PLC的硬件與工作原理PPT課件

1、2021/3/91第二章 PLC的硬件與工作原理 2.1 PLC的硬件2.1.1 PLC的物理結(jié)構(gòu)及分類按硬件結(jié)構(gòu)按I/O點(diǎn)數(shù)分整體式PLC模塊式PLC超小型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)64點(diǎn)以內(nèi)小型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在65-128點(diǎn)中型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在129-512點(diǎn)大型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在513-896點(diǎn)超大型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)在896點(diǎn)以上2021/3/921整體式PLC又叫一體化PLC，它的CPU模塊和I/O模塊、電源模塊等裝在一個(gè)箱體內(nèi)，結(jié)構(gòu)非常緊湊，它的體積小，價(jià)格低，主要用于小型或微型PLC。整體式PLC又分為基本單元和擴(kuò)展單元兩種?；締卧核蠧PU模塊和I/O模塊、電源模塊，是一

2、臺(tái)完整的PLC，可以單獨(dú)使用。擴(kuò)展單元：內(nèi)部只有I/O模塊和電源，主要用于擴(kuò)展基本單元上的I/O點(diǎn)數(shù)，不能單獨(dú)使用。 基本單元和擴(kuò)展單元之間用扁平電纜連接。 2021/3/93整體式PLC提供多種不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元供用戶選用。 2021/3/94擴(kuò)展單元的使用 基本單元和擴(kuò)展單元之間用扁平電纜連接。 有的PLC有全輸入型和全輸出型的擴(kuò)展單元。選用不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元，可以組成不同I/O點(diǎn)數(shù)的PLC控制系統(tǒng)，滿足用戶不同要求。2021/3/952模塊式PLC 由框架和模塊用搭積木的方式組成系統(tǒng)，模塊插在模塊插座上，后者焊在框架的總線連接板上，主要用于大中型PLC和部

3、分小型PLC。 CPU模塊、開關(guān)量I/O模塊、電源模塊、模擬量I/O模塊和其它特殊的功能模塊等在結(jié)構(gòu)上相互獨(dú)立，用戶可根據(jù)具體的應(yīng)用要求，選用合適的模塊，安裝在固定的機(jī)架上或?qū)к壣?，?gòu)成一個(gè)完整的PLC控制系統(tǒng)。 PLC廠家備有不同槽數(shù)的框架供用戶選用，如果一個(gè)框架容納不下所選用的模塊，可以增設(shè)一個(gè)或數(shù)個(gè)擴(kuò)展框架，各框架之間用I/O擴(kuò)展電纜連接。 不同檔次的CPU模塊、品種繁多的I/O模塊和特殊功能模塊，對(duì)硬件配置的選擇余地較大，維修時(shí)更換模塊也很方便。 2021/3/96模塊式PLC結(jié)構(gòu)實(shí)圖 2021/3/97按I/O點(diǎn)數(shù)分類（一）超小型PLCI/O點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)，內(nèi)存容量在256Byt-1

4、KB小型PLCI/O點(diǎn)數(shù)在65-128點(diǎn)，內(nèi)存容量在1-3.6KB。小型及超小型PLC在結(jié)構(gòu)上一般是一體化整體式的，主要用于中等容量的開關(guān)量控制，具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制、通訊等功能。中型PLCI/O點(diǎn)數(shù)在129-512點(diǎn)，內(nèi)存容量在3.6-13KB除具有超小型和小型PLC的功能外，還增加了數(shù)據(jù)處理能力，適用于小規(guī)模的綜合控制系統(tǒng)。2021/3/98按I/O點(diǎn)數(shù)分類（二） 大型PLCI/O點(diǎn)數(shù)在513-896點(diǎn)，內(nèi)存在13KB以上 超大型PLCI/O點(diǎn)數(shù)在896點(diǎn)以上，內(nèi)存在13KB以上 大型和超大型PLC除具有中小型PLC的功能外，增加了編程終端的處理能力和通訊能力，適用于多級(jí)自動(dòng)

