PLC的技术指标包括硬件指标和软件指标。
1.硬件指标
硬件指标包括一般指标、输入特性和输出特性。
一般指标主要体现在环境温度、环境湿度、抗振、抗冲击、抗噪声、抗干扰和耐压等性能上。
输入特性主要体现在输入电路的隔离程度、输入灵敏度、响应时间和所需电源等性能上。
输出特性主要体现在回路构成(这里指的是继电器输出、晶体管输出或晶闸管输出)、回路隔离、大负载、小负载、响应时间和外部电源等性能上。
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2.软件指标
软件指标主要包括程序容量、编程语言、通信功能、运行速度、指令类型、元件种类和数量等。
程序容量是指PLC的内存和外存的大小,一般从几千字节到几兆字节。存储器的类型一般为RAM、EPROM和EEPROM。
编程语言是指PLC用来编制用户程序的语言。PLC可以使用的编程语言很多,有梯形图、语句表、顺序功能图和功能块图等。每多一种编程语言都会使编制用户程序更快捷、更方便。
通信功能是指PLC是否具有通信能力以及具有何种通信能力。一般可分为远程I/O通信、计算机通信、点到点通信、高速总线、MAP网等。当前,通信能力是衡量PLC性能的一项主要指标。
运行速度是指操作处理时间的长短,可以用基本指令执行时间来衡量,时间越短越好,一般在微秒级以下。指令的功能越强,说明PLC的性能越佳。
元件种类和数量的多少不仅反映了PLC的性能,也说明了PLC的规模。I/O元件的数量说明了PLC的输入输出能力;I/O元件的种类(直流、交流、模拟量、高速计数、定位、PID)多少,说明了PLC性能的高低。
3.主要性能指标介绍
1)存储容量
这里的存储容量指用户程序存储器的容量。存储容量决定了PLC可以容纳的用户程序的大小,一般以字节为单位计算。每1024字节为1KB。中、小型PLC的存储容量一般在8KB以下,大型PLC的存储容量可达到256KB~2MB。也有的PLC用存放用户程序指令的条数来表示容量,一般中、小型的PLC存储指令的条数为2000条。
2)输入/输出(I/O)点数
I/O点数指输入点数及输出点数之和。I/O点数越多,外部可接入的输入器件和输出器件就越多,控制规模就越大,因此I/O点数是衡量PLC规模的指标。国际上流行将I/O总点数在64点及以下的PLC称为微型PLC;64~256点的称为小型PLC;256~2048点的称为中型PLC;2048点以上的称为大型PLC。
3)扫描速度
扫描速度是指PLC执行程序的速度。一般以执行1KB所用的时间来衡量扫描速度。不同功能的指令执行速度差别较大,目前也有以布尔指令的执行速度来表征PLC工作的快慢。有些品牌的PLC在用户手册中给出执行各种指令所用的时间,可以通过比较各种PLC执行类似操作所用的时间来衡量PLC工作速度的快慢。
4)指令的功能和数量
指令功能的强弱及数量的多少体现了PLC能力的强弱。一般来说编程指令种类及条数越多,处理能力、控制能力就越强,用户程序的编制也就越容易。
5)内部元件的种类及数量
在编制程序时,需要用到大量的内部元件来存储变量、中间结果、定时计数信息、模块设置参数及各种标志位等。这类元件的种类及数量越多,表示PLC的信息处理能力越强。
6)智能单元的数量
为了完成一些特殊的控制任务,PLC厂商都为自己的产品设计了专用的智能单元,如模拟量控制单元、定位控制单元、速度控制单元以及通信工作单元等。智能单元种类的多少和功能的强弱是衡量PLC产品水平高低的重要指标。
新的紧凑型号由小写字符“s”(串行端口)后加I/O点数指示。
1.CPU的外部接线图
CPU SR20 AC/DC/继电器型的外部接线如图1-4所示。输入回路一般使用图中标注为①的CPU内置的DC 24V传感器电源,需要去除图中标出的外接DC电源,将输入回路的1M端子与DC 24V传感器电源的M端子连接,将内置的DC 24V电源的L+端子接到外部触点的公共端。
输出回路需按图串接所需的外接电源,一端接负载公共端,一端接L端。
7)扩展能力
PLC的扩展能力含I/O点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展及各种模块的连接扩展等。绝大部分PLC可以用I/O扩展单元进行I/O点数的扩展;有的PLC可以使用各种功能模块进行扩展。但PLC的扩展功能总是有限制的。
在了解了PLC的各种指标后,就可以根据具体控制工程的要求,从众多PLC中选取合适的产品了。
1.2 S7-200 SMART PLC的硬件
