6ES7211-1AE40-0XB0西门子模块

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 模拟I/O接口实现PLC与I/O装置之间的模拟信号的连接。

  (1)模拟输入(I)接口

  输入部分主要完成阻抗匹配、I/V转换、小信号放大、信号滤波以及A/D转换等功能，以实现被控对象送出的模拟量转换成PLC易于处理的数字量的作用。

  (2)模拟输出(O)接口

  输出部分主要完成阻抗匹配、功率放大和波形校正等功能，以便向被控对象提供正常工作所需要的模拟控制(驱动)信号。

  (3)光电隔离措施

  在一些高精度和高抗干扰的PLC系统中，模拟I/O接口也需要有光电隔离措施。由于模拟信号的隔离远比数字信号困难，常在模拟I/O接口板上配置若干具有隔离措施的端口，以降低系统的复杂度和成本。需要指出的是，在模拟I/O接口中，模拟信号一般不能用光电耦合器作隔离，因为它不能保证良好的线性度，往往采用成本较高的隔离放大器来实现隔离作用。模拟I/O接口中的数字逻辑部分可以采用光电隔离器来隔离。

  无论是数字I/O接口，还是模拟I/O接口，通常均应根据实际控制的要求和有关的技术指标来配置和选择不同型号的 O接口。

  智能I/O接口

  智能I/O接口板上多设自己的微处理器和控制软件，可以独立工作。目前在PLC 的外围接口中，以智能模板品种最多。

  ①高速计数器。可以满足计数频率高达100kHz以上的计数(定时)要求。

  ②PID调节器。具有快速PID调节器的闭环系统控制模板，以“硬件”方式对控制系统作闭环控制。

  ③通信模板。带微处理器的通信模板，可适应多台PLC联网或与外部设备快速进行交换信息的需求。

  ④转换模板。以8085微处理器为核心的ASCII/BASIC转换模块，可使PLC在布局级语言GE/BASIC的控制下，实现与I/O的信息传输和读写用户程序等。

  ⑤其他智能模板。对于一些极特殊的用户需求，用户也可根据PLC提供的总线信号和用户具体要求设计专用的智能模板。

  通信接口

  通信接口是专用于数据通信的一种智能模块，在PLC中普遍使用，单列为一种接口。它主要用于实现人机对话(例如在通信接口可连接专用键盘、打印机或显示器等)，在一个具有多台PLC的复杂系统中，也可将通信接口互连起来，以构成多机局部网络控制系统，或在计算机与PLC之间使用通信接口，实现多级分布式控制系统，

  通信接口常有串行接口和并行接口两种，它们都是在专用系统软件的控制下，遵循国际上多种规范的协议来进行工作的，用户应根据不同的设备要求，分别选择相应通信方式和配置合适的通信接口模板。

  扩展接口

  扩展接口有两个含义：一是单纯的I/O(数字I/O或模拟I/O)功能的扩展，它是为弥补原系统中I/O口有限而设置的;另一个是CPU模板的扩充，它是在原系统中只有一块CPU模板而无法满足系统工作要求时使用的。这个接口的功能是实现扩充CPU模板与系统原CPU模板以及扩充CPU模板之间(多个CPU模板扩充)的相互控制和信息交换。

 目的PLC技术发展总的趋势是系列化、通用化和高性能化，主要表现在以下几个方面。

  ①在系统构成规模上向大、小两个方向发展。发展小型(超小型)化、专用化、模块化、低成本PLC，以真正替代最小的继电器系统;发展大容量、高速度、多功能、高性能价格比的PLC，以满足现代化企业中那些大规模、复杂系统自动化的需要。

  ②功能不断增强，各种应用模块不断推出。大力加强过程控制和数据处理功能，提高组网和通信能力，开发多种功能模块，以使各种规模的自动化系统功能更强、更可靠，组成和维护更加灵活方便，使PLC应用范围更加扩大。

  ③PLC厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的日益向MAP (制造自动化协议)靠拢，并使PLC基本部件，如输入输出模块、接线端子、通信协议、编程语言和工具等方面的技术规格规范化、标准化，使不同产品间能相互兼容，易于组网，以方便用户真正利用PLC来实现工厂生产的自动化。

  PLC的基本结构

  PLC本质上是一台用于控制的专用计算机，它与一般的控制机(如STD总线的控制机)在结构上有很大的相似性。PLC的主要特点是与控制对象有更强的接口能力，也就是说，它的基本结构主要是围绕着适于过程控制(即过程中数据的采集和控制信号的输出以及数据的处理)的要求来进行设计。

  图1-1为通用PLC的结构框图。下面对这个框图中各部分的主要功能(作用)作简要介绍。

  中央处理器(CPU)

  中央处理器(CPU)是PLC的核心部件，整个PLC的工作过程都是在CPU的统一指挥和协调下进行的。它的主要任务是按一定的规律或要求读人被控对象的各种工作状态，根据用户所编制的应用程序的要求去处理有关数据，最后再向被控对象送出相应的控制(驱动)信号。它与被控对象之间的联系是通过各种1/O接口实现的。

  图1-1 通用PLC的结构框图

  (1)中央处理模板

  PLC中的中央处理模板通常是指PLC中的主控板，它与一般计算机系统中的CPU概念不同，后者常用CPU表示一个中央处理器，即它是一块芯片。事实上，在一个小型或大型PLC的中央处理模板上，不仅有CPU集成芯片(可能还不止一片)，还有一定数量的ROM或EPROM(储存系统的操作系统)和RAM(储存少量的数据或用户程序)。

  (2)字处理器和位处理器

  在中型或大型规模的PLC中常装有两个中央处理器：字处理器和位处理器。其中字处理器是主处理器，它完成字节(byte)指令的处理，并实现各种控制作用(包括对位处理器的控制)。而位处理器是辅助处理器，它主要处理位(bit)信息。其主要特点是，在处理位信息时，速度可以很高。在小型PLC中，往往只用一个处理器完成这两方面的工作。

  (3)CPU的主要功能

  ①接收用户从编程器输入的用户程序，并将它们存入用户存储区。

  ②用扫描方式接收源自被控对象的状态信号，并存人相应的数据区(输入映射区)。

  ③用户程序的语法错误检查，并给出错误信息。

  ④系统状念及电源系统的监测。

  ⑤执行用户程序，完成各种数据的处理、传输和存储等功能。

  ⑥根据数据处理的结果，刷新输出状态表，以实现对各种外部设备的实时控制和其他辅助工作(如显示和打印等)。