PLC的硬件和工作原理

PLC的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理第1章PLC主要內(nèi)容二、PLC的硬件組成三、S7-200PLC的系統(tǒng)配置四、PLC的工作原理一、概述一概述（一）PLC的產(chǎn)生和歷史

繼電器控制系統(tǒng)缺點：通常是針對某一固定的動作順序或生產(chǎn)工藝而設(shè)計，他的控制功能也局限于邏輯控制、定時、計數(shù)等一些簡單的控制，一旦動作順序或生產(chǎn)工藝發(fā)生變化，就必須重新進(jìn)行設(shè)計、布線、裝配和調(diào)試，造成時間和資金的嚴(yán)重浪費。繼電器控制系統(tǒng)體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度慢、適應(yīng)性差。

為了改變這一現(xiàn)狀，1968年美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應(yīng)汽車型號不斷更新的需求，并能在競爭激烈的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢，提出要研制一種新型的工業(yè)控制裝置來取代繼電器控制裝置，它能做到盡可能減少重新設(shè)計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。為此，擬定了10項公開招標(biāo)的技術(shù)要求

1、編程簡單，可在現(xiàn)場修改程序

2、維護(hù)方便，最好是插件式

3、可靠性高于繼電器控制柜

4、體積小于繼電器控制柜

5、可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機(jī)

6、在成本上可與繼電器控制柜競爭

7、輸入可以是交流115V

8、輸出可以是交流115V，2A以上，可直接驅(qū)動電磁閥等

9、在擴(kuò)展時，原有系統(tǒng)只要很小變更

10、用戶程序存儲器容量至少能擴(kuò)展到4K

根據(jù)招標(biāo)的技術(shù)要求，1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了世界上第一臺PLC，并在通用汽車公司自動裝配線上試用成功。

設(shè)計思想：

吸取繼電器和計算機(jī)兩者的優(yōu)點☆繼電器控制系統(tǒng)體積大、可靠性低、接線復(fù)雜、不易更改、查找和排除故障困難，對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差，但簡單易懂、價格便宜；☆計算機(jī)功能強大、靈活（可編程）、通用性好，但編程困難；☆采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進(jìn)行編程，使不熟悉計算機(jī)的人也能很快掌握使用。（梯形圖）

1971年，日本從美國引進(jìn)了這項新技術(shù)，很快研制出了他們的第1臺PLC。1973年，西歐國家也研制出他們的第1臺PLC。我國從1974年開始研制，到1977年開始應(yīng)用于工控領(lǐng)域。在這一時期，PLC雖然采用了計算機(jī)的設(shè)計思想，但實際上PLC只能完成順序控制，僅有邏輯運算等簡單功能，所以人們將它稱為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）簡稱為PLC。◆70年代初期：

僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）◆70年代中期：

微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能◆

80年代以后：隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能。為此，美國電氣制造協(xié)會將可編程序邏輯控制器，正式命名為可編程序控制器（ProgrammableController），簡稱PC。但由于PC容易和個人計算機(jī)PC（PersonalComputer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的簡稱。近年來PLC發(fā)展迅速

PLC集三電（電控、電儀、電傳）為一體、性能價格比高、高可靠性的特點，已成為自動化工程的核心設(shè)備。

PLC成為具備計算機(jī)功能的一種通用工業(yè)控制裝置，其使用量高居首位。

PLC成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大技術(shù)支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一。 PLC的發(fā)展

20世紀(jì)70年代末至80年代初期，微處理器日趨成熟，使PLC的處理速度大大提高，增加了許多功能。在軟件方面，除了保持原有的邏緝運算、計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊，并擴(kuò)大了存儲器的容量，而且還提供一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器。為此，美國電氣制造協(xié)會將可編程序邏輯控制器，正式命名為可編程序控制器（ProgrammableController），簡稱PC。但由于PC容易和個人計算機(jī)PC（PersonalComputer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的簡稱。