S7-200 SMART PLC是西门子公司在S7-200的基础上发展起来的小型PLC。它具有紧凑的设计、良好的扩展性、灵活的组态及功能强大的指令系统,提供了控制各种设备以满足自动化需要的灵活性和强大功能,可为各种控制应用提供完美的解决方案。本节主要介绍S7-200 SMART PLC的硬件结构、CPU模块、信号板、信号模块及集成的PROFINET接口。
1.2.1 S7-200 SMART PLC简介
S7-200 SMART PLC主要由CPU模块、信号板、信号模块、通信扩展模块和编程软件组成,各种模块安装在标准DIN导轨上。
1.CPU模块
S7-200 SMART PLC的CPU模块(如图1-3所示)将微处理器、集成电源、输入电路和输出电路组合到一个结构紧凑的外壳中,形成功能强大的控制器。
在图1-3中:
① I/O的LED:输入指示灯亮,表示有输入信号接入PLC;输出指示灯亮,表示有输出信号驱动外部设备。
② 端子连接器:外部信号与PLC连接的接线端子。
③ 以太网通信端口:用于程序下载和设备组态。
④ 标准DIN导轨夹片:用来将PLC固定在导轨上。
⑤ 以太网状态LED(保护盖下方):link、RX/TX灯指示以太网工作状态。
⑥ 状态LED(RUN、STOP和ERROR):RUN指示灯亮表示PLC处于运行状态;STOP指示灯亮表示PLC处于停止状态;ERROR指示灯亮表示系统出现故障,PLC停止工作。
⑦ RS485通信端口:用于连接以RS485方式与PLC进行通信的设备的接口。
⑧ 可选信号板安装区(标准型):用于安装信号板或通信板。
⑨ 存储卡读卡器(保护盖下方,标准型):可以插入Micro SD卡,用于下载程序以及PLC固件版本的更新。
CPU模块相当于PLC的大脑,能根据用户程序逻辑监视输入并更改输出。用户程序可以包含布尔运算、计数、定时、复杂数学运算以及与其他智能设备的通信。
2.信号板
每块CPU模块内可以安装1块信号板(Signal Board,SB),安装后不会改变CPU模块的外形和体积。可以选择添加具有1路模拟量输入或输出的信号板、具有2路开关量输入/2路开关量输出的信号板、提供RS485/RS232接口的通信扩展板或者用于实时时钟长期备份的电池板。
3.信号模块
信号模块(SM)包括数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块。数字量输入模块、数字量输出模块合称为I/O模块或开关量模块DI/DQ,模拟量输入模块、模拟量输出模块合称为AI/AQ模块。PLC多可扩展6个信号模块。
信号模块是CPU联系外部现场设备的桥梁。输入模块用来采集与接收各种输入信号,如接收从按钮、开关、继电器等传来的数字量输入信号和各种变送器提供的电压、电流信号,以及热电阻、热电偶等信号。
输出模块用来控制现场的各种控制设备,如接触器、继电器、电磁阀等数字量控制以及调节阀、变频器等模拟量控制。
CPU模块内部工作电压一般是DC 5V,为防止外部的尖峰电压和干扰噪声损害CPU模块,在信号模块中,常用光电隔离或继电器等器件隔离PLC内部电路与外部的输入、输出电路。
4.通信扩展模块
S7-200 SMART PLC可以通过EM DP01通信扩展模块实现PROFIBUS DP通信。
5.精简系列面板
S7-200 SMART PLC支持Comfort HMI、SMART HMI、Basic HMI和Micro HMI。
6.编程软件
STEP7-Micro/WIN SMART是西门子公司专门为S7-200 SMART PLC设计的编程软件,它为用户提供了一个友好的环境,供用户开发、编辑和监视控制应用所需的逻辑。
STEP7-Micro/WIN SMART提供3种程序编辑器(LAD、FBD和STL),用于方便高效地开发适合用户应用的控制程序。
为帮助用户找到所需信息,STEP7-Micro/WIN SMART提供了内容丰富的在线帮助系统。
1.2.2 CPU模块
CPU模块有多种型号,它们提供了各种各样的特征和功能,这些特征和功能可帮助用户针对不同的应用创建有效的解决方案。
S7-200 SMART V2.3 CPU系列包含12种型号,分属2条产品线:紧凑型产品线和标准型产品线。CPU标识符的首字母指示产品线,紧凑型用“C”表示,标准型用“S”表示。标识符的第2个字母指示交流电源/继电器输出(R)或直流电源/直流晶体管(T)。标识符中的数字用于指示板载数字量I/O点数。