PLC的硬件基礎(chǔ)知識(shí)3

第頁(yè)第1章的硬件詳細(xì)介紹目前市場(chǎng)上主要有德國(guó)西門子();日本三菱()、歐姆龍（）、富士電機(jī)（）、松下電工；法國(guó)施耐德（、）,韓國(guó)三星（）、、、日立等公司生產(chǎn)的，雖然廠商不一樣，但其的原理基本一致。1.1硬件結(jié)構(gòu)和電路主要由中央處理器（）、存儲(chǔ)器（、）、輸入輸出單元（）、電源、擴(kuò)展接口、外設(shè)接口以及外圍編程設(shè)備等幾大部分組成。其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1.1所示。外部設(shè)備外部設(shè)備輸出設(shè)備微處理器（）運(yùn)算器控制器輸

出

部

件輸

入

部

件系

統(tǒng)

存

儲(chǔ)

器用

戶

存

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器

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展

接

口通

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及

編

程

接

口編程設(shè)備計(jì)算機(jī)打印機(jī)等傳感器按鈕、開關(guān)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)電磁閥中間繼電器執(zhí)行器輸入設(shè)備擴(kuò)展設(shè)備擴(kuò)展單元通訊模塊功能模塊電源變換器～110220V市電基本單元圖1.1.1硬件結(jié)構(gòu)圖1.1.1中央處理器（）中央處理單元（）一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)芯片上。通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線及存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路連接。常用的微處理器通常有通用型微處理器（公司的8086、80186、奔騰等系列芯片）、單片機(jī)（公司的96系列單片機(jī)等）和位片式微處理器（2900系列微處理器）等三類。小型多采用單片機(jī)或?qū)Ｓ?，中型大多采?6/32位微處理器或單片機(jī)，大型和超大型大多采用高速位片式處理器，具有高速處理能力。的主要功能：1)從存儲(chǔ)器中讀取指令2)執(zhí)行指令3)順序取指令4)處理中斷、數(shù)據(jù)傳送、邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算等1.1.2存儲(chǔ)器（、）的存儲(chǔ)器（內(nèi)部存儲(chǔ)器）包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放由廠家編寫的系統(tǒng)程序（機(jī)械源代碼、程序等），系統(tǒng)存儲(chǔ)器一般是存儲(chǔ)器，用戶一般不能更改。用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)兩部分，用戶存儲(chǔ)器一般是、或存儲(chǔ)器。用戶程序存儲(chǔ)區(qū)用來(lái)存放用戶用編程軟件編寫的程序，用戶根據(jù)具體的情況可以更改；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)用來(lái)存放用戶程序中所使用器件的狀態(tài)、數(shù)值和數(shù)據(jù)等中間運(yùn)算結(jié)果。的存儲(chǔ)器由隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、可擦寫存儲(chǔ)器3大部分構(gòu)成。用于存放系統(tǒng)程序，用戶不可以改變，其數(shù)據(jù)斷電后不會(huì)消失，在生產(chǎn)過(guò)程中就已經(jīng)將程序固化在其程序中。用于存儲(chǔ)用戶程序和中間運(yùn)算數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)斷電后消失，在關(guān)斷的外部電源后，可以用鋰電池保存中的用戶程序和某些數(shù)據(jù)（目前已經(jīng)采用更先進(jìn)的技術(shù)保存其數(shù)據(jù)）。皆有的非易失性和的隨機(jī)存取的優(yōu)點(diǎn)，用于存放需要長(zhǎng)期保存的重要數(shù)據(jù)。其主要功能：1)存放模塊化應(yīng)用功能子程序；2)存放命令解釋程序；3)存放功能子程序的調(diào)用管理程序；4)存放存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)。1.1.3輸入輸出單元（）單元實(shí)際上是電路，的模塊單元和擴(kuò)展模塊的單元，一般小型（西門子S7-200、三菱F2N系列）的模塊口大多數(shù)只有開關(guān)量口；擴(kuò)展模塊的單元有開關(guān)量、模擬量、熱電偶等。內(nèi)部輸入電路將外部電路(開關(guān)量信號(hào)——從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等輸入.模擬量信號(hào)——由電位器、熱電偶、測(cè)速電機(jī)和各種變送器等輸入),通過(guò)光耦合電路送至內(nèi)部電路。輸入單元的作用是接收和采集輸入信號(hào)，輸出單元的作用是控制輸出設(shè)備，執(zhí)行裝置。1.輸入接口電路為了防止由于觸點(diǎn)抖動(dòng)或干擾脈沖引起錯(cuò)誤的輸入信號(hào)，因此輸入接口電路必須有很強(qiáng)的抗干擾能力。其抗干擾的方法有：利用光耦合器提高抗干擾能力和利用濾波電路提高抗干擾能力。輸入接口電路圖1.1.2所示.圖1.1.2直流高電平有效輸入接口電路根據(jù)輸入電路的電壓類型和電路形式的不同，可以分為干結(jié)式、直流輸入式和交流輸入式;按電平的有效形式可分為高電平有效型和低電平有效型，上圖是直流輸入式高電平有效型接口電路。一般直流數(shù)字量輸入端口電壓定額一般接24V(西門子S7-200、三菱F2N系列,但三菱F2N系列由于輸入接口電路已經(jīng)帶有24電源，因此不再接入電源)。2.輸出接口電路根據(jù)的輸出電路結(jié)構(gòu)的不同可將輸出接口電路分為：小型繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型3種。小型繼電器輸出電路型允許負(fù)載一般是25050V以下，負(fù)載電流可達(dá)2A，容量可達(dá)80～100（電壓×電流），因此，的輸出一般不宜直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載（一般通過(guò)一個(gè)小負(fù)載來(lái)驅(qū)動(dòng)大負(fù)載，如的輸出可以接一個(gè)電流比較小的中間繼電器，再由中間繼電器觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)大負(fù)載，如接觸器線圈等）。

