電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)（基于西門子S7-1200）活頁(yè)式 課件 項(xiàng)目三 可編程控制器基礎(chǔ)知識(shí)

第二部分西門子S7-1200應(yīng)用知識(shí)本部分包含項(xiàng)目三~項(xiàng)目九，主要學(xué)習(xí)可編程控制器的基礎(chǔ)知識(shí)、西門子S7-1200PLC的硬件知識(shí)、博圖軟件的使用、常用指令及編程、運(yùn)動(dòng)控制、觸摸屏控制等知識(shí)。項(xiàng)目三可編程控制器基礎(chǔ)知識(shí)知識(shí)卡5PLC基礎(chǔ)知識(shí)知識(shí)卡6S7-1200硬件基礎(chǔ)本項(xiàng)目主要介紹可編程控制器的概念、工作原理、分類、發(fā)展及應(yīng)用等基本知識(shí)，S7-1200的特點(diǎn)、硬件組成，學(xué)習(xí)可編程控制器的選型知識(shí)和技能?！局R(shí)目標(biāo)】能解釋PLC的概念；了解S7-1200的CPU結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)指標(biāo)、信號(hào)模塊；會(huì)西門子S7-1200系統(tǒng)的硬件選型知識(shí)?！灸芰δ繕?biāo)】能根據(jù)S7-1200指示燈的狀態(tài)判斷其工作狀態(tài)；能根據(jù)控制要求進(jìn)行西門子S7-1200硬件的選型。【素質(zhì)目標(biāo)】會(huì)使用網(wǎng)絡(luò)搜索工具、會(huì)注冊(cè)常用的工控網(wǎng)站獲取相關(guān)的技術(shù)手冊(cè)、編程軟件；耐心細(xì)致。《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5P

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C基礎(chǔ)知識(shí)一、可編程控制器概述1、可編程控制器的定義可編程控制器（Programmable

Logic

Controller）簡(jiǎn)稱PLC。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）于1985年對(duì)可編程控制器作了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字、模擬的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。2、可編程控制器的歷史1969年研制成功了世界上第一臺(tái)可編程控制器PDP-14，并在汽車自動(dòng)裝配線上試用成功?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5

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基礎(chǔ)知識(shí)一、可編程控制器概述3、可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)由于工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)需求的多樣性，可編程控制器的發(fā)展方向有三個(gè)：一是朝著小型、簡(jiǎn)易、價(jià)格低廉低的方向發(fā)展。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了PLC向緊湊型發(fā)展，體積減小，價(jià)格降低，可靠性不斷提高。這種小型的PLC可以廣泛取代繼電器控制系統(tǒng)，應(yīng)用于單機(jī)控制或小型生產(chǎn)線的控制。如西門子的S7-200、S7-1200；歐姆龍的CP1X系列；三菱的FX系列等產(chǎn)品。二是朝著大型、高速、網(wǎng)絡(luò)化、多功能方向發(fā)展。大型的PLC一般為多處理器系統(tǒng)，有較大的存儲(chǔ)空間和功能強(qiáng)勁的輸入/輸出接口；通過(guò)豐富的智能外設(shè)接口，可以實(shí)現(xiàn)流量、溫度、壓力、位置等閉環(huán)控制；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口（現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)等），可以級(jí)聯(lián)不同類型的PLC和計(jì)算機(jī)，從

而組成控制范圍很大的局域網(wǎng)絡(luò)，適用于大型的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。如西門子的S7-300、S7-400；歐姆龍的CS/CS1D系列；三菱的A系列、Q系列等產(chǎn)品。三是不斷提高編程軟件的功能，PLC軟件化與PC化。如西門子博途軟件，集成了硬件組態(tài)、軟件編程、程序仿真、觸摸屏控制、網(wǎng)絡(luò)支持等功能，輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠，功能十分強(qiáng)大?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5P

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C基礎(chǔ)知識(shí)二、可編程控制器的分類與特點(diǎn)1、可編程控制器分類PLC的種類很多，其功能、內(nèi)存容量、控制規(guī)模、外形等方面差異較大，因此PLC的分類標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一，但仍然可以按照其I/O點(diǎn)數(shù)、結(jié)構(gòu)形式、實(shí)現(xiàn)功能進(jìn)行大致的分類。按I/O點(diǎn)數(shù)分類，PLC按I/O的總點(diǎn)數(shù)可分為：小于256點(diǎn)的為小型機(jī)，256~2048點(diǎn)的為中型機(jī)，超過(guò)2048點(diǎn)的為大型機(jī)。按結(jié)構(gòu)形式分類，PLC按硬件的結(jié)構(gòu)形式可分為整體式PLC和組合式PLC。整體式PLC的CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口安裝在同一機(jī)體內(nèi)，其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，價(jià)格低，但配置靈活性較差，如圖3.1（a）所示為西門子S7-1200整體式PLC；組合式PLC在硬件配置上具有較高的靈活性，其模塊可以像搭積木一樣進(jìn)行組合，構(gòu)成不同控制規(guī)模和功能的PLC，因此又被稱為積木式PLC，

如圖3.1（b）所示為西門子S7-300組合式PLC。按PLC所實(shí)現(xiàn)的功能分類，可將PLC分為低檔、中檔和高檔三類。按品牌分國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口。國(guó)產(chǎn)品牌主要有信捷、匯川、和利時(shí)等；進(jìn)口品牌主要有德國(guó)的西門子（SIEMENS）、美國(guó)的通用（GE）、法國(guó)的施耐德（SCHNEIDER）以及日本的歐姆龍（OMRON）、三菱等。《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5P

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C基礎(chǔ)知識(shí)二、可編程控制器的分類與特點(diǎn)1、可編程控制器分類（a）西門子S7-1200整體式PLC

