S7-200 SMART PLC的硬件系统由CPU模块、数字量扩展模块、信号板、模拟量扩展模块、热电偶与热电阻模块和相关设备组成。
(1)CPU模块
CPU模块又称基本模块和主机,它由CPU单元、存储器单元、输入输出接口单元以及电源组成。CPU模块是一个完整的控制系统,它可以单独地完成一定的控制任务,主要功能是采集输入信号,执行程序,发出输出信号和驱动外部负载。CPU模块有经济型和标准型两类。经济型CPU模块有4种,分别为CPU CR20s、CPU CR30s、CPU CR40s和 CPU CR60s,其价格便宜,但不具有扩展能力;标准型CPU模块有8种,分别为CPU SR20、CPU ST20、CPU SR30、CPU ST30、CPU SR40、CPU ST40、CPU SR60和CPU ST60,具有扩展能力。
(2)数字量扩展模块
当CPU模块数字量I/O点数不能满足控制系统的需要时,用户可根据实际的需要对数字量I/O点数进行扩展。数字量扩展模块不能单独使用,需要通过自带的连接器插在CPU模块上。
数字量扩展模块通常有3类,分别为数字量输入模块、数字量输出模块和数字量输入/输出混合模块。
数字量输入模块有2个,型号分别为EM DE08和EM DE16,EM DE08为8点输入,EM DE16为16点输入。
数字量输出模块有4个,型号分别为EM DR08、EM DT08、EM QR16和EM QT16,EM DR08模块和EM QR16模块为8点和16点继电器输出型,每点额定电流为2A;EM DT08模块和EM QT16为8点和16点晶体管输出型,每点额定电流为0.75A。
数字量输入/输出混合模块有4个,型号有EM DR16、EM DT16、EM DR32和EM DT32,EM DR16/DT16模块为8点输入/8点输出、继电器/晶体管输出型,每点额定电流为2A/0.75A;EM DR32/DT32模块为16点输入/16点输出、继电器/晶体管输出型,每点额定电流为2A/0.75A。
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CPU SR30的接线。在图1-3中L1、N端子接交流电源,电压允许范围为85~264V。L+、M为PLC向外输出24V/*大300mA直流电源,L+为电源正,M为电源负,该电源可作为输入端电源使用,也可作为传感器供电电源。
① 输入端子:CPU SR30共有18点输入,端子编号采用8进制。输入端子I0.0~I2.1,公共端为1M。
② 输出端子:CPU SR30共有12点输出,端子编号也采用8进制。输出端子共分3组,Q0.0~Q0.3为第一组,公共端为1L;Q0.4~Q0.7为第二组,公共端为2L;Q1.0~Q1.3为第三组,公共端为3L。根据负载性质的不同,输出回路电源支持交流和直流。
(2)CPU ST30接线
CPU ST30的接线。在图1-4中,电源为24V DC,输入点接线与CPU SR30相同。不同点在于输出点的接线,输出端子共分2组,Q0.0~Q0.7为第一组,公共端为2L+、2M;Q1.0~Q1.3为第二组,公共端为3L+、3M。根据负载性质的不同,输出回路电源只支持直流电源
(3)CPU模块与外围器件的接线
外围器件包括输入器件和输出器件。输入器件可分为触点型和电子型,触点型的输入器件如开关、按钮、行程开关和液位开关等,这类器件多为二线制;电子型输入器件如接近开关、光电开关、电感式传感器、电容式传感器和电磁流量计等,这类器件多为三线制。输出器件如接触器、继电器和电磁阀等。
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数字量输出模块有8点、16点、32点和64点几种,有继电器(适用于感性及交流负载)、晶体管(适用于直流负载)和晶闸管(适用于交流及直流负载)3种输出形式,可连接的外部负载电压等级有DC 24 V、AC 120 V、DC/AC 24/48 V、DC 48~125 V、AC 120/230 V、DC 120 V、AC 230 V等多种,可根据信号类型进行选择。S7-300系列PLC的数字量输出模块型号以“SM 322”开头。例如,SM 322 DO 8×Rel. AC 230 V是一块额定负载电压为交流230 V,具有8个输出点的继电器输出型数字量输出模块。
模拟量输出模块的转换精度有12位、13位和16位等几种,有2通道、4通道和8通道之分,可根据需要进行选择。S7-300系列PLC的模拟量输出模块型号以“SM 332”开头。例如,SM 332 AO 4×16 bit是一个转换精度为16位,具有4个模拟量输出通道的模拟量输出模块。
西门子 S7-200 SMART PLC是S7-200 PLC基础上发展起来的全新自动化控制产品,该产品的以下亮点,使其成为经济型自动化市场的理想选择。
① 机型丰富,选择更多。
该产品可以提供不同类型、I/O点数丰富的CPU模块。产品配置灵活,在满足不同需要的同时,又可以*大限度地控制成本,是小型自动化系统的理想选择。
② 选件扩展,配置灵活。
S7-200 SMART PLC新颖的信号板设计,在不额外占用控制柜空间的前提下,可实现通信端口、数字量通道、模拟量通道的扩展,其配置更加灵活。
③ 以太互动,便捷经济。
CPU模块的本身集成了以太网接口,用1根以太网线,便可以实现程序的下载和监控,省去了购买专用编程电缆的费用,经济便捷;同时,强大的以太网功能,可以实现与其他CPU模块、触摸屏和计算机的通信和组网。
④ 软件友好,编程高效。
STEP 7-Micro/WIN SMART 编程软件融入了新颖的带状菜单和移动式窗口设计,先进的程序结构和强大的向导功能,使编程效率更高。
⑤ 运动控制功能强大。
S7-200 SMART PLC的CPU模块本体*多集成3路高速脉冲输出,支持PWM/PTO输出方式以及多种运动模式。配以方便易用的向导设置功能,快速实现设备调速和定位。
⑥ 完美整合,无缝集成。
S7-200 SMART PLC、SMART LINE系列触摸屏和SINAMICS V20变频器完美结合,可以满足用户人机互动、控制和驱动的全方位需要。
S7-200 SMART PLC的存储器有3个存储区,分别为程序区、系统区和数据区,S7-200 SMART PLC存储区的划分
程序区用来存储用户程序,存储器为EEPROM;系统区用来存储PLC配置结构的参数,如PLC主机和扩展模块I/O配置和编制、PLC站地址等,存储器为EEPROM。
数据区是用户程序执行过程中的内部工作区域。该区域用来存储工作数据和作为寄存器使用,存储器为EEPROM和RAM。数据区是S7-200 SMART PLC存储器的特定区域
(1)输入映像寄存器(I)与输出映像寄存器(Q)
① 输入映像寄存器(I) 输入映像寄存器是PLC用来接收外部输入信号的窗口,工程上经常将其称为输入继电器。在每个扫描周期的开始,CPU都对各个输入点进行集中采样,并将相应的采样值写入输入映像寄存器中,这一过程可以形象地将输入映像寄存器比作输入继电器来理解。在图1-8中,每个PLC的输入端子与相应的输入继电器线圈相连,当有外部信号输入时,对应的输入继电器线圈得电,即输入映像寄存器相应位写入“1”,程序中对应的常开触点闭合、常闭触点断开;当无外部输入信号时,对应的输入继电器线圈失电,即输入映像寄存器相应位写入“0”,程序中对应的常开触点和常闭触点保持原来状态不变。
需要说明的是,输入映像寄存器中的数值只能由外部信号驱动,不能由内部指令改写;输入映像寄存器有无数个常开和常闭触点供编程时使用,且在编写程序时,只能出现输入继电器触点,不能出现线圈。