繼電器輸出電路的繼電器觸點(diǎn)的使用壽命也有限制（一般數(shù)十萬(wàn)次左右，根據(jù)負(fù)載而定，如連接感性負(fù)載時(shí)的壽命要小于阻性負(fù)載）。此外，繼電器輸出的響應(yīng)時(shí)間也比較慢（10）左右，因此，在要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合不適合使用此種類型的電路輸出。繼電器輸出型電路見(jiàn)下圖1.1.3所示。圖1.1.3小型繼電器輸出型電路晶體管輸出型電路相比于繼電器輸出響應(yīng)快（一般在0.2以下），適用于要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合；由于晶體管是無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)，因此比繼電器型輸出電路的壽命長(zhǎng)。

晶體管輸出型電路的電源只能是直接電源，這是其應(yīng)用局限的一方面。另外，晶體管輸出驅(qū)動(dòng)能力要小于繼電器輸出，允許負(fù)載電壓一般為5V～30V，允許負(fù)載電流為0.2A～0.5A。晶體管輸出型電路的主要有兩種：和型集電極開路輸出。晶體管型輸出電路見(jiàn)下圖1.1.4所示。圖1.1.4晶體管輸出形式電路

雙向晶閘管輸出型的驅(qū)動(dòng)能力要比繼電器輸出型的要小，允許負(fù)載電壓一般為85～242V；單點(diǎn)輸出電流為0.2A～0.5A，當(dāng)多點(diǎn)共用公共端時(shí)，每點(diǎn)的輸出電流應(yīng)減小（如單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)能力為0.3A的雙向晶閘管輸出，在4點(diǎn)共用公共端時(shí)，最大允許輸出為0.84點(diǎn)）。晶閘管輸出型電路見(jiàn)圖1.1.5所示。圖1.1.5晶閘管輸出型電路注意：

為了保護(hù)晶閘管，通常在內(nèi)部電路晶閘管的兩端并接阻容吸收元件（一般為0.01522Ω左右）和壓敏電阻，因此在晶閘管關(guān)斷時(shí)，的輸出仍然有1～2的開路漏電流，這就可能導(dǎo)致一些小型繼電器在輸出時(shí)無(wú)法關(guān)斷的情況。1.1.4擴(kuò)展接口當(dāng)?shù)幕締卧妮斎?輸出點(diǎn)數(shù)不夠使用和不能滿足使用條件時(shí)，用擴(kuò)展接口接連接擴(kuò)展模塊，以滿足輸入/輸出點(diǎn)數(shù)和使用條件。1.1.5電源

