第1章 PLC的硬件与工作原理.ppt

* * 第1章 PLC硬件与工作原理 成都理工大学工程技术学院 自动化工程系 雷永锋 第1章 PLC的硬件与工作原理 1.1 概述 1．CPU模块 CPU模块主要由CPU芯片和存储器组成。 PLC的程序分为操作系统和用户程序。 RAM（随机存取存储器）的工作速度高、价格便宜、改写方便。断电后储存的信息丢失。ROM（只读存储器）只能读出，不能写入。断电后储存的信息不会丢失。 EEPROM（可以电擦除可编程的只读存储器）的数据可以读出和改写，断电后信息不会丢失。写入数据的时间比RAM长。S7-200用EEPROM来存储用户程序和需要长期保存的重要数据。 2．I/O模块 I/O模块是输入（Input）模块和输出（Output）模块的简称。 输入模块用来采集输入信号，输出模块用来控制外部的负载和执行器。 I/O模块还有电平转换与隔离的作用。 3．编程软件 STEP 7-Micro/WIN 用来生成和编辑用户程序，和监控用户程序的运行。 4．电源 PLC使用AC 220V电源或DC 24V电源。小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器提供DC 24V电源。 1.2 S7-200系列PLC S7-200、S7-1200和S7-200 SMART是西门子的小型PLC。S7-300/S7-400和S7-1500是模块式大中型PLC。WinAC是在PC上实现PLC功能的“软PLC”。 1.2.1　S7-200的特点 1．功能强，有高速计数、高速输出、PID参数自整定、位置控制、称重、配方、数据记录等功能。 2．先进的程序结构 3．灵活方便的存储器结构，大多数存储区可以按位（bit）、字节、字和双字读写。 4．功能强大、使用方便的编程软件 5．简化复杂编程任务的向导功能 6．强大的通信功能 7．品种丰富的配套人机界面， Smart 700 IE的价格便宜 8．有竞争力的价格 9．完善的网上技术支持 1.2.2　CPU模块 有CPU 221/222/224/224XP/224XPsi/226，最多扩展7个扩展模块、256点数字量I/O或45路模拟量I/O，最多24KB程序存储空间和10KB用户数据存储空间。CPU 221无扩展功能。 256点定时器、256点计数器；集成6个有13种工作模式的高速计数器，以及两点高速脉冲发生器/脉冲宽度调制器。 1个或2个模拟电位器，1个或2个RS-485接口，有实时时钟。 4点输入中断，2个1～255ms的定时中断。 CPU 224XP集成了2AI、1AO，2个RS-485通信口，高速输入200kHz、高速输出100kHz。 可使用PPI、MPI、PROFIBUS、Modbus、USS、S7通信协议，和自由端口通信方式。 1.2.3 数字量输入与数字量输出 1．数字量输入电路 图1-3中的1M是同一组输入点各内部输入电路的公共点。输入电流为数毫安。 外接触点接通时，发光二极管亮，光敏三极管饱和导通；反之发光二极管熄灭，光敏三极管截止，信号经内部电路传送给CPU模块。 漏型输入的输入电流流进输入模块，源型输入的输入电流从模块流出。 2．数字量输出电路 继电器输出电路可以驱动直流负载和交流负载，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，动作速度慢，动作次数有限制。 场效应管输出电路只能驱动直流负载。反应速度快、寿命长，过载能力稍差。 CPU 224XPsi具有MOSFET漏型输出，电流从输出端子流入。其他场效应晶体管型输出的CPU都是MOSFET源型输出，电流从输出端子流出。 1.2.4　扩展模块 1．数字量扩展模块 数字量I/O：8DI、16DI、4DO、8DO模块；4/4、8/8、16/16、32/32点的DI/DO模块。 输入有DC 24V 和AC 230V 两种，输出有DC 24V 和继电器型两种。 2．PLC对模拟量的处理 模拟量输入模块将模拟量转换为数字量。模拟量输出模块将PLC中的数字量转换为模拟量电压或电流。 有12位的4AI、8AI、2AO、4AO、4AI/1AO模块（见表1-5 ）；15位4路、8路热电偶模块，2路、4路热电阻模块。 3．模拟量输入模块 用模块上的DIP开关设置量程。转换后的12位数据被尽可能地往高位移动，单极性全量程输入范围对应的数字量输出为0～32000。双极性全量程输入范围对应的数字量输出为?32000～+32000。电压输入时输入阻抗≥2M?，电流输入时输入阻