5、控制和大型分散控制系統(tǒng)。2021/3/992.1.2 CPU模塊中的CPU和存儲(chǔ)器1.CPU PLC中使用的微處理器主要以下幾種：（1）通用微處理器小型PLC一般使用8位微處理器，如早期的8080、8086、8088等。大中型PLC則多使用處理速度更快、功能更強(qiáng)的16位或32位微處理器。通用微處理器通用性強(qiáng)，價(jià)格便宜。用微機(jī)的通信軟件容易構(gòu)成PLC的通信網(wǎng)絡(luò)，易于與其它計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信。2021/3/910（2）單片微處理器即單片機(jī)，它將存儲(chǔ)器芯片、ROM、RAM、接口電路、時(shí)鐘電路、甚至A/D、D/A電路集成為一體，在一個(gè)很小的芯片上自成為一個(gè)小的微處理系統(tǒng)。其特點(diǎn)是集成度高，體積小，

6、價(jià)格低，可擴(kuò)充性好。廣泛用于小型PLC和PLC的智能I/O模塊。（3）位片式微處理器多為雙極型電路，一般以4位為一片，數(shù)片級(jí)聯(lián)組成任意字長的微處理器，可構(gòu)成并行處理系統(tǒng)，運(yùn)算速度快，多用于大中型PLC（如西門子的S5-150型PLC）。 2021/3/9112.存儲(chǔ)器: 用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù) 按器件類型分類：RAM：隨機(jī)存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)用戶程序和臨時(shí)數(shù)據(jù)，易失性，斷電信息丟失。存儲(chǔ)用戶程序時(shí)，需后備電池ROM：只讀存儲(chǔ)器，非易失性，斷電保持，存儲(chǔ)系統(tǒng)程序E2PROM：可電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，非易失性，斷電保持，寫入時(shí)間比RAM慢，多用來存儲(chǔ)用戶程序和需長時(shí)間保存的重要數(shù)據(jù)EPRO

7、M：可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，非易失性，斷電保持，需用專用設(shè)備寫入，比RAM速度慢。信號(hào)擦除需用紫外燈照射數(shù)小時(shí)，使用不方便，趨于淘汰 PLC用戶程序存儲(chǔ)器一般有固定容量，若需要，可以使用存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊添加。2021/3/912 RAM供電鋰電池2021/3/9132.1.3 IO模塊 I/O模塊是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和CPU模塊的橋梁，PLC通過I/O模塊與工業(yè)生產(chǎn)過程現(xiàn)場(chǎng)相聯(lián)系 開關(guān)量I/O模塊的通斷狀態(tài)用發(fā)光二極管顯示2021/3/914I/O模塊的外部接線方式匯點(diǎn)式：各I/O電路共用一個(gè)公共接地端，各輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)共用一個(gè)電源。該接線方式適用于輸入端或輸出端供電完全相同的場(chǎng)合。分組式：將I/O點(diǎn)

8、分為若干組，每組的I/O電路有一個(gè)公共點(diǎn)，它們共用一個(gè)電源。各組之間是分隔開來的，可以分別使用不同的電源。常用于輸出模塊多種供電的場(chǎng)合。分隔式：各I/O點(diǎn)之間相互隔離，每個(gè)I/O點(diǎn)都可以使用單獨(dú)的電源。常見于I/O點(diǎn)數(shù)極少的輸出模塊的多種供電負(fù)載的輸出接口接線。2021/3/915PLC I/O模塊的外部接線方式 2021/3/916輸入模塊 PLC輸入模塊用來接收和采集生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種輸入信號(hào) 輸入電路中有RC濾波電路，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起錯(cuò)誤的輸入信號(hào) PLC開關(guān)量輸入模塊按工作電壓分為直流輸入模塊和交流輸入模塊 S7-200 PLC的輸入濾波電路的延遲時(shí)間可以用編程軟件