（二）可編程控制器PLC的定義1985年，國際電工委員會(IEC)對PLC作出如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。

由該定義可知：PLC是一種由“事先存儲的程序”來確定控制功能的工控類計算機(jī)。

PLC是按照成熟而有效的繼電器控制概念和設(shè)計思想，利用不斷發(fā)展的新技術(shù)、新電子器件，逐步形成了具有特色的各種系列產(chǎn)品，是一種數(shù)字運算操作的專用電子計算機(jī)。它是將邏輯運算，順序控制，時序和計數(shù)以及算術(shù)運算等控制程序，用一串指令的形式存放到存儲器中，然后根據(jù)存儲的控制內(nèi)容，經(jīng)過模擬，數(shù)字等輸入輸出部件，對生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的裝置。（三）、PLC的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1969年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制了第一臺PLC，從此PLC發(fā)展迅猛。

我國改革開放后，美國AB、GE、MODICON、TI，日本OMRON、三菱、富士，德國西門子等廠家的產(chǎn)品不斷進(jìn)入我國，并在各行各業(yè)的工控系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。PLC三大流派歐洲：德國的西門子(SIEMENS)、AEG及法國的TE公司美國：A-B（Allen-Bradly）(其產(chǎn)品約占美國PLC市場50％的份額。)、GE（GeneralElectric）、莫迪康(MODICON)公司、德州儀器(TI)公司、歌德(Gould)公司、西屋公司日本：三菱、歐姆龍（OMRON）、富士（FUJI）、日立、東芝、松下等。日本主要發(fā)展中小型PLC，在世界小型PLC市場上，日本產(chǎn)品約占有70％的份額。

目前國內(nèi)市場還有韓國、臺灣等PLC產(chǎn)品；現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了系列化的國產(chǎn)PLC，其價格相對低廉，性價比較高。國內(nèi)生產(chǎn)廠家

1974年我國開始仿制美國的第二代PLC產(chǎn)品，但因元器件質(zhì)量和技術(shù)問題等原因未能推廣。直到1977年，我國才研制出第一臺具有實用價值的PLC，并開始批量生產(chǎn)和應(yīng)用于工業(yè)過程的控制。主要廠家有：北京和利時，科迪納，張前蘇。洛陽易達(dá)，無錫信捷，南京嘉華，蘭州全志，廣州科賽恩，中山智達(dá)，恒日等。PLC的發(fā)展趨勢（1）向高速度、大存儲容量方向發(fā)展（CPU處理速度nS級；內(nèi)存2M字節(jié)）（2）向多品種方向發(fā)展和提高可靠性（超大型和超小型）（3）產(chǎn)品更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化（硬件、軟件兼容的PLC）（4）分散型、智能型、與現(xiàn)場總線兼容的I／0（5）加強聯(lián)網(wǎng)和通信的能力（6）控制的開放和模塊化的體系結(jié)構(gòu)OMAC（openModularArchitectureforControl）(四)、PLC的特點通用性強，使用方便功能強，適應(yīng)面廣可靠性高，抗干擾能力強控制程序可變具有很好的柔性編程方法簡單，容易掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試和維修工作少.極為方便?？刂瞥绦蜃兓奖?具有很好的柔性。體積小、重量輕、功耗低(五)、PLC的基本功能1邏輯控制功能2定時控制功能3計數(shù)控制功能4數(shù)據(jù)處理功能5監(jiān)控功能6停電記憶功能7故障診斷功能1邏輯控制功能

邏輯控制功能是PLC最基本功能之一,是PLC最基本的應(yīng)用領(lǐng)域，可取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制。在單機(jī)控制、多機(jī)群控和自動生產(chǎn)線控制方面都有很多成功的應(yīng)用實例。

例如：機(jī)床電氣控制、起重機(jī)、皮帶運輸機(jī)和包裝機(jī)械的控制、注塑機(jī)控制、電梯控制、飲料灌裝生產(chǎn)線、家用電器(電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)等)自動裝配線控制、汽車、化工、造紙自動生產(chǎn)線控制等。