（b）西門子S7-300組合式PLC圖3.1西門子PLC實(shí)物《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5P

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C基礎(chǔ)知識(shí)二、可編程控制器的分類與特點(diǎn)2、可編程控制器的特點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。PLC的I/O接口均采用光電隔離，使得外部電路與PLC內(nèi)部電路物理隔離。各個(gè)模塊采用屏蔽措施，防止輻射干擾。電路采用濾波技術(shù)，以防止或抑制高頻干擾。軟件設(shè)計(jì)方面，PLC具有良好的自診斷功能，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，CPU會(huì)立即采取措施

防止故障擴(kuò)大。大型的PLC系統(tǒng)，還可以采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或或三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，

進(jìn)一步提升系統(tǒng)的可靠性。程序簡(jiǎn)單易學(xué)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試周期短。PLC采用梯形圖語(yǔ)言，編程易學(xué)易用。安裝簡(jiǎn)單，維修方便。采用模塊化結(jié)構(gòu)，，體積小，重量輕。具有豐富的I/O接口，擴(kuò)展能力強(qiáng)?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5

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基礎(chǔ)知識(shí)三、可編程控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理1、PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用圖3.2

PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5

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基礎(chǔ)知識(shí)（a）繼電器圖形

（b）西門子PLC圖形（c）歐姆龍PLC圖形圖3.3

PLC梯形圖元件與繼電器控制電路元件的對(duì)應(yīng)關(guān)系三、可編程控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理2、PLC的工作原理（1）可編程控制器中的梯形圖與繼電器梯形圖是從繼電器控制的電氣原理圖演變而來(lái)的，繼電器控制電路的元件圖如圖3.3（a）所示；西門子PLC梯形圖所用器件與繼電器元件類似，如圖3.3（b）所示；歐姆龍PLC梯形圖所用器件如圖3.3（c）所示?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5

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基礎(chǔ)知識(shí)三、可編程控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理2、PLC的工作原理圖3.4為三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)動(dòng)控制電路，若改用西門子S7-1200型PLC實(shí)現(xiàn)控制，按控制要求可設(shè)計(jì)圖3.5所示的I/O連線圖。圖3.4三相異步電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)動(dòng)控制電路圖3.5三相異步電動(dòng)機(jī)PLC控制I/O連線圖《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5

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基礎(chǔ)知識(shí)三、可編程控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理2、PLC的工作原理梯形圖中觸點(diǎn)在左邊，與左側(cè)垂直公共母線（左母線）相連，線圈在最右邊，接右側(cè)垂直公共母線，右母線可以省略。根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的控制原理，編寫如圖3.5所示的PLC梯形圖，如圖3.6所示。圖3.6三相異步電動(dòng)機(jī)PLC控制梯形圖《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5

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基礎(chǔ)知識(shí)三、可編程控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理2、PLC的工作原理（2）可編程序控制器的工作過(guò)程可編程控制器實(shí)現(xiàn)某一用戶程序的工作過(guò)程如圖3.7所示，可分為三個(gè)階段：輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出處理階段。由以上分析可知，可編程控制器采用串行工作方式，由彼此串行的三個(gè)階段構(gòu)成一個(gè)掃描周期，輸入處理和輸出處理階段采用集中掃描工作方式。只要CPU置于“RUN”，完成一個(gè)掃描周期工作后，將自動(dòng)轉(zhuǎn)入下一個(gè)掃描周期，反復(fù)循環(huán)地工作，這種工作方式稱為“循環(huán)掃描”工作方式。這種方式與繼電器控制是大不相同的。CPU完成一次包括輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出處理階段的掃描循環(huán)所占用的時(shí)間稱為PLC的一個(gè)掃描周期，用T0表示?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5

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基礎(chǔ)知識(shí)三、可編程控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理2、PLC的工作原理（2）可編程序控制器的工作過(guò)程圖3.7循環(huán)掃描工作方式《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5

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基礎(chǔ)知識(shí)四、可編程控制器的基本技術(shù)指標(biāo)1、可編程控制器的基本技術(shù)指標(biāo)可編程控制器的技術(shù)指標(biāo)很多，但作為使用可編程控制器的開(kāi)發(fā)者、維護(hù)維修類用戶，對(duì)其中主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)了解清楚輸入/輸出點(diǎn)數(shù)（即I/O點(diǎn)數(shù)）掃描速度

PLC采用循環(huán)掃描方式工作，完成一次掃描所需的時(shí)間稱為掃描周期。掃描速度是指掃描一步指令的時(shí)間，如μs/步。指令系統(tǒng)

指令系統(tǒng)是指PLC所有指令的總和。內(nèi)存容量?jī)?nèi)存容量是指可編程控制器內(nèi)有效用戶程序的存儲(chǔ)器容量。PLC的存儲(chǔ)器由系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器三部分組成。PLC存儲(chǔ)容量通常指用戶程序存儲(chǔ)器，它表征系統(tǒng)提供給用戶的可用資源，是系統(tǒng)性能的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。歐美生產(chǎn)的PLC中，通常用K字（KW）或K字節(jié)（KB）來(lái)表示，其中1K=1024。編程元器件的種類和數(shù)量。功能模塊或功能單元。通信聯(lián)網(wǎng)功能。《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5

