PLC通过输入/输出点与现场设备构成一个完整的PLC控制系统,因此要综合考虑现场设备的性质及PLC的输入/输出特性,才能更好地利用PLC的功能。
1.输出特性
在S7-200 PLC中,输出信号有两种类型:继电器输出型和晶体管输出(DC输出)型,CPU22X的输出信号类型见表2-2。
在表2-2中,电源电压是PLC的工作电压;输出电压是由用户提供的负载工作电压;每组点数是指全部输出端子可以分成几个隔离组,每个隔离组中有几个输出端子,例如:CPU226中,4/5/7表示共有16个输出端子分成3个隔离组,每个隔离组的输出端子数分别为4个,5个,7个,由于每个隔离组中有一个公共端,所以每个隔离组可以单独施加不同的负载工作电压。如果所有的负载工作电压相同,可将这些公共端连接起来。
2.输入特性
在S7-200 PLC中,对数字量输入信号的电压要求均为DC24V,“1”信号为15~35V,“0”信号为0~5V,经过光耦合器隔离后进入到PLC中。其特性见表2-3。
表2-2 S7-200 PLC的输出特性
表2-3 S7-200 PLC的输入特性
3.输入/输出扩展能力
当主机单元模块上的I/O点数不够时,除了CPU221外,可以通过增加扩展单元模块的方法,对输入/输出点数进行扩展或增加模拟量控制。
在进行I/O扩展时,要考虑以下几个因素:
(1)CPU主机模块所能连接的扩展模块数;
(2)CPU主机模块的映像寄存器的数量;
(3)CPU主机模块在DC5V下所能提供的最大扩展电流。
S7-200 PLC的CPU22X系列的扩展能力见表2-4。
表2-4 S7-200 PLC的扩展能力
S7-200 PLC的CPU22X系列的扩展模块在DC5V下所消耗的电流见表2-5。
表2-5 S7-200 PLC扩展模块的消耗电流
例如:CPU224提供的扩展电流为660mA,可以有以下几种扩展方案:
①4个EM233,DI16/DO16晶体管/继电器模块和2个EM221 DI8晶体管模块,消耗的电流为(4×150+2×30)mA=660mA;
②4个EM233,DI16/DO16晶体管/继电器输出模块,1个EM222 DO8晶体管模块,消耗的电流为(4×150+1×40)mA=640mA;(www.xing528.com)
③4个EM233,DI16/DO16晶体管输出模块,消耗的电流为4×160mA=640mA。
4.快速响应功能
S7-200 PLC的快速响应功能如下。
(1)脉冲捕捉功能 利用脉冲捕捉功能,使得PLC可以使用普通端子捕捉到小于一个CPU扫描周期的短脉冲信号。
(2)中断输入 利用中断输入功能,使得PLC可以极快的速度对信号的上升沿做出响应。
(3)高速计数器 S7-200 PLC中有4~6个可编程的30kHz高速计数器,多个独立的输入端允许进行加减计数,可以连接相位差为90˚的A/B相增量的编码器。
(4)高速脉冲输出 可利用S7-200 PLC的高速脉冲输出功能,驱动步进电动机或伺服电动机,实现准确定位。
(5)模拟电位器 模拟电位器的功能可用来改变某些特殊寄存器中的数值,这些特殊寄存器中的参数可以是定时器/计数器的设定值,或是某些过程变量的控制参数。在程序运行时利用模拟电位器,可随时更改这些参数,且不占用PLC的输入点。
5.实时时钟
S7-200 PLC的实时时钟用于记录机器的运行时间,或者对过程进行时间控制,以及对信息加注时间标记。
6.功能扩展模块
当需要完成某些特殊功能的控制任务时,CPU主机可以扩展特殊功能模块。如要求进行PROFIBUS-DP现场总线连接时,就需要EM277PROFIBUS-DP模块。
7.I/O点数扩展和编址
CPU22X系列的每种主机所提供的本机I/O点的I/O地址是固定的,进行扩展时,可以在CPU右边连接多个扩展模块,每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。编址方法是“按类分别排序”,也即同类型模块算是同组,在本组内编址排序,其他类型模块的有无以及所处的位置不影响本类型模块的编号。
例如,某一控制系统选用CPU224,系统所需的输入输出点数各为:数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点和模拟量输出2点。
本系统可有多种不同模块的选取组合,并且各模块在I/O链中的位置排列方式也可能有多种,如图2-2所示为其中的一种模块连接形式。表2-6所列为其对应的各模块的编址情况。
图2-2 模块连接方式
由此可见,S7-200 PLC系统扩展对输入/输出的组态规则为
①同类型输入或输出点的模块进行顺序编址;
②对于数字量,输入/输出映像寄存器的单位长度为8位(1字节),本模块高位实际位数未满8位的,未用位不能分配给I/O链的后续模块;
③对于模拟量,输入/输出以2字节(1个字)的递增方式来分配空间。
表2-6 各模块编址
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