2定時控制功能

定時控制功能是PLC的最基本功能之一。

PLC中有許多可供用戶使用的定時器，功能類似于繼電器線路中的時間繼電器。定時器的設(shè)定值(定時時間)可以在編程時設(shè)定，也可以在運動過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改，使用方便靈活。同時PLC還提供了高精度的時鐘脈沖，用于準(zhǔn)確實時控制。

3計數(shù)控制功能

計數(shù)控制功能是PLC的最基本功能之一。

PLC為用戶提供許多計數(shù)器，計數(shù)器計數(shù)到某一數(shù)值時，產(chǎn)生一個狀態(tài)信號(計數(shù)值到)，利用該狀態(tài)信號實現(xiàn)對某個操作的計數(shù)控制。計數(shù)器的設(shè)定值可以在編程時設(shè)定，也可以在運行過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改。傳感器旋轉(zhuǎn)編碼器變頻器等計數(shù)輸入輸入復(fù)位0000000001000024數(shù)據(jù)處理功能

PLC大部分都具有數(shù)據(jù)處理功能，可以實現(xiàn)算術(shù)運算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換譯碼編碼等操作。中、大型PLC數(shù)據(jù)處理功能更加齊全，可完成開方、PID運算、浮點運算等操作，還可以和CRT、打印機(jī)相聯(lián)，實現(xiàn)程序、數(shù)據(jù)的顯示和打印。5監(jiān)控功能PLC設(shè)置了較強的監(jiān)控功能。利用編程器或監(jiān)視器，操作人員可以對PLC有關(guān)部分的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。利用編程器，可以調(diào)整定時器、計數(shù)器的設(shè)定值和當(dāng)前值，并可以根據(jù)需要改變PLC內(nèi)部邏輯信號的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為調(diào)整和維護(hù)提供了極大的方便。6停電記憶功能PLC內(nèi)部的部分存儲器所使用的RAM設(shè)置了停電保持器件（備用電池等），以保證斷電后這部分存儲器中的信息能夠長期保存。利用某些記憶指令，可以對工作狀態(tài)進(jìn)行記憶，以保持PLC斷電后的數(shù)據(jù)內(nèi)容不變。

PLC電源恢復(fù)后，可以在原工作基礎(chǔ)上繼續(xù)工作。7故障診斷功能PLC可以對系統(tǒng)構(gòu)成、某些硬件狀態(tài)、指令的合法性等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報警并顯示錯誤類型，如屬嚴(yán)重錯誤則自動中止運行。

PLC的故障自診斷功能，大大提高了PLC控制系統(tǒng)的安全和可維護(hù)性。(六)、PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較PLC與繼電器控制系統(tǒng)比較繼電器控制采用硬接線方式裝配而成，只能完成既定的功能。PLC控制只要改變程序并改動少量的接線端子，就可適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變。從適應(yīng)性、可靠性及設(shè)計、安裝、維護(hù)等各方面進(jìn)行比較。傳統(tǒng)的繼電器控制大多數(shù)將被PLC所取代。

與工業(yè)計算機(jī)比較工業(yè)控制機(jī)控制要求開發(fā)人員具有較高的計算機(jī)專業(yè)知識和微機(jī)軟件編程的能力。PLC采用了采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進(jìn)行編程，使不熟悉計算機(jī)的人也能很快掌握使用，便于推廣應(yīng)用。PLC是專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計的，具有更高的可靠性。在模型復(fù)雜、計算量大且較難、實時性要求較高的環(huán)境中，工業(yè)控制機(jī)則更能發(fā)揮其專長。二、PLC的硬件組成PLC中央處理器存儲器輸入輸出口電源外部設(shè)備PLC結(jié)構(gòu)框圖由控制器、運算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個芯片上。CPU的主要功能：從存儲器中讀取指令執(zhí)行指令處理中斷CPU在PLC中，存儲器主要用于系統(tǒng)程序、用戶程序、數(shù)據(jù)