9、中的系統(tǒng)塊設(shè)定2021/3/917PLC開關(guān)量輸入模塊電路開關(guān)量輸入模塊電路 PLC開關(guān)量交流輸入方式工作電壓較高，抗干擾能力和工作穩(wěn)定性較強(qiáng)，適合于在有油霧、粉塵等惡劣環(huán)境下使用。S7-200有AC 120V/230V的輸入模塊。PLC開關(guān)量直流輸入模塊電路開關(guān)量直流輸入模塊電路2021/3/918輸出模塊 輸出模塊將PLC處理結(jié)果送給被控對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制。 開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備。 模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 PLC開關(guān)量輸出模塊輸出電路的功率放大器件有：大功率場(chǎng)效應(yīng)管可驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載雙向可控硅可驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載小型繼

10、電器可驅(qū)動(dòng)直流和交流負(fù)載輸出模塊的輸出電流典型值為0.5-2A，負(fù)載電源均由外部現(xiàn)場(chǎng)提供。2021/3/919繼電器輸出模塊 繼電器同時(shí)起傳遞信號(hào)、電平轉(zhuǎn)換和噪聲隔離的作用 特點(diǎn)：使用電壓范圍廣，通用性強(qiáng)，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載和交流負(fù)載，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過壓和過流能力較強(qiáng)，但動(dòng)作速度較慢。由于有機(jī)械觸點(diǎn)，開關(guān)動(dòng)作次數(shù)的限制，壽命有一定限制。 如系統(tǒng)輸出量變化不是很頻繁，建議優(yōu)先選用繼電器型輸出模塊。2021/3/920晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管輸出模塊 CPU模塊輸出信號(hào)送給內(nèi)部電路中的輸出鎖存器，再經(jīng)光電耦合器送給場(chǎng)效應(yīng)晶體管，后者飽和導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)相當(dāng)于觸點(diǎn)的接通和斷開。 穩(wěn)壓管用來抑制關(guān)斷過

11、電壓和外部的浪涌電壓，以保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，電路工作頻率可達(dá)20-100KHz。 等效開關(guān)是電子開關(guān)，模塊的反應(yīng)速度較快，可靠性較高，使用壽命較長，但過載能力稍差。 只能驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載2021/3/921雙向可控硅輸出模塊 使用光電可控硅實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的傳輸和噪聲隔離 并聯(lián)在雙向可控硅兩端的RC吸收電路和壓敏電阻，用來抑制可控硅關(guān)斷過電壓和外部的浪涌電壓 雙向交流電子開關(guān)，反應(yīng)速度較快，可靠性較高 只能驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載 2021/3/9222.2 PLC的工作原理電磁繼電器工作狀態(tài)電磁繼電器工作狀態(tài)u線圈得電狀態(tài) 產(chǎn)生磁場(chǎng)，銜鐵受力，常開產(chǎn)生磁場(chǎng)，銜鐵受力，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷

12、開u線圈失電狀態(tài) 磁場(chǎng)消失，銜鐵在拉力彈簧磁場(chǎng)消失，銜鐵在拉力彈簧作用下復(fù)位，常開觸點(diǎn)斷開，常作用下復(fù)位，常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。閉觸點(diǎn)接通。傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng) 電磁繼電器控制電磁繼電器基本結(jié)構(gòu)及工作原理2021/3/9232.2.1 用觸點(diǎn)和線圈實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算例：交流接觸器控制異步電動(dòng)機(jī) 起動(dòng)-保持-停止電路 KM 接觸器（大功率繼電器或電磁閥） SB1啟動(dòng)按鈕 SB2停止按鈕 M 三相電動(dòng)機(jī)邏輯表達(dá)式邏輯表達(dá)式：KM=(SB1+KM) SB22021/3/9242.2.2 PLC的操作模式 操作模式 PLC有兩種基本的工作狀態(tài): RUN / STOP 通過模式開關(guān)進(jìn)行選擇 運(yùn)行狀態(tài)通