電源單元是由電源電路構(gòu)成，電源單元的作用是把外部電源（220V的交流電源）轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。使用220V交流電源或24V直流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供5V、±12V和±24V等直流電源，使能正常工作。通常還可以為外部電路和電子傳感器提供24V的直流電壓，但使用時(shí)要注意其自帶電源的容量。1.1.6其他部件和外設(shè)接口通信接口用于及機(jī)等通信設(shè)備相連。外設(shè)接口電路用于連接手持編程器或其他圖形編程器、文本顯示器，并能通過(guò)外設(shè)接口組成的控制網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)電纜或使用卡通過(guò)485接口及計(jì)算機(jī)連接，可以實(shí)現(xiàn)編程、監(jiān)控、連網(wǎng)等功能。1.2的工作原理在本質(zhì)上是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，其工作原理及普通計(jì)算機(jī)類似，具有許多相似特點(diǎn)，但其工作方式卻及微機(jī)有較大的不同，具有一定的特殊性。的工作方式是周期循環(huán)掃描，其工作過(guò)程是：輸入處理階段（輸入采樣）程序執(zhí)行階段（程序掃描）輸出處理階段（輸出刷新）。其程序執(zhí)行原理如圖1.2.1所示圖1.2.1其程序執(zhí)行原理執(zhí)行完上圖中所示的所有過(guò)程，稱為一個(gè)掃描周期，完成一個(gè)周期后，又重新執(zhí)行上述過(guò)程，掃描周而復(fù)始地進(jìn)行。其工作的流程圖見(jiàn)圖1.2.2所示，其掃描過(guò)程圖見(jiàn)圖1.2.3所示。圖1.2.2工作的流程圖圖1.2.3掃描工作過(guò)程圖1.3實(shí)際使用時(shí)的選型原則和注意事項(xiàng)在實(shí)際運(yùn)用中應(yīng)根據(jù)受控對(duì)象的性能、特點(diǎn)和控制系統(tǒng)的要求，選擇質(zhì)量、性價(jià)比較高品牌，能滿足系統(tǒng)性能要求的。其選用時(shí)主要考慮一下幾點(diǎn)：1.輸入點(diǎn)數(shù)、輸出點(diǎn)數(shù)，輸入量的形式，輸出驅(qū)動(dòng)負(fù)載的特點(diǎn)。輸入量有數(shù)字量和模擬量?jī)煞N，一般小型（西門子S7-200、三菱F2N系列）的模塊口大多數(shù)只有開關(guān)量口；擴(kuò)展模塊的單元有開關(guān)量、模擬量、熱電偶等。當(dāng)?shù)哪K的口點(diǎn)數(shù)不夠或不能滿足性能要求時(shí)，需要增加擴(kuò)展模塊來(lái)滿足系統(tǒng)的要求。輸出有繼電器輸出型、晶體管輸出型、晶閘管輸出型三種。繼電器輸出型允許負(fù)載一般是25050V以下，負(fù)載電流可達(dá)2A。晶體管輸出型相比于繼電器輸出型響應(yīng)快（一般在0.2以下），適用于要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合；比繼電器輸出型的壽命長(zhǎng)，允許負(fù)載電壓一般為5V～30V，允許負(fù)載電流為0.2A～0.5A。

雙向晶閘管輸出型允許負(fù)載電壓一般為85～242V；單點(diǎn)輸出電流為0.2A～0.5A，當(dāng)多點(diǎn)共用公共端時(shí)，每點(diǎn)的輸出電流應(yīng)減?。ㄈ鐔吸c(diǎn)驅(qū)動(dòng)能力為0.3A的雙向晶閘管輸出，在4點(diǎn)共用公共端時(shí)，最大允許輸出為0.84點(diǎn)）。2.存儲(chǔ)器容量的大小程序容量應(yīng)小于存儲(chǔ)器容量。存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量應(yīng)小于存儲(chǔ)器容量。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。

存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。3的控制功能要滿足控制系統(tǒng)的要求的運(yùn)算功能、控制功能、指令系統(tǒng)、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性應(yīng)滿足系統(tǒng)的要求。

一般在工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑?/p>

場(chǎng)合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的ＰＬＣ；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的ＰＬＣ。

對(duì)于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量

控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無(wú)須考慮，因此，選用帶Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換、Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求。而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中