隨機(jī)存取存儲器（RAM）---斷電易失只讀存儲器（ROM）---存放系統(tǒng)程序可編程只讀存儲器（EEPROM）---存放用戶程序輸入輸出接口PLC外接實物圖輸入接口電路輸出接口電路PLC外接實物圖按鈕傳感器行程開關(guān)接觸器發(fā)光管指示燈揚聲器電磁閥輸入接口電路開關(guān)量輸入接口直流輸入單元交流輸入單元作用：把現(xiàn)場的開關(guān)量信號變成PLC內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號直流輸入電路

現(xiàn)場開關(guān)通/斷狀態(tài)，對應(yīng)輸入映象寄存器的1/0狀態(tài)，即當(dāng)現(xiàn)場開關(guān)閉合時，對應(yīng)的輸入映象寄存器為“1”狀態(tài)；當(dāng)現(xiàn)場開關(guān)斷開時，對應(yīng)的輸入映象寄存器為“0”狀態(tài)。當(dāng)輸入端的發(fā)光二極管VL點亮，即指示現(xiàn)場開關(guān)閉合。外部直流電源用于檢測輸入點的狀態(tài)，其極性可以任意接入。交流輸入電路

交流輸入模塊的輸入電路中，當(dāng)現(xiàn)場開關(guān)閉合后，交流電源經(jīng)C、R2、雙向光電耦合器的發(fā)光二極管，使發(fā)光二極管發(fā)光，經(jīng)光電耦合，光電三極管接收光信號，并將該信號送至PLC內(nèi)部電路，供CPU處理。雙向發(fā)光二極管VL指示輸入狀態(tài)。電流信號模擬量輸入接口作用：把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成適合PLC內(nèi)部處理的由若干位二進(jìn)制數(shù)字表示的信號電壓信號輸出接口電路作用：把PLC內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的開關(guān)量信號開關(guān)量輸出接口類型：繼電器型晶體管型可控硅型PLC繼電器負(fù)載COMＰＬＣ內(nèi)部電路ＰＬＣ外圍電路繼電器型PLC繼電器輸出電路形式允許負(fù)載一般是AC250V/50V以下，負(fù)載電流可達(dá)2A，但PLC的輸出一般不宜直接驅(qū)動大電流負(fù)載（一般通過一個小負(fù)載來驅(qū)動大負(fù)載，如PLC的輸出可以接一個電流比較小的中間繼電器，再由中間繼電器觸點驅(qū)動大負(fù)載，如接觸器線圈等）。

PLC繼電器輸出電路的形式繼電器觸點的使用壽命也有限制（一般數(shù)十萬次左右，根據(jù)負(fù)載而定，如連接感性負(fù)載時的壽命要小于阻性負(fù)載）。此外，繼電器輸出的響應(yīng)時間也比較慢（10ms）左右，因此，在要求快速響應(yīng)的場合不適合使用此種類型的電路輸出形式。PLC負(fù)載COM24V晶體管型

晶體管輸出型電路的外接電源只能是直流電源。另外，晶體管輸出驅(qū)動能力要小于繼電器輸出，允許負(fù)載電壓一般為DC5V～30V，允許負(fù)載電流為0.2A～0.5A。晶體管輸出電路的形式主要有兩種：NPN和PNP型集電極開路輸出。若是NPN負(fù)載，L接正，COM接負(fù)；若是PNP負(fù)載，L接負(fù)，COM接正。晶閘管型

雙向晶閘管輸出的驅(qū)動能力要比繼電器輸出的要小，允許負(fù)載電壓一般為AC85～242V；單點輸出電流為0.2A～0.5A，當(dāng)多點共用公共端時，每點的輸出電流應(yīng)減小（如單點驅(qū)動能力為0.3A的雙向晶閘管輸出，在4點共用公共端時，最大允許輸出為0.8A/4點）。

