D光电耦合•光电耦合器防止电磁干扰•多路转换开关进行通道的切换•输出端设置信号寄存器1.组成江苏大学电气信息工程学院2010.32.使用及特性•信号变送器•变换成统一的标准信号:*4-20mA直流电流信号*1-5V直流电压信号江苏大学电气信息工程学院2010.31）外部接线图EM2314个模拟量输入通道江苏大学电气信息工程学院2010.32）模拟量输入模块的特性●电压输入范围：•单极性0~10V，0~5V；•双极性±5V，±2.5V●电流输入范围：•0～20mA●模拟量到数字量的最大转换时间：250μsEM231具有4个模拟量输入通道每个通道占用存储器AI区域2个字节江苏大学电气信息工程学院2010.3※每个通道占用存储器AI区域2个字节※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※CPU中存放格式：MSBLSB15142100数据值12位000单极性数据MSBLSB153210数据值12位0000双极性数据符号位江苏大学电气信息工程学院2010.3①单极性数据格式（0~10V、0~5V）12位数据的最大值应为32760单极性数据格式的全量程范围设置为0~32000第15位为0，表示是正值数据MSBLSB15142100数据值12位000单极性数据MSBLSB153210数据值12位0000双极性数据差值江苏大学电气信息工程学院2010.3②双极性数据格式（±5V、±2.5V）全量程范围设置为－32000~+32000MSBLSB15142100数据值12位000单极性数据MSBLSB153210数据值12位0000双极性数据分辨率以A/D转换后的二进制数数字量的位数来表示（12/11位）江苏大学电气信息工程学院2010.3将实际的物理量转换成模拟量输入模块的输出值例：量程为0～10MPa的压力变送器的输出信号为DC4~20mA，模拟量输入模块将0～20mA转换为0～32000的数字量，求：当压力值为p时，经模拟量输入模块转换后得到的数值N？010MPa4mA20mA(6400)(32000)pNpN6400010640032000江苏大学电气信息工程学院2010.3(二)模拟量输出模块（D/A）作用：把PLC输出的数字量信号转换成相应的模拟量信号内部电路驱动信号光电耦合D/A江苏大学电气信息工程学院2010.31