（如要實(shí)現(xiàn)ＰＩＤ運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來(lái)選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全ＰＬＣ的分布式控制系

統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。

4的模塊自帶電源（5V、24V）的容量不能過(guò)載，的模塊能連接擴(kuò)展模塊的數(shù)量，其能否滿足系統(tǒng)的要求。當(dāng)有擴(kuò)展模塊時(shí)模塊通過(guò)總線為其提供5V電源，所有擴(kuò)展模塊的5V電源消耗之和不能超過(guò)該提供的電源額定，若不夠用不能外接5V電源。每個(gè)模塊都有一個(gè)24V傳感器電源，它為本機(jī)輸入點(diǎn)、擴(kuò)展模塊輸入點(diǎn)和擴(kuò)展模塊繼電器線圈提供24V。如果電源要求超出了模塊的電源定額，你可以增加一個(gè)外部24V電源來(lái)提供給擴(kuò)展模塊。5的模塊前面板上用兩個(gè)發(fā)光二級(jí)管顯示當(dāng)前工作狀態(tài)，處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，綠色指示燈點(diǎn)亮；處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，紅色指示燈點(diǎn)亮；在標(biāo)有的指示燈點(diǎn)亮?xí)r表示系統(tǒng)出現(xiàn)故障，停止工作。當(dāng)輸入端口指示燈點(diǎn)亮?xí)r，表示輸入端有信號(hào)輸；當(dāng)?shù)哪K和擴(kuò)展模塊的電源指示燈點(diǎn)亮?xí)r，表示其工作電源已接通；當(dāng)輸出端口指示燈點(diǎn)亮?xí)r，表示輸出端有有輸出。6檢查出異常時(shí)，面板上的及異常繼電器會(huì)接通，在特殊結(jié)存器中會(huì)存入出錯(cuò)代碼；當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，被強(qiáng)制為方式，所有的掃描便停止。7.清楚的了解的分類有助于合理的選擇的型號(hào)。按控制規(guī)?？梢苑譃榇笮蜋C(jī)、中型機(jī)和小型機(jī)；按控制性能可以分為高檔機(jī)、中檔機(jī)和低檔機(jī)；按結(jié)構(gòu)可分為整體式、組合式和疊裝式。小型機(jī):小型機(jī)的控制點(diǎn)一般在256點(diǎn)之內(nèi),適合于單機(jī)控制或小型系統(tǒng)的控制。西門子小型機(jī)有S7-200：處理速度0.8~1.2；存貯器2k；數(shù)字量248點(diǎn)；模擬量35路。中型機(jī):中型機(jī)的控制點(diǎn)一般不大于2048點(diǎn),可用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接控制，還可以對(duì)多個(gè)下一級(jí)的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控，它適合中型或大型控制系統(tǒng)的控制。西門子中型機(jī)有S7-300：處理速度0.8~1.2；存貯器2k；數(shù)字量1024點(diǎn)；模擬量128路；網(wǎng)絡(luò)；工業(yè)以太網(wǎng)；。大型機(jī)：大型機(jī)的控制點(diǎn)一般大于2048點(diǎn),不僅能完成較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。它不僅可用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接控制，還可以對(duì)多個(gè)下一級(jí)的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控。西門子大型機(jī)有S7-400：處理速度0.3/1k字；存貯器512k；點(diǎn)12672。低檔機(jī)：這類可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運(yùn)算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。比如，德國(guó)公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類。中檔機(jī)：這類可編程序控制器，具有較強(qiáng)的控制功能和較強(qiáng)的運(yùn)算能力。它不僅能完成一般的邏輯運(yùn)算，也能完成比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和運(yùn)算。工作速度比較快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。比如，德國(guó)公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。