作用：將PLC運算處理后的數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換為模擬量輸出，以滿足生產(chǎn)過程現(xiàn)場連續(xù)控制信號的需求。模擬量輸出接口電源PLC的電源是指將外部輸入的交流電處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作需要的直流電源電路或電源模塊。許多PLC的直流電源采用直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，不僅可提供多路獨立的電壓供內(nèi)部電路使用，而且還可為輸入設(shè)備（傳感器）提供標(biāo)準(zhǔn)電源。外部設(shè)備編程器其他外部設(shè)備編程器COM2COM3COM1其他外部設(shè)備三、S7-200PLC的系統(tǒng)配置目前，S7-200PLC主要有CPU221（I/O點數(shù)不能擴(kuò)展）、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226（可以連接擴(kuò)展I/O模塊與功能模塊）這五種規(guī)格。雖然外形略有差別，但基本結(jié)構(gòu)相同或類似。輸入/輸出（I/O）點數(shù)：PLC的I/O點數(shù)是指PLC的I/O接口所能接受的輸入信號個數(shù)和輸出信號個數(shù)的總和。I/O點數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一。當(dāng)I/O點數(shù)不夠時，可通過PLC的I/O擴(kuò)展接口對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。按PLC輸入、輸出點數(shù)的多少可將PLC分為以下三類。

（1）小型機(jī)總點數(shù)一般在256點以下，用戶程序存儲器容量在4K字左右。小型PLC的功能一般以開關(guān)量控制為主，適合單機(jī)控制和小型控制系統(tǒng)。

（2）中型機(jī)

總點數(shù)在256~2048點之間，用戶程序存儲器容量達(dá)到8K字左右。中型機(jī)適用于組成多機(jī)系統(tǒng)和大型控制系統(tǒng)。

(3)

大型機(jī)

總點數(shù)載2048點以上，用戶程序存儲器容量達(dá)到16K字以上。大型機(jī)適用于組成分布式控制系統(tǒng)和整個工廠的集散控制網(wǎng)絡(luò)。（1）S7-200CPU的外形

狀態(tài)指示燈：指示CPU的工作方式（RUN、STOP）、系統(tǒng)錯誤狀態(tài)(SF/DIAG故障/診斷)、主機(jī)I/O的當(dāng)前狀態(tài)。

存儲器卡接口：可以插入存儲器卡。

通信口：連接RS-485總線的通信電纜，是PLC主機(jī)實現(xiàn)人-機(jī)對話、機(jī)-機(jī)對話的通道。通過它，PLC可以和編程器、彩色圖形顯示器、打印機(jī)等外部設(shè)備相連，也可以和其他PLC或上位機(jī)相連。（1）S7-200CPU的外形

頂部端子蓋下面是輸出端子和PLC供電電源端子。輸出端子的運行狀態(tài)可由指示燈顯示，ON狀態(tài)對應(yīng)的指示燈亮。底部端子蓋下面是輸入端子和傳感器電源端子。輸入端子的運行狀態(tài)可由指示燈顯示，ON狀態(tài)對應(yīng)的指示燈亮。前蓋下面有運行、停止開關(guān)和擴(kuò)展模塊接口。將開關(guān)撥向STOP位置時，PLC處于停止?fàn)顟B(tài)，此時可以對其編寫程序；將開關(guān)撥向RUN位置時，PLC處于運行狀態(tài)，此時不能對其編寫程序；將開關(guān)撥向TERM位置時，可以運行程序，同時還可以監(jiān)控程序運行的狀態(tài)。擴(kuò)展模塊接口用于實現(xiàn)I/O擴(kuò)展。S7-200CPU外部端子接線圖

圖中為S7-200CPU226AC/DC/繼電器模塊的外部端子接線圖。AC表示PLC采用交流電源供電；DC表示輸入模塊為直流輸入模塊；繼電器表示輸出采用繼電器方式輸出。

