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2.1 PLC硬件介绍

S7-200 SMART PLC是一种类型的PLC的统称,其既可以是一台CPU模块(又称主机单元、基本单元等),也可以是由CPU模块、信号板和扩展模块组成的系统 ,如图2-1所示。CPU模块可以单独使用,而信号板和扩展模块不能独立使用,必须与CPU模块连接在一起才可使用。

2.1.1 两种类型的CPU模块

S7-200 SMART PLC的CPU模块分为标准型和经济型两类 ,标准型CPU模块的具体型号有SR20/SR30/SR40/SR60(继电器输出型)和ST20/ST30/ST40/ST60(晶体管输出型);经济型CPU模块只有继电器输出型(CR40/CR60),没有晶体管输出型。 S7-200 SMART经济型CPU模块价格便宜,但只能单机使用,不能安装信号板,也不能连接扩展模块,由于只有继电器输出型,故无法实现高速脉冲输出。

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图2-1 S7-200 SMART PLC的CPU模块、信号板和扩展模块

S7-200 SMART两种类型CPU模块的主要功能比较见表2-1。

表2-1 S7-200 SMART两种类型CPU模块的主要功能比较

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2.1.2 CPU模块面板各部件说明

S7-200 SMART CPU模块面板大同小异,图2-2所示为ST20标准型晶体管输出型CPU模块,该模块上有输入/输出端子、输入/输出指示灯、运行状态指示灯、通信状态指示灯、RS485和以太网通信端口、信号板安装插孔、扩展模块连接插口等。

2.1.3 CPU模块的接线

1.输入/输出端的接线方式

(1)输入端的接线方式

S7-200 SMART PLC的数字量(或称开关量)输入采用24V直流电压输入 ,由于内部输入电路使用了双向发光管的光电耦合器,故外部可采用两种接线方式,如图2-3所示。接线时可任意选择一种方式,实际接线时多采用图2-3(a)所示的漏型输入接线方式。

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图2-2 ST20标准型晶体管输出型CPU模块面板各部件说明

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图2-3 PLC输入端的两种接线方式

(2)输出端的接线方式

S7-200 SMART PLC的数字量(或称开关量)输出有两种类型:继电器输出型和晶体管输出型 。对于继电器输出型PLC,外部负载电源既可以是交流电源(5~250V),也可以是直流电源(5~30V);对于晶体管输出型PLC,外部负载电源必须是直流电源(20.4~28.8V),由于晶体管有极性,故电源正极必须接到输出公共端(1L+端,内部接到晶体管的漏极)。输出端的两种接线方式如图2-4所示。

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图2-4 输出端的两种接线方式

2.CPU模块的接线实例

S7-200 SMART PLC的CPU模块型号很多,这里以SR30 CPU模块(继电器输出型)和ST30 CPU模块(晶体管输出型)为例进行说明,两者接线如图2-5所示。

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图2-5 S7-200 SMART CPU模块的接线

2.1.4 信号板的安装使用与地址分配

S7-200 SMART CPU模块上可以安装信号板,不会占用多余空间,且安装、拆卸方便。安装信号板可以给CPU模块扩展少量的I/O点数或扩展更多的通信端口。

1.信号板的安装

S7-200 SMART CPU模块上有一个专门安装信号板的位置,在安装信号板时先将该位置的保护盖取下来,可以看见信号板的安装插孔,将信号板的插针对好插孔插入即可将信号板安装在CPU模块上。信号板的安装如图2-6所示。

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图2-6 信号板的安装

2.信号板的型号

S7-200 SMART PLC常用信号板型号及说明如表2-2所示。

表2-2 S7-200 SMART PLC常用信号板型号及说明

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3.信号板的使用与地址分配

在CPU模块上安装信号板后,还需要在STEP 7-Micro/WIN SMART编程软件中进行设置(又称组态)。 信号板的使用设置(组态)与自动地址分配如图2-7所示。在编程软件左侧的项目树区域双击“系统块”,弹出“系统块”对话框,选择“SB”项,并单击其右侧的下拉按钮,会出现5个信号板选项,这里选择“SB DT04(2DI/2DQ Transis)”信号板,系统自动将I7.0、I7.1分配给信号板的两个输入端,将Q7.0、Q7.1分配给信号板的两个输出端。单击“确定”按钮即可完成信号板组态,之后就可以在编程时使用I7.0、I7.1、Q7.0、Q7.1了。

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图2-7 信号板的使用设置(组态)与自动地址分配

2.1.5 S7-200 SMART常用模块与订货号含义

1.常用模块

S7-200 SMART常用模块包括CPU模块、扩展模块和信号板等,具体见表2-3。

表2-3 S7-200 SMART常用模块及附件

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(续表)

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2.订货号含义

西门子PLC一般会在设备上标注型号和订货号等内容,如图2-8所示,根据这些内容可以了解一些设备信息。

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图2-8 西门子PLC上标注的型号和订货号等内容

西门子PLC型号标识比较简单,反映出来的信息量少,更多的设备信息可以从PLC上标注的订货号来了解。 西门子S7-200 PLC的订货号含义如下: 6YBek4TM1/mwGnCQKUPoJa7B4gv68s91j4KZRQHk4c6svEnzSmz7HNI6DCo0Gtt/