高檔機(jī)：這類可編程序控制器，具有強(qiáng)大的控制功能和強(qiáng)大的運(yùn)算能力。它不僅能完成邏輯運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)算和運(yùn)算，還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多，輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務(wù)。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。比如，德國(guó)公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類。整體式：把電源、、存儲(chǔ)器、系統(tǒng)都集成在一個(gè)單元內(nèi)，該單元叫做作基本單元。一個(gè)基本單元就是一臺(tái)完整的?？刂泣c(diǎn)數(shù)不符合需要時(shí)，可再接擴(kuò)展單元。整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。組合式：把系統(tǒng)的各個(gè)組成部分按功能分成若干個(gè)模塊，如模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。其中各模塊功能比較單一，模塊的種類卻日趨豐富。比如，一些可編程序控制器，除了－些基本的模塊外，還有一些特殊功能模塊，像溫度檢測(cè)模塊、位置檢測(cè)模塊、控制模塊、通訊模塊等等。組合式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是、輸入、輸出均為獨(dú)立的模塊。模塊尺寸統(tǒng)一、安裝整齊、點(diǎn)選型自由、安裝調(diào)試、擴(kuò)展、維修方便。疊裝式：疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的點(diǎn)搭配靈話、安裝整齊的優(yōu)點(diǎn)于一身。它也是由各個(gè)單元的組合構(gòu)成。其特點(diǎn)是自成獨(dú)立的基本單元（由和一定的點(diǎn)組成），其它模塊為擴(kuò)展單元。在安裝時(shí)不用基板，僅用電纜進(jìn)行單元間的聯(lián)接，各個(gè)單元可以一個(gè)個(gè)地疊裝。使系統(tǒng)達(dá)到配置靈活、體積小巧。8.在實(shí)際選用時(shí)，一定要注意的市場(chǎng)狀況。目前的適用范圍廣和發(fā)展速度快，的生產(chǎn)廠家很可能在很短的時(shí)間內(nèi)研發(fā)出新的取代原有的。9.三極管類型傳感器或編碼器及連接時(shí)，要注意選擇輸入形式是型還是型，國(guó)內(nèi)廠家多采用這樣的描述，而三菱則是稱之為源型輸入及漏型輸入。10的基本模塊或擴(kuò)展模塊的“.”，表示空端子。注意不能對(duì)空端子進(jìn)行外部接線。11電路的常見(jiàn)問(wèn)題的控制系統(tǒng)中的輸入設(shè)備,常見(jiàn)的有按鈕、行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、接近開關(guān)、霍爾開關(guān)、撥碼開關(guān)、各種傳感器等；輸出負(fù)載有繼電器、指示燈、電磁閥等。正確地連接輸入／輸出電路,是保證安全可靠工作的前提。1）用三極管等有源元件作為無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)的輸出設(shè)備，及輸入單元連接是，由于三極管自身有漏電流存在，或者電路不能保證三極管可靠截止而處于放大狀態(tài)，使得即使在戒截止時(shí)，乃會(huì)有一個(gè)小的漏電流流過(guò)，當(dāng)該電流的值大于1.3時(shí)，就可能引起輸入電路發(fā)生誤動(dòng)作。解決辦法：在輸入端并聯(lián)一個(gè)旁路電阻分流，使得流入電流小于1.3。2）在使用時(shí)，應(yīng)注意在輸出回路串聯(lián)熔斷器，避免負(fù)載電流過(guò)大，損壞的輸出電路。3）由于晶體管、晶閘管型輸出端子漏電流和殘壓的存在，當(dāng)驅(qū)動(dòng)不同類型的負(fù)載時(shí)，應(yīng)考慮電平匹配和誤動(dòng)作等問(wèn)題。輸出觸點(diǎn)接感性負(fù)載斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的反向電動(dòng)勢(shì)，對(duì)輸出電路產(chǎn)生沖擊；因此，對(duì)于大電感負(fù)載或頻繁管關(guān)斷的感性負(fù)載應(yīng)使用外部抑制電路，一般采用阻容吸收電路或二極管吸收電路（對(duì)直流電路，應(yīng)并接續(xù)流二極管，對(duì)交流電路，應(yīng)并接并接阻容電路）。阻容電路中電阻可取51～120Ω，電容可以取0.1～0.47μF。