13、過面板上的LED指示燈顯示。蓋內(nèi)蓋內(nèi)2021/3/925RUN模式： CPU通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。“RUN” LED亮。STOP模式：CPU不執(zhí)行用戶程序，可以用編程軟件創(chuàng)建和編輯用戶程序，設(shè)置PLC的硬件功能，并將用戶程序和硬件信息下載到PLC。2021/3/9262.用模式開關(guān)改變操作模式 CPU模塊上的模式開關(guān)在STOP位置時(shí)，將停止用戶程序的運(yùn)行 在RUN位置時(shí)，將啟動(dòng)用戶程序的運(yùn)行 模式開關(guān)在STOP或TERM（Terminal，終端）位置時(shí)，電源通電后CPU自動(dòng)進(jìn)入STOP模式 在RUN位置時(shí)，電源通電后自動(dòng)進(jìn)入RUN模式。2021/3/9273.用STEP

14、7-Micro/WIN編程軟件改變操作模式PLC - PLC之間建立起通信連接后，若模式開關(guān)在RUN或TERM位置, 可用編程軟件中的命令改變CPU的工作模式。4.在程序中改變操作模式在程序中插入STOP指令，可以使CPU由RUN模式進(jìn)入STOP模式。2021/3/9282.2.3 PLC的工作原理 PLC通電后，需要對(duì)硬件和軟件進(jìn)行初始化 為使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶程序不只是執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直到PLC停機(jī)或切換到STOP狀態(tài)。這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。 PLC在RUN工作模式下，采用周期性循環(huán)掃描、分時(shí)操作的工作方式，不斷地采集

15、輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)輸出。 除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，PLC還要完成內(nèi)部處理、通信服務(wù)等工作。2021/3/929PLC 掃描工作過程 RUN工作模式:PLC的一個(gè)掃描工作周期分為5個(gè)階段STOP工作模式:PLC的一個(gè)掃描工作周期分為4個(gè)階段2021/3/9301.讀取輸入（輸入采樣） PLC把所有輸入電路的接通/斷開（ON/OFF）狀態(tài)讀入輸入映像寄存器中寄存起來，作為下一階段程序執(zhí)行時(shí)的條件。 進(jìn)入程序執(zhí)行階段后，輸入采樣過程即已結(jié)束，即使輸入狀態(tài)變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變。輸入狀態(tài)的變化只能在下一個(gè)工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。2021/3/93

16、12.執(zhí)行用戶程序 PLC的用戶程序由若干條指令組成，在用戶程序存儲(chǔ)器中順序排列。 在RUN模式下，若無跳轉(zhuǎn)指令，PLC將逐條順序掃描執(zhí)行用戶程序。 執(zhí)行程序指令時(shí)，所需要的輸入狀態(tài)或其它編程元件的狀態(tài)分別由輸入映像寄存器和元件映像寄存器中讀出，并根據(jù)指令要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算。 程序執(zhí)行結(jié)果寫入到元件映像寄存器中，這就是說，對(duì)于每個(gè)編程元件來說，元件映像寄存器中寄存的內(nèi)容，會(huì)隨程序執(zhí)行的進(jìn)程而變化。 執(zhí)行程序時(shí)對(duì)輸入/輸出的存取對(duì)象為元件映像寄存器，而非實(shí)際的I/O點(diǎn)，一方面可加快讀寫速度，另一方面可保證各I/O點(diǎn)狀態(tài)固定不變，程序執(zhí)行完后再通過輸出過程映像寄存器的值更新輸出點(diǎn)，使系統(tǒng)的運(yùn)行