24個數(shù)字量輸入點被分為2組。每個外部輸入開關(guān)信號均由各輸入端子接入，經(jīng)一個直流電源接至公共端1M、2M。由于是直流輸入模塊，采用直流電源作為檢測各輸入點狀態(tài)的電源。M、L+兩個端子提供DC24V/400mA傳感器電源，可以作為傳感器電源，也可以作為輸入端的檢測電源。S7-200CPU外部端子接線圖

16個數(shù)字量輸出點被分為3組。每個負(fù)載的一端與輸出端相連，另一端經(jīng)電源與公共端相連。由于是繼電器輸出方式，所以既可帶直流負(fù)載，也可帶交流負(fù)載，由負(fù)載性質(zhì)決定。輸出端子排的右端N、L1端子是供電電源AC120V/240V輸入端。電源電壓的允許范圍是AC85~264V。S7-200CPU226AC/DC/繼電器模塊的外部端子接線圖

數(shù)字量模塊

模擬量模塊

當(dāng)S7-200PLC主機(jī)的I/O點數(shù)不能滿足控制要求時，可以選配各種輸入/輸出接口模塊來擴(kuò)展。通常，I/O擴(kuò)展包括I/O點數(shù)擴(kuò)展和功能擴(kuò)展兩類。S7-200PLC可擴(kuò)展的接口模塊有：1.數(shù)字量輸入模塊

2.數(shù)字量輸出模塊

3.數(shù)字量輸入輸出模塊模塊名稱模塊描述DC+5V電流消耗數(shù)字量輸入模塊EM221DI8×24VDC30mAEM221DI8×120/230VAC30mAEM221DI16×24VDC70mA數(shù)字量輸出模塊EM222DO4×24VDC40mAEM222DO4×繼電器30mAEM222DO8×24VDC50mAEM222DO8×120/230VAC110mAEM222DO8×繼電器40mA數(shù)字量輸入輸出模塊EM223DI4/DO4×24VDC40mAEM223DI4/DO4×24VDC/繼電器40mAEM223DI8/DO8×24VDC80mAEM223DI8/DO8×24VDC/繼電器80mAEM223DI16/DO16×24VDC160mAEM223DI16/DO16×24VDC/繼電器150mAEM223DI32/DO32×24VDC240mAEM223DI32/DO32×24VDC/繼電器205mAS7-200PLC數(shù)字量擴(kuò)展模塊一覽表1）外部接線圖：

直流輸入模塊（EM2218×24VDC）有8個數(shù)字量輸入端子。接線圖中，8個數(shù)字量輸入點分成2組。1M、2M分別是2組輸入點內(nèi)部電路的公共端，每組需用戶提供一個24VDC電源。數(shù)字量輸入模塊

1）外部接線圖：

直流輸出模塊（EM2228×24VDC），有8個數(shù)字量輸出點，接線圖中8個數(shù)字量輸出點分成2組。1L+、2L+分別是兩組輸出點內(nèi)部電路的公共端，每組需用戶提供一個DC24V的電流。數(shù)字量輸出模塊

主機(jī)加擴(kuò)展模塊的最大I/O配置

S7-200PLC主機(jī)帶擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展配置時會受到相關(guān)因素（主機(jī)的技術(shù)指標(biāo)）的限制。每種主機(jī)的最大I/O配置必須服從以下限制：1.允許主機(jī)所帶擴(kuò)展模塊的數(shù)量

CPU221模塊（整體型PLC）不允許帶擴(kuò)展模塊；CPU222模塊最多可帶2個擴(kuò)展模塊；CPU224模塊、CPU224XP模塊、CPU226模塊最多可帶7個擴(kuò)展模塊，且7個擴(kuò)展模塊中最多只能帶2個智能擴(kuò)展模塊。

輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備連接(a)面板安裝(b)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝I/O點數(shù)的擴(kuò)展與編址