電容的額定電壓應(yīng)大于電源的峰值電壓，續(xù)流二極管可以選1A的管子，其額定電壓應(yīng)大于電源電壓的3倍其示意圖見(jiàn)圖1.3.1所示。（a）（b）圖1.3.1輸入輸出口的保護(hù)(a)直流輸入輸出點(diǎn)的保護(hù)(b)交流輸入輸出點(diǎn)的保護(hù)R－51～120Ω；C－0.1～0.47μF第二章西門子的硬件詳細(xì)介紹西門子公司的產(chǎn)品有S7和!兩大系列。!邏輯模塊可以完美地適用于小型自動(dòng)化工程，并可通過(guò)取代大量的時(shí)間開關(guān)和繼電器、計(jì)數(shù)器和保護(hù)繼電器使得自動(dòng)化系統(tǒng)的建立變得簡(jiǎn)單。S7系列是傳統(tǒng)意義的產(chǎn)品,其包括S7-200、S7-200、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400。S7—200是小型低檔（）,其設(shè)計(jì)更加小巧、指令執(zhí)行更加快速、功能性更加提高，新一代的S7—200、S7-200、S7-1200產(chǎn)品可以替代以前的產(chǎn)品。S7-300是模塊化中型中檔系統(tǒng)，最多可以擴(kuò)展32個(gè)模塊,能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng),及S7-200比較，S7-300采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算。S7-300設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序；具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300具有多種不同的通信接口，并通過(guò)多種通信處理器來(lái)連接總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來(lái)連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（）集成在中，用于同時(shí)連接編程器、機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他S777等。S7-400是大型高檔，最多可以擴(kuò)展300個(gè)模塊,能滿足性能要求高的應(yīng)用。S7-400采用模塊化無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級(jí)別（功能逐步升級(jí)）的，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級(jí)和充分滿足需要。S7-300/400可以組成（多點(diǎn)接口）、網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)以太網(wǎng)等。其特點(diǎn)有如下：可以用C、或這類高級(jí)語(yǔ)言來(lái)對(duì)M7-300/400編程,由S7-300、（人機(jī)接口）操作面板、、通信和過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)組成，面向用戶配置/編程、數(shù)據(jù)管理及通信集成在一起，具有很高的性價(jià)比基于2000操作系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)的接口（、），提供軟件或插槽。既能獨(dú)立運(yùn)行，也可連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)集散自動(dòng)化系統(tǒng)的復(fù)雜控制功能，應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋所有及自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域。2.1S7-200小型的硬件詳細(xì)介紹2.1.1S7-200小型的模塊詳細(xì)介紹S7-200小型的模塊有221、222、224、224、224、226，分別有和(繼電器)兩種。繼電器輸出的工作電源是85~264V(47~63),輸出觸點(diǎn)能接5~2505~30負(fù)載；晶體管輸出型的工作電源是24V，輸出觸點(diǎn)只能接直流額定電壓24負(fù)載。其訂貨號(hào)和主要規(guī)范見(jiàn)表2.1.1，其模塊的主要性能參數(shù)見(jiàn)表2.1.2，其模塊的其他性能參數(shù)見(jiàn)表2.1.3。本系列有6種基本型號(hào)的，在設(shè)計(jì)上具有如下特點(diǎn)和功能：1）集成的24V負(fù)載電源。2）不同的設(shè)備類型的數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)。3）模擬量輸入/輸出點(diǎn)。4)中斷輸入。5）高速計(jì)數(shù)器。6)可方便地用數(shù)字量和模擬量等擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。