17、穩(wěn)定。2021/3/932 3.通信處理在通信處理請(qǐng)求階段，PLC處理從通信接口和智能模塊接收到的信息，與計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備交換數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)工作。4.CPU自診斷測(cè)試在自診斷測(cè)試處理階段，PLC檢查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。2021/3/933 5.改寫輸出（輸出刷新）程序執(zhí)行完后進(jìn)入輸出刷新階段。此時(shí)將元件映像寄存器中所有的輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再通過輸出模塊去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備（負(fù)載），這就是PLC的實(shí)際輸出。6.中斷程序的處理如果程序中使用了中斷，中斷事件發(fā)生時(shí)，CPU停止執(zhí)行正常的掃描工作方式，立即執(zhí)行中斷程序。中斷功能可以提高PLC

18、對(duì)某些事件的響應(yīng)速度。7.立即I/O處理在程序執(zhí)行過程中使用立即I/O指令可以直接存取I/O點(diǎn)。用立即I/O指令讀入輸入點(diǎn)的值時(shí)，相應(yīng)的輸入映像寄存器的值未被更新。用立即I/O指令來改寫輸出點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)的輸出映像寄存器的值被更新。2021/3/934PLC循環(huán)掃描過程2021/3/935例：PLC實(shí)現(xiàn)電機(jī)起保?？刂仆獠枯斎腚娐方油〞r(shí), 對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為ON(1狀態(tài)), 梯形圖中對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。梯形圖中Q0.0的線圈“通電”，對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，接在標(biāo)號(hào)為0.0的端子的外部負(fù)載工作。2 . 0IQ0.0)(I0.1 Q0.0LD I0.1LD I0.1O Q0.

19、0O Q0.0AN I0.2AN I0.2= Q0.0= Q0.02021/3/9368.掃描周期 PLC在RUN工作模式下，執(zhí)行一次完整的掃描工作操作所需的時(shí)間稱為掃描工作周期。 掃描時(shí)間取決于掃描速度和用戶程序的長短，其典型值為1-100ms。它由掃描工作過程中的五個(gè)工作階段分時(shí)操作過程組成。 當(dāng)PLC的CPU模塊確定后，掃描速度就確定下來了。除用戶程序執(zhí)行時(shí)間外，其它四個(gè)工作過程所花時(shí)間即基本確定了。 用戶程序執(zhí)行時(shí)間則與用戶程序的指令數(shù)量有關(guān)，用戶程序越長，指令數(shù)量越多，PLC的掃描工作周期越長。2021/3/937 西門子S7-200系列PLC使用的CPU掃描速度較快，其指令的平均執(zhí)

20、行時(shí)間為0.22us 日本三菱F1系列小型PLC,指令的平均執(zhí)行時(shí)間為12us 日本歐姆龍公司的C系列P型PLC： 內(nèi)部處理時(shí)間為1.26ms 執(zhí)行編程器等外部通信時(shí)間為1-2ms，沒有外部設(shè)備與PLC相連時(shí)該段時(shí)間為零； 輸入/輸出處理時(shí)間1ms； 每條指令平均執(zhí)行時(shí)間為30us.2021/3/9389.輸入/輸出滯后時(shí)間 輸入/輸出滯后時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指PLC的外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，它由輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間三部分組成。 數(shù)字量輸入模塊的RC濾波器用來濾除由輸入端引入的干擾噪聲，消

21、除因外接輸入觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)引起的不良影響。濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定了輸入濾波時(shí)間的長短，其典型值為10ms左右。 輸出模塊的滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān)：繼電器輸出電路的滯后時(shí)間一般在10ms左右場(chǎng)效應(yīng)晶體管輸出電路的滯后時(shí)間為數(shù)us至100多us雙向可控硅輸出負(fù)載接通時(shí)滯后約1ms，導(dǎo)通到斷開的最大滯后時(shí)間為10ms 由于PLC在一個(gè)掃描工作周期的各個(gè)階段采用分時(shí)操作的工作方式，引起的滯后時(shí)間最長可達(dá)兩三個(gè)掃描周期2021/3/939PLC輸入/輸出滯后延遲舉例（一） 2021/3/940PLC輸入/輸出滯后延遲舉例（二）2021/3/941PLC輸入/輸出滯后延遲舉例（三）PLC總的響應(yīng)延

