模拟量扩展模块为主机提供了模拟量输入/输出功能,适用于复杂控制场合。它通过自带连接器与主机相连,并且可以直接连接变送器和执行器。模拟量扩展模块通常可以分为3类,分别为模拟量输入模块、模拟量输出模块和模拟量输入/输出混合模块。
4路模拟量输入模块型号为EM AE04,量程有4种,分别为-10~10V、-5~5V、-2.5~2.5V和0~20mA,其中电压型的分辨率为11位+符号位,满量程输入对应的数字量范围为-27648~27648,输入阻抗≥9MΩ;电流型的分辨率为11位,满量程输入对应的数字量范围为0~27648,输入阻抗为250Ω。
2路模拟量输出模块型号为EM AQ02,量程有2种,分别为-10~10V和0~20mA,其中电压型的分辨率为10位+符号位,满量程输入对应的数字量范围为-27648~27648;电流型的分辨率为10位,满量程输入对应的数字量范围为0~27648。
4路模拟量输入/2路模拟量输出模块型号为EM AM06,实际上就是模拟量输入模块EM AE04与模拟量输出模块EM AQ02的叠加,故不再赘述。
(5)热电阻与热电偶模块
热电阻或热电偶扩展模块是模拟量模块的特殊形式,可直接连接热电偶和热电阻测量温度。热电阻或热电偶扩展模块可以支持多种热电阻和热电偶。热电阻扩展模块型号为EM AR02,温度测量分辨率为0.1℃/0.1℉,电阻测量精度为15位+符号位;热电偶扩展模块型号为EM AT04,温度测量分辨率和电阻测量精度与热电阻相同。
(6)相关设备
相关设备是为了充分和方便地利用系统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、人机操作界面等。
①编程设备主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等,并将用户程序送入PLC中,在调试过程中,进行监控和故障检测。S7-200 SMART PLC的编程软件为STEP 7-Micro/WIN SMART。
②人机操作界面主要指专用操作员界面。常见的如触摸面板、文本显示器等,用户可以通过该设备轻松地完成各种调整和控制任务。
S7-200 SMART PLC的外部结构
S7-200 SMART PLC的外部结构,其CPU单元、存储器单元、输入/输出单元及电源集中封装在同一塑料机壳内。当系统需要扩展时,可选用需要的扩展模块与主机连接。(1)输入端子 是外部输入信号与PLC连接的接线端子,在顶部端盖下面。此外,顶部端盖下面还有输入公共端子和PLC工作电源接线端子。
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S7-200 SMART PLC外部接线图
外部接线设计也是PLC控制系统设计的重要组成部分之一。由于CPU模块、输出类型和外部电源供电方式的不同,PLC外部接线也不尽相同。鉴于PLC的外部接线与输入输出点数等诸多因素有关,本书给出了S7-200 SMART PLC标准型和经济型两大类端子排布情况,灯亮时,表示有控制信号接入PLC;当指示灯不亮时,表示没有控制信号接入PLC。
(4)输出状态指示灯(LED) 输出状态指示灯用于显示是否有输出信号驱动执行设备。当指示灯亮时,表示有输出信号驱动外部设备;当指示灯不亮时,表示没有输出信号驱动外部设备。
(5)运行状态指示灯 运行状态指示灯有RUN、STOP、ERROR3个,其中RUN、STOP指示灯用于显示当前工作方式。当RUN指示灯亮时,表示运行状态;当STOP指示灯亮时,表示停止状态;当ERROR指示灯亮时,表示系统故障,PLC停止工作。
(6)存储卡插口 该插口插入Micro SD卡,可以下载程序和PLC固件版本更新。
(7)扩展模块接口 用于连接扩展模块,采用插针式连接,使模块连接更加紧密。
(8)选择器件 可以选择信号板或通信板,实现**化配置的同时,又可以节省控制柜的安装空间。
(9)RS-485通信接口 可以实现PLC与计算机之间、PLC与PLC之间、PLC与其他设备之间的通信。
(10)以太网接口 用于程序下载和设备组态。程序下载时,只需要1条以太网线即可,无需购买专用的程序下载线。
外部接线设计也是PLC控制系统设计的重要组成部分之一。由于CPU模块、输出类型和外部电源供电方式的不同,PLC外部接线也不尽相同。鉴于PLC的外部接线与输入输出点数等诸多因素有关,本书给出了S7-200 SMART PLC标准型和经济型两大类端子排布情况,(1)CPU SR30的接线
在图1-3中L1、N端子接交流电源,电压允许范围为85~264V。L+、M为PLC向外输出24V/300mA直流电源,L+为电源正,M为电源负,该电源可作为输入端电源使用,也可作为传感器供电电源。
①输入端子 CPU SR30共有18点输入,端子编号采用8进制。输入端子I0.0~I2.1,公共端为1M。
②输出端子 CPU SR30共有12点输出,端子编号也采用8进制。输出端子共分3组。Q0.0~Q0.3为第一组,公共端为1L;Q0.4~Q0.7为第二组,公共端为2L;Q1.0~Q1.3为第三组,公共端为3L。根据负载性质的不同,输出回路电源支持交流和直流。
CPU ST30接线
CPU ST30的接线,。在图1-4中,电源为DC 24V,输入点接线与CPU SR30相同。不同点在于输出点的接线,输出端子共分2组。Q0.0~Q0.7为第一组,公共端为2L+、2M;Q1.0~Q1.3为第二组,公共端为2L+、2M。根据负载的性质的不同,输出回路电源只支持直流电源。
(2)CPU ST30接线
(2)电源需求与计算举例
某系统有CPU SR20模块1台,2个数字量输出模块EM DR08,3个数字量输入模块EM DE08,1个模拟量输入模块EM AE04,试计算电流消耗,看是否能用传感器电源24V DC供电。
经计算(具体见表1-5),5V DC电流差额=105mA>0mA,24V DC电流差额=-12mA<0mA,5V CPU模块提供的电量够用,24V CPU模块提供的电量不足,因此这种情况下24V供电需外接直流电源,实际工程中干脆由外接24V直流电源供电,就不用CPU模块上的传感器电源(24V DC)了,以免出现扩展模块不能正常工作的情况。
5V DC电流差额=105mA>0mA,24V DC电流差额=-12mA<0mA,5V CPU模块提供的电量够用,24V CPU模块提供的电量不足,因此这种情况下24V供电需外接直流电源,实际工程中干脆由外接24V直流电源供电,就不用CPU模块上的传感器电源(24V DC)了,以免出现扩展模块不能正常工作的情况。
(2)输出端子 输出端子是外部负载与PLC连接的接线端子,在底部端盖下面。此外,底部端盖下面还有输出公共端子和24V直流电源端子,24V直流电源为传感器和光电开关等提供能量。
(3)输入状态指示灯(LED) 输入状态指示灯用于显示是否有输入控制信号接入PLC。当指示
灯亮时,表示有控制信号接入PLC;当指示灯不亮时,表示没有控制信号接入PLC。