7)模擬電位器。8)脈沖輸出實(shí)時(shí)時(shí)鐘。9）存儲(chǔ)器模塊10）電池模塊。S7-200系列的內(nèi)部集成的接口提供了強(qiáng)大的通信功能。接口物理特性為485，可在三種方式下工作：1）方式：專為S7-200系列開發(fā)的一個(gè)通信協(xié)議。2）方式：S7-200可以通過(guò)內(nèi)置接口連接到網(wǎng)絡(luò)上，波特率為19.2187.5。3)自由通信口方式。表2.1.1西門子S7-200小型的模塊的訂貨號(hào)詳細(xì)表和主要規(guī)范型號(hào)221222224226226用戶存數(shù)據(jù)儲(chǔ)器類型程序存儲(chǔ)器：可在運(yùn)行模式下編輯不可在運(yùn)行模式下編輯44448/128/1212/1612/1616/2416/24用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)2281010數(shù)據(jù)后備(超級(jí)電容)典型值（小時(shí)）5050100100100主機(jī)數(shù)字量點(diǎn)數(shù)主機(jī)模擬量點(diǎn)數(shù)6/4無(wú)8/6無(wú)14/10無(wú)14/102/124/16無(wú)可擴(kuò)展模塊無(wú)277724V自帶電源最大電流/電源限制()180/600180/600280/600280/600400/約1500擴(kuò)展接口的5V電源的輸出電流（）0最大340最大660最大660最大1000最大模擬量輸入/輸出無(wú)16/832/2832/2832/28繼電器輸出型輸入電流/負(fù)載電流244最大2A晶體管輸出型輸入電流/負(fù)載電流244240.75A沖擊電流繼電器輸出型(264)時(shí)，20A,晶體管輸出型(28.8)時(shí)10A隔離（現(xiàn)場(chǎng)及邏輯）繼電器輸出型不隔離,晶體管輸出型1500保持時(shí)間（掉電）繼電器輸出型10,24,晶體管輸出型20/80120/240保險(xiǎn)（不可替換）繼電器輸出型3A,250V慢速熔斷,晶體管輸出型2A,250V慢速熔斷浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算有映象區(qū)數(shù)字量映象區(qū)256（128入/128出）布爾指令執(zhí)行速度0.22指令型號(hào)221222224226226內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器單相雙相()計(jì)數(shù)器4路302路204路302路206路304路204路302路2003路201路1006路304路20脈沖輸出（脈寬或調(diào)頻）2路202路202路202路1002路100模擬量調(diào)節(jié)電位器1個(gè)8位1個(gè)8位2個(gè)8位2個(gè)8位2個(gè)8位實(shí)時(shí)時(shí)鐘有（時(shí)鐘卡）有（時(shí)鐘卡）有（內(nèi)置）有（內(nèi)置）有（內(nèi)置）通信接口1個(gè)4851個(gè)4852個(gè)4852個(gè)4852個(gè)485個(gè)各組輸入點(diǎn)數(shù)4,24，48,613,1113,11各組輸出點(diǎn)數(shù)4（電源）1,3（電源）6（電源）3,3（電源）5,5（電源）4，3,3（電源）8，8（電源）4，5，7,（電源）8，8（電源）4，5，7,（電源）注意：西門子S7-200小型詳細(xì)介紹和詳細(xì)參數(shù)，請(qǐng)參考《西門子S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》和手冊(cè)的技術(shù)規(guī)范。表2.1.2西門子S7-200小型的模塊主要性能參數(shù)表2.1.3西門子S7-200小型的模塊的其他性能參數(shù)2.1.2西門子S7-200小型擴(kuò)展模塊詳細(xì)介紹S7-200系列擴(kuò)展模塊有數(shù)字量模塊、模擬量模塊、智能模塊。數(shù)字量擴(kuò)展模塊總共可以提供輸入數(shù)字量模塊、輸出數(shù)字量模塊和混合數(shù)字量模塊3大類，并且輸入模塊有120/230V和24V共2種,輸出模塊有120/230V、24V和繼電器三種，共16種數(shù)字量輸入/輸出擴(kuò)展模塊。模擬量擴(kuò)展模塊總共可以提供輸入模擬量模塊、輸出模擬量模塊和混合模擬量模塊3大類，并且輸入模塊有4/8點(diǎn)輸入、4熱電偶輸入和2熱電阻輸入3種。智能模塊有定位、以太網(wǎng)、調(diào)制解調(diào)器、互聯(lián)網(wǎng)和共5種。其他模塊主要有模塊。西門子S7-200小型擴(kuò)展模塊詳細(xì)型號(hào)和類型見(jiàn)表2.1.4。其擴(kuò)展模塊的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2.1.5，其擴(kuò)展模塊的其他技術(shù)參數(shù)請(qǐng)參考《西門子S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》和手冊(cè)的技術(shù)規(guī)范。