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基礎(chǔ)知識(shí)四、可編程控制器的基本技術(shù)指標(biāo)2、可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域可編程序控制器在各行各業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，可以從應(yīng)用類型和應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)劃分。1）從應(yīng)用類型劃分用于開(kāi)關(guān)邏輯控制。這種控制主要針對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)，例如各種自動(dòng)加工機(jī)械設(shè)備、升降控制系統(tǒng)。其特點(diǎn)是被控對(duì)象是開(kāi)關(guān)邏輯量，只需完成接通、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，邏輯控制可由觸點(diǎn)的串聯(lián)和并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，在傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用可編程序控制器控制是十分方便的。用于閉環(huán)過(guò)程控制。工業(yè)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程中，需大量使用PID調(diào)節(jié)器，以便準(zhǔn)確、可靠地完成各種工業(yè)控制要求的動(dòng)作?，F(xiàn)代大型可編程序控制器都配有PID子程序（制成軟件，供用戶調(diào)用）或PID智能模塊，從而實(shí)現(xiàn)單回路、多回路的調(diào)節(jié)控制。例如，PID調(diào)節(jié)器可應(yīng)用于鍋爐、冷凍、反應(yīng)堆、水處理、釀酒等的控制?？删幊绦蚩刂破骺蓱?yīng)用于閉環(huán)的位置控制和速度控制，例如連軋機(jī)的位置控制、自動(dòng)電焊機(jī)控制等。用于機(jī)器人控制。由可編程序控制器控制的3~6軸機(jī)器人可自動(dòng)完成各種機(jī)械動(dòng)作。用于組成多級(jí)控制系統(tǒng)。多級(jí)控制系統(tǒng)可以配合計(jì)算機(jī)等其他設(shè)備，組成工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中可充分利用可編程序控制器的通信接口和專用網(wǎng)絡(luò)通信模塊，使各自動(dòng)化設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)快速通信?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡5

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基礎(chǔ)知識(shí)四、可編程控制器的基本技術(shù)指標(biāo)2、可編程序控制器的應(yīng)用領(lǐng)域2）從應(yīng)用領(lǐng)域劃分可編程序控制器不僅應(yīng)用于工廠，而且已深深地滲透到產(chǎn)業(yè)界的每個(gè)角落，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及到機(jī)械、食品、造紙、貨運(yùn)、水處理、高層建筑、公共設(shè)施、農(nóng)業(yè)和娛樂(lè)業(yè)等。可編程序控制器應(yīng)用領(lǐng)域的分類情況如表3.1所示。表3.1可編程序控制器應(yīng)用領(lǐng)域分類情況表《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)下面以西門子公司的S7-1200為例講解PLC的硬件結(jié)構(gòu)。S7-1200PLC硬件系統(tǒng)的組成采用整體式加積木式，即主機(jī)中包括一定數(shù)量的I/O端口，同時(shí)還可以擴(kuò)展各種接口模塊。S7-1200硬件主要由CPU模塊、信號(hào)板、輸入/輸出信號(hào)模塊、通信模塊等組成，各個(gè)模塊安裝在標(biāo)準(zhǔn)的DIN導(dǎo)軌上，如圖3.8所示。圖3.8

S7-1200硬件構(gòu)成圖《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)SIMATIC

S7-1200有五種CPU模塊，分別為CPU

1211C、CPU1212C、CPU

1214C、CPU1215C和CPU1217C。任何CPU的前方均可加入一個(gè)信號(hào)板，輕松擴(kuò)展數(shù)字或模擬量I/O。主機(jī)可以通過(guò)在其右側(cè)擴(kuò)展連接信號(hào)模塊，進(jìn)一步擴(kuò)展數(shù)字量或模擬量I/O。CPU

1211C不能擴(kuò)展連接信號(hào)模塊，CPU

1212C可連接2個(gè)信號(hào)模塊，其他CPU模塊均可連接8個(gè)信號(hào)模塊。所有的

SIMATIC

S7-1200

CPU控制器的左側(cè)均可連接多達(dá)3個(gè)通訊模塊，便于實(shí)現(xiàn)端到端的串行通訊。S7-1200硬件的組成具有高度靈活性，用戶容易根據(jù)需要確定PLC的硬件結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展十分方便。通過(guò)對(duì)典型機(jī)型硬件組成的學(xué)習(xí)，熟悉PLC的硬件配置，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)指令系統(tǒng)和設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)打好基礎(chǔ)?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)一、CPU模塊1、CPU模塊1）S7-1200產(chǎn)品定位西門子PLC系列是一個(gè)完整的產(chǎn)品組合，包括高性能可編程邏輯控制器、書(shū)本型迷你控制器LOGO!以及基于PC的控制器。其產(chǎn)品定位如圖3.9所示。S7-1200產(chǎn)品的定位瞄準(zhǔn)的是中低端小型PLC產(chǎn)品線，硬件結(jié)構(gòu)由緊湊模塊化結(jié)構(gòu)組成,系統(tǒng)IO點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量均比S7-200多出30%，充分滿足市場(chǎng)的針對(duì)小型PLC的需求。圖3.9西門子S7-1200產(chǎn)品定位《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)一、CPU模塊

2）S7-1200面板S7-1200面板結(jié)構(gòu)如圖3.10所示，下面對(duì)其中的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。存儲(chǔ)卡

S7-1200使用SD存儲(chǔ)卡，具有四種功能：①作為CPU的預(yù)裝存儲(chǔ)區(qū)，用戶文件僅存儲(chǔ)在卡中，CPU中沒(méi)有項(xiàng)目文件，離開(kāi)存儲(chǔ)卡將無(wú)法運(yùn)行。②在有編碼器的情況下，作為向多個(gè)S7-1200系列PLC傳送項(xiàng)目文件的介質(zhì)。③忘記密碼時(shí)，清除CPU內(nèi)部項(xiàng)目文件和密碼。④更新S7-1200

CPU的固件版本（只限24MB卡）。狀態(tài)指示燈S7-1200

CPU有三種CPU運(yùn)行狀態(tài)指示燈，分別是STOP/RUN指示燈、ERROR指示燈和MAINT指示燈，用于顯示當(dāng)前CPU模塊的運(yùn)行狀態(tài)。此外，CPU模塊上還有I/O狀態(tài)指示燈用來(lái)指示各個(gè)數(shù)字量輸入或輸出的狀態(tài)（接通亮，斷開(kāi)滅）。CPU運(yùn)行狀態(tài)如表3.2所示?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)一、CPU模塊①電源接口②存儲(chǔ)卡插槽（上部保護(hù)蓋下面）③可拆卸用戶接線連接器（保護(hù)蓋下面）④板載I/O的狀態(tài)LED⑤PROFINET連接器（CPU的底部）圖3.10