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2.2 PLC的软元件

PLC软元件主要有输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、模拟量输入寄存器和模拟量输出寄存器等。

2.2.1 输入继电器(I)和输出继电器(Q)

输入继电器又称输入过程映像寄存器,其状态与PLC输入端子的输入状态有关 ,当输入端子外接开关接通时,该端子内部对应的输入继电器状态为ON(或称1状态),反之为OFF(或称0状态)。一个输入继电器可以有很多常闭触点和常开触点。输入继电器的表示符号为I,按八进制方式编址(或称编号),如I0.0~I0.7,S7-200 SMART PLC有256个输入继电器。

输出继电器又称输出过程映像寄存器,通过输出电路来驱动输出端子的外接负载 。一个输出继电器只有一个硬件触点(与输出端子连接的物理常开触点),而内部软常开、常闭触点可以有很多个。当输出继电器为ON时,其硬件触点闭合,软常开触点闭合,软常闭触点则断开。输出继电器的表示符号为Q,按八进制方式编址(或称编号),如Q0.0~Q0.7,S7-200 SMART PLC有256个输出继电器。

2.2.2 辅助继电器(M)和状态继电器(S)

辅助继电器(M)又称标志存储器或位存储器,它类似于继电器控制线路中的中间继电器 。与输入/输出继电器不同,辅助继电器不能接收输入端子送来的信号,也不能驱动输出端子。辅助继电器的表示符号为M,按八进制方式编址(或称编号),如M0.0~M0.7、M1.0~M1.7……S7-200 SMART PLC有256个辅助继电器。 特殊辅助继电器(SM)是一种具有特殊功能的继电器,用来显示某些状态、选择某些功能、进行某些控制或产生一些信号等。 特殊辅助继电器的表示符号为SM。一些常用特殊辅助继电器的功能见表2-4。

表2-4 一些常用特殊辅助继电器的功能

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状态继电器又称顺序控制继电器,是编制顺序控制程序的重要器件,它通常与顺序控制指令(又称步进指令)一起使用以实现顺序控制功能 。状态继电器的表示符号为S。

2.2.3 定时器(T)和计数器(C)

定时器是一种按时间执行动作的继电器,相当于继电器控制系统中的时间继电器 。一个定时器可以有很多常开触点和常闭触点,其定时单位有1ms、10ms、100ms三种。定时器的表示符号为T。S7-200 SMART PLC有256个定时器,其中断电保持型定时器有64个。

计数器是一种用来计算输入脉冲个数并执行动作的继电器 ,一个计数器可以有很多常开触点和常闭触点。计数器可分为递加计数器、递减计数器和双向计数器(又称递加/递减计数器)。计数器的表示符号为C。S7-200 SMART PLC有256个计数器。一般计数器的计数速度受PLC扫描周期的影响,不能太快。而 高速计数器可以对较PLC扫描速度更快的事件进行计数 。高速计数器的当前值是一个双字(32位)的整数,且为只读值。高速计数器的表示符号为HC。S7-200 SMART PLC有4个高速计数器。

2.2.4 累加器(AC)、变量存储器(V)和局部变量存储器(L)

累加器是用来暂时存储数据的寄存器,可以存储运算数据、中间数据和结果。 累加器的表示符号为AC。S7-200 SMART PLC有4个32位累加器(AC0~AC3)。

变量存储器主要用于存储变量 。它可以存储程序执行过程中的中间运算结果和设置参数。变量存储器的表示符号为V。

局部变量存储器主要用来存储局部变量 。局部变量存储器与变量存储器很相似,主要区别在于后者存储的变量全局有效,即全局变量可以被任何程序(主程序、子程序和中断程序)访问,而局部变量只局部有效,局部变量存储器一般用在子程序中。局部变量存储器的表示符号为L。S7-200 SMART PLC有64字节(1字节由8位组成)的局部变量存储器。

2.2.5 模拟量输入寄存器(AI)和模拟量输出寄存器(AQ)

模拟量输入端子送入的模拟信号经模/数转换电路转换成1个字(1个字由16位组成,可用W表示)的数字量,该数字量存入一个模拟量输入寄存器 。模拟量输入寄存器的表示符号为AI,其编号以字(W)为单位,故必须采用偶数形式,如AIW0、AIW2、AIW4等。

一个模拟量输出寄存器可以存储1个字的数字量,该数字量经数/模转换电路转换成模拟信号从模拟量输出端子输出 。模拟量输出寄存器的表示符号为AQ,其编号以字(W)为单位,采用偶数形式,如AQW0、AQW2、AQW4等。

S7-200 SMART PLC有56个字的AI和56个字的AQ。 6YBek4TM1/mwGnCQKUPoJa7B4gv68s91j4KZRQHk4c6svEnzSmz7HNI6DCo0Gtt/

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