第2章 8.10.doc

2 PLC的硬件结构与工作原理2.1 S7-200 PLC系统构成 PLC是一种特殊的计算机，它的组成与计算机相似。整体式结构的PLC组成如图2-1所示。 2.1.1 PLC系统基本结构 PLC控制系统由输入部分、PLC基本单元和输出部分组成，如图2-1所示。 输入部分：收集并保存被控对象实际运行的数据和信息。 PLC基本单元：处理输入部分取得的信息，并按照被控对象实际的动作要求作出反映。 输出部分：提供正在被控制的许多装置中，哪几个设备需要实时操作处理。 2.1.2系统硬件 S7-200系列可编程控制器硬件系统的配置方式采用整体式加积木式，即主机中包含一定数量的输入/输出（I/O），同时还可以扩展各种功能模块。如图２-2所示。 1. 基本单元 基本单元（Basic Unit）又称CPU模块，也有的称之为主机或本机。它包括CPU、存储器、基本输入/输出点和电源等，是PLC的主要组成部分。 2. 扩展单元 主机I/O点数量不能满足控制系统的要求时，用户可以根据需要扩展各种I/O模块。 3. 特殊功能模块 当需要完成某些特殊功能的控制任务时，需要扩展功能模块。它们是为完成某种特殊控制任务而特制的一些装置。 图2.1为一典型PLC结构简图。 图２-2 S7-200系列PLC结构简图 4. 外围设备 外围设备是为充分和方便的利用系统硬件和软件资源而开发和使用的一些设备，主要有编程设备、文本显示器、触摸屏、变频器、人机操作界面和网络设备等。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能。 （1）人机接口装置（HMI） 人机接口又叫操作员接口，例如操作员面板、触摸屏、文本显示器等，用于实现操作人员与PLC控制系统的对话和相互作用，使用户通过友好的操作界面轻松地完成各种调整和控制任务。 （2）外存储器 为防止PLC内存中的用户程序被破坏或丢失，可将用户程序存储在盒式磁带机的磁带里或磁盘驱动器的磁盘中，作为程序备份或改变生产工艺流程时调用。磁盘和磁带称为外存储器。 （3）打印机 打印机在用户程序编制阶段用来打印带注释的梯形图程序或语句表程序，在系统的实时运行过程中，打印机用来提供运行过程中发生事件的记录，也可定时或非定时打印各种生产报表。 （4）专用编程器 编程器是PLC的重要外部设备，它的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。编程器有简单型编程器、智能型编程器和工厂智能终端。 其他外围设备还有EPROM写入器、高分辨率大屏幕彩色图形监控系统等。 2.2 S7-200 PLC的S7-200 PLC外形结构 S7-200系列PLC主机的型号规格种类较多，以适应不同场合的控制需求。如S7-200 CPU22X系列产品有CPU 221模块、CPU 222模块、CPU 224模块、CPU 226模块、CPU 226XM模块等。CPU22X系列产品指令丰富、速度快、具有较强的通信能力。例如，CPU 226模块的I/O点数为40，其中输入点24，输出点16，可带扩展模块7个。用户程序存储器容量为6.6K字，内置高速MPI通信协议和自由协议的通信能力。 西门子S7-200系列PLC常用型号的外形如图2-3所示。 CPU 221 CPU 222 CPU 224 (10 I/O 点) (14 I/O 点) (24 I/O 点) CPU 226 (40 I/O 点) S7-200 22X各主机的主要技术性能指标如下表4.7所示。 S7-200PLC的CPU模块包括一个中央处理单元、电源以及数字I/O点等，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。S7-200PLC的外形结构如图2-4所示。---这个知识点很重要 1. 输入接线端子---这个知识点很重要 CPU224的主机共有14个输入点：I0.0～I0.7、I1.0～I1.5， 10个输出点：Q0.0～Q0.7、Q1.0～Q1.1。CPU224的输入电路接线图如图2-5所示。在输入端，1M为输入端子I0.0～I0.7的公共端，2M为I1.0～I1.5输入端子的公共端。 输入接线端子用于连接外部控制信号。在底部端子盖下面是输入接线端子和为传感器提供的24V直流电源。 2. 输出接线端子 输出接线端子用于连接被控设备。在顶部端子盖下面是输出接线端子和PLC的工作电源。 CPU224的输出电路有晶体管输出电路和继电器输出电路两种可供用户选用。在晶体管输出电路中，PLC由24V直流电源供电，负载采用MOSFET功率驱动器件，所以只能用直流电源为负载供电。输出端将数字量输出分为两组，每组有一个公共端，共有1L、2L两个公共端，可接入不同电