S7-1200PLC外形結(jié)構(gòu)《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)一、CPU模塊表3.2

CPU運(yùn)行狀態(tài)指示燈《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)一、CPU模塊①STOP/RUN指示燈：該指示燈為黃色，CPU處于停止模式；該指示燈為綠色，CPU處于運(yùn)行模式；該指示燈以黃色和綠色交替閃爍時(shí)，CPU處于啟動(dòng)階段；該指示燈滅，說(shuō)明CPU斷電。②ERROR指示燈：該指示燈以紅色閃爍時(shí)，表示有錯(cuò)誤，例如CPU內(nèi)部錯(cuò)誤、存儲(chǔ)卡錯(cuò)誤或組態(tài)錯(cuò)誤；該指示燈為紅色，表示出現(xiàn)硬件故障。③MAINT指示燈：每次插入、取出存儲(chǔ)卡時(shí)閃爍。（3）PROFINET端口S7-1200提供一個(gè)PROFINET端口用于與編程計(jì)算機(jī)、HMI（人機(jī)界面）、其它PLC或設(shè)備進(jìn)行PROFINET網(wǎng)絡(luò)通信。PROFINET端口提供兩個(gè)指示燈顯示以太網(wǎng)的通信狀態(tài)。當(dāng)“Link”指示燈為綠色，表示網(wǎng)絡(luò)連接成功；當(dāng)“Rx/Tx”指示燈為黃色時(shí)，表示正在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸活動(dòng)。《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)一、CPU模塊2、型號(hào)規(guī)格西門子S7-1200CPU有5種類型，包含1211C、1212C、1214C、1215C、1217C，各個(gè)型號(hào)提供具有不同的特征和功能，以方便用戶針對(duì)不同的應(yīng)用需求創(chuàng)造有效的解決方案，各個(gè)型號(hào)的主要性能指標(biāo)如表3.3所示?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)一、CPU模塊表3.3

S7-1200

CPU型號(hào)主要性能指標(biāo)表CPU參數(shù)CPU1211CCPU

1212CCPU1214CCPU1215CCPU1217C3種規(guī)格CPUDC/DC/DC，

AC/DC/RLY，DC/DC/RLY用戶存儲(chǔ)器工作/KB5075100125150裝載/MB14保持/KB10存儲(chǔ)卡SIMATIC存儲(chǔ)卡（可選）集成I/O數(shù)字量6輸入/4輸出8輸入/6輸出14輸入/10輸出14輸入/10輸出14輸入/10輸出模擬量2輸入2輸入/2輸出過(guò)程映像區(qū)輸入（I）1024字節(jié)輸出（Q）1024字節(jié)位存儲(chǔ)器（M）4096字節(jié)8192字節(jié)信號(hào)板（SB）、電池板（BB）或通信板（CB）≤1個(gè)信號(hào)模塊（SM）擴(kuò)展無(wú)≤2個(gè)≤8個(gè)通信模塊（CM）3（左側(cè)擴(kuò)展）高速計(jì)數(shù)器總計(jì)最多可組態(tài)6個(gè)，使用任意內(nèi)置或SB輸入的高速計(jì)數(shù)器1

MHz—Ib.2~Ib.580

/100kHzIa.0~Ia.530

/20kHz—Ia.6~Ia.7Ia.6~Ia.5Ia.6~Ib.1《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)一、CPU模塊3、S7-1200CPU的共同特點(diǎn)S7-1200系列各CPU模塊的主要區(qū)別在于本機(jī)數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)不同，其共性如下：1）CPU集成了以太網(wǎng)接口；CPU供電范圍廣，交流（AC）或直流（DC）電源（85-264

V

AC或

24

V

DC）；集成數(shù)字量輸出24V

DC或繼電器，集成24V

DC數(shù)字量輸入，集成模擬量輸入0-10V；具有頻率高達(dá)100

kHz的脈沖序列輸出，頻率高達(dá)100

kHz的脈寬調(diào)制輸出，頻率高達(dá)100

kHz的高速計(jì)數(shù)器；通過(guò)擴(kuò)展附加的通信模塊，例如：RS

485模塊，實(shí)現(xiàn)了模塊化特點(diǎn)，通過(guò)信號(hào)板直接在CPU上擴(kuò)展模擬量或數(shù)字量信號(hào)實(shí)現(xiàn)了模塊化特點(diǎn)，同時(shí)保持

CPU原有空間，為用戶在裝配過(guò)程中節(jié)省了空間；通過(guò)信號(hào)模塊的大量模擬量和數(shù)字量輸入和輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)模塊化特點(diǎn)；《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)一、CPU模塊3、S7-1200CPU的共同特點(diǎn)S7-1200系列各CPU模塊的主要區(qū)別在于本機(jī)數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)不同，其共性如下：7）用戶可選擇多種不同容量的存儲(chǔ)卡，來(lái)實(shí)現(xiàn)程序下載，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能；具有運(yùn)動(dòng)控制功能，可以用于簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)控制；具有帶自整定功能的PID控制器；該系列PLC具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，密碼保護(hù)，時(shí)間中斷，硬件中斷，庫(kù)功能，在線/離線診斷功能，并且所有模塊上的端子都可拆卸，方便用戶進(jìn)行安裝和接線?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)一、CPU模塊4、S7-1200CPU的版本S7-1200CPU的5種CPU有不同電源電壓和輸入、輸出電壓版本，如表3.4所示。表3.4