編址：對I/O模塊上的I/O點進(jìn)行編碼，以便程序執(zhí)行時可以唯一地識別每個I/O點。

方法是：同種類型輸入點或輸出點的模塊進(jìn)行順序編制，其他類型模塊的有無及所處的位置都不影響本類型模塊的編號。

具體有以下幾個原則：

1)S7-200CPU有一定數(shù)量的本機(jī)I/O，本機(jī)I/O有固定的地址?？梢杂脭U(kuò)展I/O模塊來增加I/O點數(shù)，擴(kuò)展模塊安裝在主機(jī)的右邊，其I/O點的地址由模塊類型和同類I/O模塊鏈中的位置決定，按照由左到右的順序?qū)Φ刂肪幋a依次排序。

2)數(shù)字量I/O點的編址是以字節(jié)長(8位)為單位，采用存儲器區(qū)域標(biāo)識符(I或Q)、字節(jié)號、位號的組成形式，在字節(jié)號和位號之間以點分隔。如I0.3、Q1.2等。

3)數(shù)字量擴(kuò)展模塊是以一個字節(jié)(8位)遞增的方式來分配地址的，若本模塊實際位數(shù)不滿8位，未用位不能分配給I/O鏈的后續(xù)模塊。

例如：CPU224有10個輸出點，但它要占用邏輯輸出區(qū)16個點的地址。而一個4DI/4DO模塊占用邏輯空間8個輸入點和8個輸出點。

4)模擬量I/O點的編址是以字長(16位)為單位，在讀/寫模擬量信息時，模擬量I/O以字為單位讀/寫。模擬量輸入只能進(jìn)行讀操作，模擬量輸出只能進(jìn)行寫操作。每個模擬量I/O點地址由存儲器區(qū)域標(biāo)識符（AI或AO）、數(shù)據(jù)長度標(biāo)志位（W）、字節(jié)地址（偶數(shù)）組成。模擬量端口的地址從0開始，以2遞增，不允許奇數(shù)編址。

5)模擬量擴(kuò)展模塊是以2個端口(4字節(jié))遞增的方式來分配地址的，就是每個模擬量擴(kuò)展模塊至少占用兩個端口的地址。例如：EM235模塊有4個模擬量輸入和1個模擬量輸出，但它占用了4個輸入端口的地址和2個輸出端口的地址。

舉例：基本單元采用CPU224，擴(kuò)展單元由1個EM221模塊、1個EM223模塊、2個EM235模塊構(gòu)成，模塊的鏈接形式和各模塊的編址情況如圖所示。各模塊的鏈接形式：主機(jī)模塊1模塊2模塊3模塊4CPU2248IN4IN/4OUT4AI/1AQ4AI/1AQI0.0

Q0.0

I0.1

Q0.1

I0.2

Q0.2

I0.3

Q0.3

I0.4

Q0.4

I0.5

Q0.5

I0.6

Q0.6

I0.7

Q0.7

I1.0

Q1.0

I1.1

Q1.1

I1.2

I1.3

I1.4

I1.5

I2.0

I2.1

I2.2

I2.3

I2.4

I2.5

I2.6

I2.7I3.0

Q2.0

I3.1

Q2.1

I3.2

Q2.2

I3.3

Q2.3AIW0

AQW0

AIW2

AIW4

AIW6AIW8

AQW4

AIW10

AIW12

AIW14各模塊的編址情況四、PLC的工作原理PLC采用循環(huán)掃描工作方式，這個工作過程一般包括如下階段：讀取輸入、執(zhí)行用戶程序、輸出刷新，通信處理等，如圖所示。PLC在工作狀態(tài)時，執(zhí)行一次上述的掃描操作所需要的時間稱為掃描周期。1.循環(huán)掃描

啟動按鈕SB1和停止按鈕SB2的常開觸點分別接在PLC的I0.0和I0.1上，接觸器KM的線圈接在PLC的Q0.0端。梯形圖中I0.