22、遲時(shí)間一般只有幾毫秒至幾十毫秒，對(duì)于一般的被控系統(tǒng)來說是無關(guān)緊要的。要求輸入/輸出滯后時(shí)間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度塊的PLC或采取其它措施。2021/3/9422.3 S7-200系列系列PLC簡介簡介SIEMENS公司具有豐富的PLC產(chǎn)品S7-200整體式小型PLC可擴(kuò)展7個(gè)擴(kuò)展模塊、擴(kuò)展到248個(gè)數(shù)字量I/O或38路模擬量I/O，最多有32KB的程序存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。2021/3/943S7-300模塊式中型PLCI/O點(diǎn)數(shù)256-1024之間，最多可擴(kuò)展到32個(gè)模塊2021/3/944S7-400大型PLC I/O點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上，可以擴(kuò)展300多個(gè)模塊 2021/3/9

23、45SIEMENS公司豐富的PLC產(chǎn)品S7-400H：冗余設(shè)計(jì)的容錯(cuò)自動(dòng)化系統(tǒng)S7-400F：安全型自動(dòng)化系統(tǒng)，出現(xiàn)故障時(shí)將系統(tǒng)切換到安全狀態(tài)S7-HF：安全及容錯(cuò)自動(dòng)化系統(tǒng)，出現(xiàn)故障時(shí)生產(chǎn)過程能繼續(xù)進(jìn)行M7-300/400：具有AT兼容計(jì)算機(jī)功能的PLCC7系列：由S7-300和操作員面板組合而成WinAC：在PC上實(shí)現(xiàn)PLC功能的“軟PLC”2021/3/9462.3.1 S7-200的特點(diǎn)1功能強(qiáng)5種CPU模塊（10-40點(diǎn)），可掛7個(gè)擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展到248點(diǎn)數(shù)字量I/O和38路模擬量I/O，最多有32KB的程序存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，有PID參數(shù)自整定、配方、數(shù)據(jù)歸檔等功能。2先進(jìn)的程

24、序結(jié)構(gòu)程序結(jié)構(gòu)簡單清晰，在編程軟件中主程序、子程序和中斷程序分頁存放，便于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化編程；程序易于移植。3靈活方便的尋址方法CPU中的存儲(chǔ)器均可以根據(jù)需要按位（bit）、字節(jié)、字和雙字讀寫。2021/3/9474.功能強(qiáng)大、使用方便的編程軟件 STEP 7-MicroWIN4.0編程軟件支持梯形圖、指令表和功能塊圖多種編程語言，指令功能強(qiáng)，易于掌握；監(jiān)控功能形象直觀；強(qiáng)大的中文幫助功能，使用方便，支持文件加密。2021/3/9485.簡化復(fù)雜編程任務(wù)的向?qū)Чδ躍7-200編程軟件對(duì)難度較大的特定應(yīng)用編程提供了大量的編程向?qū)?，只需輸入一些參?shù)就可以自動(dòng)生成用戶程序。6.強(qiáng)大的通信功能S7-200

25、的CPU模塊帶有標(biāo)準(zhǔn)的RS-485通信接口，可用于編程或通訊；通過不同的通訊模塊，可以連接到以太網(wǎng)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線，組成工業(yè)自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)。2021/3/9497.品種豐富的配套人機(jī)界面 （HMI） S7-200有配套的用編程軟件組態(tài)的人機(jī)界面，完美監(jiān)控生產(chǎn)進(jìn)程。2021/3/9502.3.2 S7-200系列CPU模塊 5種CPU模塊（10-40點(diǎn)），可掛7個(gè)擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展到248點(diǎn)數(shù)字量I/O和38路模擬量I/O，最多有32KB的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，PID參數(shù)自整定、配方、數(shù)據(jù)歸檔等功能。2021/3/9512.3.3 S7-200數(shù)字量擴(kuò)展模塊 用于擴(kuò)展基本單元上的I/O點(diǎn)數(shù) 組態(tài)靈活，節(jié)約