S7-1200CPU的版本版本電源電壓DI輸入電壓DO輸出電壓DO輸出電流DC/DC/DCDC24VDC24VDC24V0.5A，MOSFETDC/DC/RelayDC24VDC24VDC5~30V，AC5~250V2A，DC

30W/AC

200WAC/DC/RelayAC85~264VDC24VDC5~30V，AC5~250V2A，DC

30W/AC

200W《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊輸入（Input）模塊和輸出（Output）模塊簡(jiǎn)稱I/O模塊，相當(dāng)于控制系統(tǒng)的眼睛、耳朵、手和腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和CPU的橋梁。I/O模塊按信號(hào)的形式可分為數(shù)字量（又稱為開(kāi)關(guān)量）I/O模塊和模擬量I/O模塊；其中數(shù)字輸入模塊稱為DI、數(shù)字輸出模塊稱為DO模塊、模擬量輸入模塊稱為AI、模擬量輸出模塊稱為AO模塊）；按電源形式可分為直流型和交流型、電壓型和電流型；按功能可分為基本I/O模塊和特殊I/O模塊。CPU與各個(gè)模塊的關(guān)系如圖3.11所示?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊圖3.11

CPU與各個(gè)模塊的關(guān)系圖圖中：①通信模塊（CM）或通信處理器（CP）②CPU（CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C、CPU1217C）③信號(hào)板（SB）（數(shù)字SB、模擬SB），通信板（CB）或電池板（BB）④信號(hào)模塊（SM）（數(shù)字SM、模擬

SM、熱電偶SM、RTD

SM、工藝SM）《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊1、信號(hào)板信號(hào)板是可以內(nèi)插在CPU模塊中、用于擴(kuò)展少量I/O點(diǎn)的一塊小集成電路板。S7-1200的所有CPU模塊都可以安裝一塊信號(hào)板，采用內(nèi)嵌式安裝，信號(hào)板直接插到S7-1200

CPU前面的插座中，實(shí)現(xiàn)電氣、機(jī)械的連接，安裝前后不會(huì)增加控制器所需的空間，安裝尺寸不變，這也是S7-1200的一大亮點(diǎn)。S7-1200共有5種信號(hào)板，分別是：數(shù)字量輸入/輸出信號(hào)板SB

1221、SB1222、SB1223，模擬量輸入/輸出信號(hào)板SB1231、SB1232，這五種信號(hào)板適用于所有的CPU模塊，數(shù)字量技術(shù)規(guī)范如表3.5所示、模擬量技術(shù)規(guī)范如表3.6所示。其中常用的是SB1223和SB1231。信號(hào)板與信號(hào)模塊的不同之處可分以下三個(gè)方面：第一，尺寸方面：安裝信號(hào)板不影響CPU的安裝尺寸，信號(hào)模塊裝在CPU的外側(cè)，則影響CPU的尺寸。第二，適用性：信號(hào)板適用于所有的CPU模塊，信號(hào)模塊不適用于CPU1211C。第三，擴(kuò)展點(diǎn)數(shù)：信號(hào)板用于少數(shù)I/O點(diǎn)的擴(kuò)展，信號(hào)模塊用于較多點(diǎn)數(shù)、更靈活的I/O擴(kuò)展?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊表3.5

S7-1200數(shù)字量信號(hào)板技術(shù)規(guī)范型號(hào)SB1221SB1222SB1223額定電壓5V24V5V24V5V24V電流消耗SM總線40mA40mA35mA35mA35mA35mADC5/24V15mA/輸入+15mA7mA/輸入+15mA15mA15mA15mA/輸入+15mA7mA/輸入+30mA功耗1.0W1.5W0.5W0.5W0.5W1.5WDI點(diǎn)數(shù)44--22DO點(diǎn)數(shù)--4422《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊表3.6

S7-1200模擬量信號(hào)板技術(shù)規(guī)范型號(hào)SB1231SB1232額定電壓5V24V5V24V功耗1.5W1.5WAI點(diǎn)數(shù)1×12bitAO點(diǎn)數(shù)1×12bit《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊除了通過(guò)信號(hào)板進(jìn)行少量點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展外，S7-1200也提供了各種信號(hào)模塊（SM）進(jìn)行較多點(diǎn)數(shù)的I/O擴(kuò)展。信號(hào)模塊連接在CPU的右側(cè)。數(shù)字量輸入模塊（DI）、數(shù)字量輸出模塊（DO），模擬量輸入模塊（AI）、模擬量輸出模塊（AO），它們統(tǒng)稱為信號(hào)模塊。大量不同的數(shù)字量和模擬量模塊可精確提供各種任務(wù)所需的輸入/輸出。數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)目、電壓和電流范圍、隔離、診斷和報(bào)警功能等方面有所不同。每個(gè)模塊上有DIAG（診斷）指示燈和I/O

Channel指示燈，其功能如表3.7所示。《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊表3.7信號(hào)板指示燈說(shuō)明DIAG（紅色/綠色）I/O

Channel（紅色/綠色）現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電源關(guān)閉呈紅色閃爍呈紅色閃爍沒(méi)有組態(tài)或更新在進(jìn)行中呈綠色閃爍滅模塊已組態(tài)且沒(méi)有錯(cuò)誤亮（綠色）亮（綠色）錯(cuò)誤狀態(tài)呈紅色閃爍—I/O錯(cuò)誤（啟用診斷時(shí)）—呈紅色閃爍I/O錯(cuò)誤（禁用診斷時(shí)）—亮（綠色）《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊1）開(kāi)關(guān)量I/O模塊（1）輸入模塊被控對(duì)象的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)、按鈕或傳感器，以開(kāi)關(guān)量的形式，由輸入模塊送入CPU進(jìn)

