SIMATIC S7-200系列PLC可以单机运行,也可以进行输入/输出和功能模块的扩展。它可靠性高,运行速度快,功能强,有极丰富的指令集,具有强大的多种集成功能和实时特性,其性价比非常高,所以在各行各业中的应用得到迅速推广,在中小规模的控制领域是较为理想的控制设备。
1.硬件系统基本构成
S7-200系列PLC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)点,同时还可以扩展I/O模块和各种功能模块。主要包括以下几部分:
1)基本单元
基本单元(Basic Unit)有时又称做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的主要部分。实际上它就是一个完整的控制系统,可以单独完成一定的控制任务。
2)扩展单元
扩展单元是对基本单元的输入、输出口进行扩展,不能单独使用,需和基本单元相连接使用。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,所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的I/O点数是由多种因素共同决定的。
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。它们是完成某种特殊控制任务的一些装置。
4)相关设备
相关设备是为充分和方便地利用系统的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、人机操作界面和网络设备等。
5)工业软件
工业软件是为更好地管理和使用这些设备而开发的与之相配套的程序,它主要由标准工具、工程工具、运行软件和人机接口软件等几大类构成。
2.主机结构及性能特点
CPU 22*系列PLC主机(CPU模块)的外形如图1-11所示。S7-200系列PLC的CPU模块包括一个中央处理单元、电源及数字I/O点,这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序,输入部分从现场设备中采集信号,输出部分则输出控制信号,驱动外部负载。
图1-11 CPU22*系列PLC的CPU外形图
它具有如下5种不同结构配置的CPU单元。
1)CPU 221
它有6输入/4输出,I/O共计10点,无扩展能力,程序和数据存储容量较小,有一定的高速计数处理能力,非常适合于少点数的控制系统。
2)CPU 222
它有8输入/6输出,I/O共计14点。和CPU 221相比,它可以进行一定模拟量的控制和2个模块的扩展,因此是应用更广泛的全功能控制器。(www.xing528.com)
3)CPU 224
它有14输入/10输出,I/O共计24点。和前两者相比,它的存储容量扩大了一倍,可以有7个扩展模块,有内置时钟。它有更强的模拟量和高速计数的处理能力,是使用最多的S7-200产品。
4)CPU 226
它有24输入/16输出,I/O共计40点。和CPU 224相比,它增加了通信口的数量,通信能力大大增强。它可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。
5)CPU 226XM
这是西门子公司后来推出的一种增强型主机,它在用户程序存储容量和数据存储容量上进行了扩展,其他指标和CPU226相同。
附录D中列出了S7-200系列PLC CPU的主要技术规范,包括CPU规范、CPU输入规范和CPU输出规范。CPU的技术数据对了解PLC的性能和进行PLC选择非常有用。
3.输入/输出的扩展
当CPU的I/O点数不够用或需要进行特殊功能的控制时,就要进行I/O扩展。
I/O扩展包括I/O点数的扩展和功能模块的扩展。不同的CPU有不同的扩展规范,它主要受CPU的功能限制。
3)I/O扩展模块
用户可以使用主机I/O和扩展I/O模块。S7-200系列CPU提供一定数量的主机数字量I/O点,但在主机I/O点数不够的情况下,就必须使用扩展模块的I/O点。
典型的数字量输入/输出扩展模块有:
输入扩展模块EM221有两种:8点DC输入、8点AC输入。
输出扩展模块EM222有3种:8点DC晶体管输出,8点AC输出、8点继电器输出。
输入/输出混合扩展模块EM223有6种:分别为4点(8点、16点)DC输入/4点(8点、16点)DC输出、4点(8点、16点)DC输入/4点(8点、16点)继电器输出。
2)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。典型的特殊功能模块有模拟量输入/输出扩展模块和特殊功能模块。
模拟量输入扩展模块EM231有3种:4路模拟量输入、2路热电阻输入和4路热电偶输入。模拟量输出扩展模块EM232具有2路模拟量输出。模拟量输入/输出扩展模块EM235具有4路模拟量输入/1路模拟量输出。
功能模块有EM253位置控制模块、EM277 PROFIBUS-DP模块、EM241调制解调器模块等。
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