26、投資 輸入有24V DC和230V AC 輸出有24V DC和繼電器型 2021/3/9522.3.4 S7-200模擬量擴(kuò)展模塊 工業(yè)自動(dòng)控制中的某些輸入量，如壓力、溫度、流量、轉(zhuǎn)速等，是模擬量信號(hào)，某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器等）要求PLC輸出模擬量控制信號(hào)，而PLC的CPU模塊只能處理數(shù)字量信號(hào)。 模擬量輸入信號(hào)首先通過傳感器或變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)變量的電壓或電流（如420mA、15V、010V等），PLC用A/D轉(zhuǎn)換模塊將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。 D/A轉(zhuǎn)換模塊將PLC中的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量電壓或電流，再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2021/3/953實(shí)例：鍋爐恒溫閉環(huán)控制系統(tǒng)模擬量I/O模塊的主要任

27、務(wù)是實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換（模擬量輸入）和D/A轉(zhuǎn)換（模擬量輸出），其轉(zhuǎn)換精度由轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制位數(shù)表示，位數(shù)越多，分辨率越高。2021/3/954模擬量輸入模塊 模擬量輸入模塊有多種量程，可以用模塊上的DIP開關(guān)設(shè)置（DC010V、05V、020mA、2.5V和5V） 模擬量輸入模塊分辨率為12位：單極全量程輸入范圍的數(shù)字量輸出為032000雙極全量程輸入范圍的數(shù)字量輸出為-32000+32000 數(shù)據(jù)格式：2021/3/955例：將模擬量輸入模塊的輸出值轉(zhuǎn)換為實(shí)際的物理量 壓力變送器(010MPa)的輸出信號(hào)為DC420mA，模擬量輸入模塊將020mA轉(zhuǎn)換為032000的數(shù)字量，即010000 kP

28、a對(duì)應(yīng)于數(shù)字量640032000，設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為N，求以kPa為單位的壓力值。解：模擬量輸入模塊將020mA模擬量轉(zhuǎn)換為032000數(shù)字量；設(shè)4mA對(duì)應(yīng)于x數(shù)字量，則有： 可計(jì)算得：x=6400故420mA的模擬量對(duì)應(yīng)于數(shù)字量640032000即010000 kPa對(duì)應(yīng)于數(shù)字量640032000，計(jì)算通式為： 有:4020032000 xminminminmaxminmaxminminminmaxminmaxNNIINNIIIIPPIIPPminminminmaxminmaxNNPPNNPP2021/3/956計(jì)算通式：設(shè)某壓力值轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為N，以kPa為單位的壓力值得壓力（模擬量

29、）的計(jì)算公式為： 本例中得：當(dāng)壓力P5000KPa時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量值為：)kPa()6400(256100)6400()640032000()010000(NNP192006400128006400)05000(010000640032000Nminminminmaxminmax)(PNNNNPPPminminminmaxminmax)(NPPPPNNNminminminmaxminmax)(PNNNNPPP2021/3/957模擬量輸出模塊 模擬量輸出模塊EM232的量程有020mA和 10V 兩種 對(duì)應(yīng)數(shù)字量分別為032000和-32000+32000滿量程時(shí)電壓輸出和電流輸出分辨率分別為12位和11位數(shù)據(jù)格式為:2021/3/9582.3.6 STEP 7-Micro/WIN編程軟件與顯示面板簡介 1. STEP7-Micro/WIN編程軟件 STEP7-MicroWIN是專門為S7-200設(shè)計(jì)的、在計(jì)算機(jī)上WIN