行處理，其信號(hào)流向如圖3.12所示。通常開(kāi)關(guān)量輸入模塊（模塊），按信號(hào)電源的不同分為三種類型：直流12~24V輸入、交流100~120V或200~240V輸入和交直流12~24V輸入三種，常用的是直流24V的輸入模塊。圖3.12輸入模塊組成框圖《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊1）開(kāi)關(guān)量I/O模塊（1）輸入模塊開(kāi)關(guān)量輸入模塊的作用是把現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU所需的TTL標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，各

PLC的輸入模塊的電路都大同小異，圖3.13所示為直流輸入模塊原理圖。由于各輸入點(diǎn)的輸入電路都相同，圖中只畫(huà)出了一個(gè)輸入端，COM為輸入端口的公共端。圖3.13直流輸入模塊原理圖在圖3.13所示的直流輸入模塊中，信號(hào)電源由外部供給直流電源即可正向接入，也可反向接入。R1、R2、C仍然起分壓、限流和濾波作用，雙向光電耦合器具有整流和隔離的雙重作用，雙向LED用作輸入狀態(tài)指示?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊1）開(kāi)關(guān)量I/O模塊（2）開(kāi)關(guān)量輸出模塊PLC所控制的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行元件有：電磁閥、繼電器、接觸器、指示燈、電動(dòng)機(jī)等，CPU輸出的控制信號(hào)，經(jīng)輸出模塊驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件。輸出模塊的組成如圖3.14所示，其中輸出電路常由隔離電路和功率放大電路組成。開(kāi)關(guān)量輸出模塊的輸出形式有三種：繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出。目前常用的是繼電器輸出和晶體管輸出。圖3.14輸出模塊組成框圖《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊1）開(kāi)關(guān)量I/O模塊（2）開(kāi)關(guān)量輸出模塊①繼電器輸出（交直流）模塊繼電器輸出模塊原理圖如圖3.15所示。在圖中，繼電器既是輸出開(kāi)關(guān)器件，又是隔離器件，電阻R1和LED指示燈組成輸出狀態(tài)顯示器；電阻R2和電容器C組成RC滅弧電路，消除繼電器觸點(diǎn)火花。當(dāng)CPU輸出一個(gè)接通信號(hào)時(shí)，指示燈LED亮，繼電器線圈得電，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，使電源、負(fù)載和觸點(diǎn)形成回路。繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作的響應(yīng)時(shí)間約為10ms。繼電器輸出模塊的負(fù)載回路，可選用直流電源，也可選用交流電源。外接電源及負(fù)載電源的大小，由繼電器的觸點(diǎn)決定，通常在電阻性負(fù)載時(shí)，繼電器輸出的最大負(fù)載電流為2A/點(diǎn)。《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊1）開(kāi)關(guān)量I/O模塊（2）開(kāi)關(guān)量輸出模塊①繼電器輸出（交直流）模塊圖3.15繼電器輸出模塊原理圖《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊1）開(kāi)關(guān)量I/O模塊（2）開(kāi)關(guān)量輸出模塊②晶閘管輸出（交流）模塊晶閘管輸出模塊原理圖如圖3.16所示，在圖中雙向晶閘管為輸出開(kāi)關(guān)器件，由它組成的固態(tài)繼電器（AC

SSR）具有光電隔離作用，作為隔離元件。電阻R2和電容器C組成高頻濾波電路，減小高頻信號(hào)干擾。壓敏電阻作為消除尖峰電壓的浪涌吸收器。當(dāng)CPU輸出一個(gè)接通信號(hào)時(shí)，LED指示燈亮，固態(tài)繼電器中的雙向晶閘管導(dǎo)通，負(fù)載得電。雙向晶閘管開(kāi)通響應(yīng)時(shí)間小于≤1ms，關(guān)斷時(shí)間≤10ms。由于雙向晶閘管的特性，在輸出負(fù)載回路中的電源，只能選用交流電源?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊1）開(kāi)關(guān)量I/O模塊（2）開(kāi)關(guān)量輸出模塊②晶閘管輸出（交流）模塊圖3.16晶閘管輸出模塊原理圖《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊1）開(kāi)關(guān)量I/O模塊（2）開(kāi)關(guān)量輸出模塊③晶體管輸出直流模塊晶體管輸出模塊原理圖如圖3.17所示。在圖中晶體管V1作為輸出開(kāi)關(guān)器件，光耦合器為隔離器件。穩(wěn)壓管VS和熔斷器FU分別用于輸出端的過(guò)電壓保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)，二極管VD可禁止負(fù)載電源反相接入。當(dāng)CPU輸出一個(gè)接通信號(hào)時(shí)，LED指示燈亮。該信號(hào)通過(guò)光耦合器使V1導(dǎo)通，負(fù)載得電。晶體管輸出模塊所帶負(fù)載只能使用直流電源。在電阻型負(fù)載時(shí)，晶體管輸出的最大負(fù)載電流通常為0.5A/點(diǎn)，通斷響應(yīng)時(shí)間均小于0.1ms?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊1）開(kāi)關(guān)量I/O模塊（2）開(kāi)關(guān)量輸出模塊③晶體管輸出直流模塊圖3.17晶體管輸出模塊原理圖《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊（3）開(kāi)關(guān)量擴(kuò)展I/O模塊開(kāi)關(guān)量I/O擴(kuò)展模塊如表3.8所示。表3.8開(kāi)關(guān)量I/O擴(kuò)展模塊序號(hào)型號(hào)DI點(diǎn)數(shù)DO點(diǎn)數(shù)1SM122182SM1221163SM122284SM122285SM122286SM1222167SM1222168SM1223