模塊類別輸入型（型號(hào)）輸出型（型號(hào)）混合型-輸入/輸出（型號(hào)）數(shù)字量模塊2218/16x242218x120/2302224x245A2228x240.75A2224x繼電器-10A2228x繼電器-0.75A2228x120/2302234/8/16/32x24240.75A2234/8/16/32x24繼電器-2A模塊類別輸入型（型號(hào)）輸出型（型號(hào)）混合型-輸入/輸出（型號(hào)）模擬量模塊2314/8輸入231熱電阻2/4輸入231熱電偶4/8輸入2322/4輸出2354輸入/1輸出智能模塊253位控模塊、稱重模塊、(243-1)以太網(wǎng)、241調(diào)制解調(diào)器、(243-1）因特網(wǎng)、227、（243-2）表2.1.4西門子S7-200小型擴(kuò)展模塊詳細(xì)型號(hào)和類別數(shù)字量擴(kuò)展模塊型號(hào)模塊工作電源需求（5V）輸入/輸出電路電源需求（24V）輸入輸出技術(shù)要求2218x2430接通：4輸入詳見(jiàn)西門子S7-200系統(tǒng)手冊(cè)的技術(shù)規(guī)范。2218x120/2303022116x2470接通：4輸入2224x245A40接通：4輸入2224x繼電器-10A30接通：20輸出2228x2450接通：4輸入2228x繼電器40接通：9輸出2228x120/230110223244入/4出40接通：4輸入223244入/4繼電器40接通：4輸入接通：9輸出223248入/8出80接通：4輸入223248入/8繼電器80接通：4輸入接通：9輸出2232416入/16出160接通：4輸入2232416入/16繼電器150接通：4輸入接通：9輸出2232432入/32出240接通：4輸入2232432入/32繼電器204接通：4輸入接通：9輸出模擬量擴(kuò)展模塊型號(hào)模塊工作電源需求（5V）輸入/輸出電路電源需求（24V）輸入輸出技術(shù)要求2314輸入2060詳見(jiàn)西門子S7-200系統(tǒng)手冊(cè)的技術(shù)規(guī)范。2318輸入2060231熱電阻2輸入8760231熱電阻4輸入8760231熱電偶4輸入8760231熱電偶8輸入87602322輸出2070（兩輸出都是20）2354輸入/1輸出3060（兩輸出都是20）智能模塊型號(hào)模塊工作電源需求（5V）輸入/輸出電路電源需求（24V）輸入輸出技術(shù)要求253位控模塊190不同的參數(shù)不同詳見(jiàn)西門子S7-200系統(tǒng)手冊(cè)的技術(shù)規(guī)范。(243-1)以太網(wǎng)5560241調(diào)制解調(diào)器8070(243-1）因特網(wǎng)5560227150不同的參數(shù)不同（243-2）接口220100表2.1.5西門子S7-200小型擴(kuò)展模塊的主要技術(shù)參數(shù)2.1.3西門子S7-200小型的電源需求及計(jì)算S7-200小型的模塊提供5V和24V電源：當(dāng)有擴(kuò)展模塊時(shí)通過(guò)總線為其提供5V電源，所有擴(kuò)展模塊的5V電源消耗之和不能超過(guò)該提供的電源額定，不夠用不能外接5V電源。每個(gè)都有一個(gè)24V傳感器電源，它可以為本機(jī)輸入點(diǎn)和擴(kuò)展模塊輸入點(diǎn)及擴(kuò)展模塊繼電器線圈提供24V電源。如果電源要求超出了模塊的電源定額，需要增加一個(gè)外部24V電源來(lái)提供給擴(kuò)展模塊。上的通訊口，可以連接電纜和200并為它們供電，此電源消耗已經(jīng)不必再納入計(jì)算。所謂電源計(jì)算，就是用所能提供的電源容量，減去各模塊所需要的電源消耗量。但要注意：如果輸入/輸出點(diǎn)使用外接24V電源，則不必納入計(jì)算。277模塊本身不需要24V電源，這個(gè)電源是專供通訊端口用的，24V電源需求取決于通訊端口上的負(fù)載大小。電源計(jì)算的例子參見(jiàn)下表2.1.6。表2.1.6電源計(jì)算的例子2.1.4實(shí)際使用西門子S7-200小型的硬件注意事項(xiàng)和接線圖控制系統(tǒng)中的輸入元件,常見(jiàn)的有按鈕、行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、接近開關(guān)、霍爾開關(guān)、撥碼開關(guān)、各種傳感器等；輸出負(fù)載有繼電器、指示燈、電磁閥等。正確地連接輸入、輸出電路是保證安全可靠工作的前提。在實(shí)際使用西門子S7-200小型硬件應(yīng)注意以下幾方面：西門子S7-200小型的模塊有221、222、224、224、226、226，分別有和(繼電器)兩種。221、222、224、226模塊只有數(shù)字量口224和226有數(shù)字量1410和模擬量21。擴(kuò)展模塊有數(shù)字量模塊、模擬量模塊、智能模塊。西門子S7