8×DC

24V輸入/8×DC

24V輸出889SM1223

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24V輸出161610SM1223

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24V輸入/8×繼電器輸出88《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊2）模擬量I/O模塊在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常需要檢測(cè)連續(xù)變化的模擬量信號(hào)，如溫度，流量，壓力等轉(zhuǎn)變?yōu)镻LC能處理的數(shù)字信號(hào)；處理完成，又需要把數(shù)字信號(hào)變換成模擬信號(hào)，去控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。因此，PLC需要具有模擬量處理的能力。模擬量處理模塊按信號(hào)流向可分為輸入型和輸出型；還可以按是否在PLC內(nèi)部分為內(nèi)置型和外接型。《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊2）模擬量I/O模塊（1）模擬量輸入模塊生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中連續(xù)變化的模擬量信號(hào)如溫度，流量，壓力，通過(guò)變送器變成轉(zhuǎn)換成DC

0~5V、DC1~5V、DC0~10V、DC-10~10V、DC0~20mA、DC4~20mA等標(biāo)準(zhǔn)電壓電流信號(hào)。模擬量輸入模塊的作用是把這些連續(xù)變化的電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能處理的數(shù)字信號(hào)。模擬量輸入電路一般由變送器、模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D），光電隔離等部分組成，其組成如圖3.18所示。圖3.18模擬量輸入電路組成框圖《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊2）模擬量I/O模塊（2）模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊的作用是CPU處理后的若干位數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量信號(hào)輸出，以滿足生產(chǎn)控制過(guò)程中需要模擬信號(hào)的要求。模擬量輸出模塊組成的框圖如圖3.19所示。CPU的控制信號(hào)由輸出鎖存器經(jīng)光電隔離，數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A）和運(yùn)算放大器，變換成轉(zhuǎn)模擬量信號(hào)輸出。模擬量輸出為DC（0~5V）、DC（1~5V）、DC（0~10V）、DC（-10~10V）、DC（0~20mA）、DC（4~20mA）等標(biāo)準(zhǔn)電壓電流信號(hào)。圖3.19模擬量輸出電路組成框圖《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)二、輸入/輸出信號(hào)模塊2、信號(hào)模塊

2）模擬量I/O模塊

（3）西門子S7-1200常用模擬量I/O模塊西門子S7-1200常用模擬量I/O模塊如表3.9所示。表3.9西門子S7-1200常用模擬量I/O模塊序號(hào)型號(hào)AIAO1SM1231

4×模擬量輸入42SM1231

8×模擬量輸入83SM1232

2×模擬量輸出24SM1232

4×模擬量輸出45SM1234

4×模擬量輸入/2×模擬量輸出426SM1231

4×16位模擬量輸入47SM1231 TC

4×16位48SM1231 TC

8×16位89SM1231 RTD

4×16位410SM1231 RTD

8×16位8《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)圖3.20

CB1241-RS485模塊使用接線圖三、通信板與通信模塊1、通信板（CB）S7-1200的所有CPU模塊都可以安裝一塊通信板（CB），采用內(nèi)嵌式安裝，與信號(hào)板的連接類似，通信板（CB）內(nèi)插在CPU模塊中，用于提供串行通信，是一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的串口解決方案。S7-1200配套使用的通信板只有一種，型號(hào)為CB1241-RS485，該模塊使用時(shí)接線如圖3.20所示。S71200

CPU通過(guò)CB1241-RS485通信板與西門子傳動(dòng)設(shè)備進(jìn)行USS通訊連接，實(shí)現(xiàn)S7-1200PLC與傳動(dòng)設(shè)備之間的信息傳輸。一個(gè)CB1241-RS485接口最多同時(shí)連接16臺(tái)驅(qū)動(dòng)器。CB1241-RS485模塊還支持Modbus

RTU、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PtP等通訊連接。①將M連接到電纜屏蔽層②A=TxD/RxD-（綠色線/針8）③B=TxD/RxD+（紅色線/針3）《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)三、通信板與通信模塊2、通信模塊（CM）S7-1200的可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活性高也體現(xiàn)在它的通信模塊（CM）設(shè)計(jì)上。S7-1200最多可以增加3個(gè)通信模塊，安裝在CPU模塊的左邊。CM只能安裝在CPU的左側(cè)或者另外一個(gè)CM的左側(cè)。西門子PLCS7-1200系列的通信模塊主要有CM1241、CM1242、CM1243、CM1245、CM1278等幾種，主要通信模塊的型號(hào)、用途如表3.10所示。表3.10通信模塊型號(hào)、用途表序號(hào)型號(hào)用途備注1CM12784×I/O

Link

MASTER2CM1241RS485/RS422/RS2323CM1243-2AS-Interface主站4CM1243-5PROFIBUS

DP主站模塊5CM1242-5PROFIBUS

DP從站模塊6CM1242-7GPRS模塊7TS

Adapter

IE

Basic連接到CPU8TS

Module

Modem調(diào)制解調(diào)器《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)四、可編程控制器選型在PLC項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，首先需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，弄清楚控制對(duì)象及其工作過(guò)程、I/O點(diǎn)數(shù)、是否有模擬量處理、是否要求通信、是否需要觸摸屏等一系列的問(wèn)題。然后查閱相關(guān)可編程控制器的選型手冊(cè)和硬件手冊(cè)，選擇PLC硬件系統(tǒng)，形成硬件系統(tǒng)組成方案。為接下來(lái)的硬件電路設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。1、項(xiàng)目需求分析隨著PLC功能的不斷完善，幾乎可以用PLC完成所有的工業(yè)控制任務(wù)。但是，是否選擇PLC控制？選擇單臺(tái)PLC控制，還是多臺(tái)PLC的分散控制或分級(jí)控制？還應(yīng)根據(jù)該系統(tǒng)所需完成的控制任務(wù)、對(duì)被控對(duì)象的生產(chǎn)工藝及特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，特別是從以下幾方面給以考慮。1）控制規(guī)模工藝復(fù)雜程度可靠性要求數(shù)據(jù)處理速度《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6S

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0硬件基礎(chǔ)四、可編程控制器選型2、可編程控制器選型1）PLC的CPU型號(hào)在滿足控制要求的前提下，PLC的CPU選型時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。性能與任務(wù)相適應(yīng)PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求指令系統(tǒng)的選擇擴(kuò)展能力特殊功能通信功能《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)四、可編程控制器選型2、可編程控制器選型2）PLC容量要求PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)器的容量。I/O點(diǎn)數(shù)的要求據(jù)被控對(duì)象的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總點(diǎn)數(shù)，并考慮到今后調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)加上10％～15％的備用量。用戶存儲(chǔ)器容量的要求用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)I/O點(diǎn)及有關(guān)功能器件占用的內(nèi)存大致如下。l開(kāi)關(guān)量輸入：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=輸入點(diǎn)數(shù)×10；l開(kāi)關(guān)量輸出：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=輸出點(diǎn)數(shù)×8；l定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=定時(shí)器／計(jì)數(shù)器數(shù)量×2；l模擬量：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=模擬量通道數(shù)×100；l通信接口：所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=接口個(gè)數(shù)×300。

l根據(jù)存儲(chǔ)器的總字?jǐn)?shù)再加上一個(gè)備用量?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)四、可編程控制器選型3、I/O模塊的選擇I/O模塊的選擇主要是根據(jù)輸入信號(hào)的類型（開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量、模擬量、電壓類型、電壓等級(jí)和變化頻率），選擇與之相匹配的輸入模塊。根據(jù)負(fù)載的要求（例如負(fù)載電壓、電流的類型、是NPN型還是PNP型晶體管輸出等）、數(shù)量等級(jí)以及對(duì)響應(yīng)速度的要求等，選擇合適的輸出模塊。根據(jù)系統(tǒng)要求安排合理的I/O點(diǎn)數(shù)，并有一定的余量（10%～20%），考慮到增加點(diǎn)數(shù)的成本，在選型前應(yīng)將輸入/輸出點(diǎn)做合理的安排，從而實(shí)現(xiàn)用較少的點(diǎn)數(shù)來(lái)保證設(shè)備的正常操作。（1）開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇PLC的輸入模塊用來(lái)檢測(cè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)（如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、溫控開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)等）的高電平信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的低電平信號(hào)。l按輸入點(diǎn)數(shù)分：常用的有8點(diǎn)、12點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)等。l按工作電壓分：常用的有直流5V、12V、24V，交流110V、220V等。

l按外部接線方式又可分為；匯點(diǎn)輸入、分隔輸入等。《電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)四、可編程控制器選型3、I/O模塊的選擇（2）開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇輸出模塊的任務(wù)是將PLC內(nèi)部低電平的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出模塊有3種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。①輸出方式的選擇

繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，最大開(kāi)閉頻率不得超過(guò)1Hz。

晶閘管輸出（交流）和晶體管輸出（直流）都屬于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸出，適用于

通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開(kāi)瞬間會(huì)產(chǎn)生較高的反壓，必須采取抑制措施。②輸出電流的選擇

模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對(duì)于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時(shí)有沖擊電流，要留有足夠的余量。③允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)在選用輸出模塊時(shí)，不但要看一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力，還要看整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷能力，即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過(guò)模塊規(guī)

定的最大允許電流。如OMRON公司的CQMl-OC222是16點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)點(diǎn)允許通過(guò)電流2A（AC250V/DC24V）。但整個(gè)模塊允許通過(guò)的最大電流僅8A?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)四、可編程控制器選型3、I/O模塊的選擇模擬量模塊的選擇除了開(kāi)關(guān)量信號(hào)以外，工業(yè)控制中還有模擬量輸入、模擬量輸出以及溫度控制模塊等。這些模塊中有自己的CPU、存儲(chǔ)器，能在PLC的管理和協(xié)調(diào)下獨(dú)立地處理特殊任務(wù)，這樣既完善了PLC的功能，又可減輕PLC的負(fù)擔(dān)，提高處理速度。有關(guān)模擬量功能模塊的應(yīng)用參見(jiàn)模擬量模塊的使用手冊(cè)。特殊功能模塊除了開(kāi)關(guān)量信號(hào)、模擬量信號(hào)以外，高速計(jì)數(shù)器模塊、高速脈沖輸出模塊、通信模塊等特殊功能模塊在一些項(xiàng)目中也有較多的應(yīng)用。有關(guān)特殊功能模塊的應(yīng)用參見(jiàn)特殊功能模塊的使用手冊(cè)?！峨姎饪刂萍癙LC應(yīng)用技術(shù)-基于西門子S7-1200》活頁(yè)式教程知識(shí)卡6

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硬件基礎(chǔ)四、可編程控制器選型4、其他選擇性價(jià)比根據(jù)不同的控制要求，選擇不同品牌的PLC，不要片面追求高性能、多功能。對(duì)控制要求低的系統(tǒng)，提出過(guò)高的技術(shù)指標(biāo)，只會(huì)增加開(kāi)發(fā)成本。系列產(chǎn)品考察該P(yáng)LC廠家的其他系列產(chǎn)品，從長(zhǎng)遠(yuǎn)和整體觀點(diǎn)出發(fā)，一個(gè)企業(yè)最好優(yōu)選一個(gè)PLC廠家的系列化產(chǎn)品，這樣可以減少PLC的備件，以后建立自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)也比較方便，而且只需購(gòu)置一臺(tái)PLC的編程器或一套編程軟件，并可實(shí)現(xiàn)資源共享。售后服務(wù)選擇機(jī)型時(shí)還要考慮有可靠的技術(shù)支持。這些支持包括必要的技術(shù)培訓(xùn)，幫助安