输入接口:用来接收和采集用户输入设备产生的信号。输入信号主要有两种类型:一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等来的开关量输入信号;另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等来的模拟量输入信号。这些信号经过光电隔离、滤波和电平转换等处理,变成CPU能够接收和处理的信号,并送给输入映像寄存器。
PLC输入接口电路有直流输入和交流输入。输入接口的电源可以由外部提供,也可以由PLC内部提供。
图1-12所示为西门子S7-200 SMARTPLC的直流输入接口电路,图中只画出对应于一个点的输入电路,各个输入点所对应的输入电路均相同。其中直流电源由外接提供,极性可以为任意极性。
2)输出接口。输出接口是将经过CPU处理的信号通过光电隔离和功率放大等处理,转换成外部设备所需要的驱动信号(数字量输出或模拟量输出),以驱动外部各种执行设备,如接触器、指示灯、报警器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等设备。
输出接口电路就是PLC的负载驱动回路。为适应实际设备控制的需要,输出接口的形式有继电器输出型和晶体管输出型。为提高PLC抗干扰能力,每种输出电路都采用了光电隔离技术。
S7-200 SMART的基本数据类型及基本数制
(1)基本数据类型 在S7-200 SMARTPLC的编程语言中,大多数指令要与数据对象一起进行操作。不同的数据对象具有不同的数据类型,不同的数据类型又具有不同的数制和格式选择。程序中所使用的数据需要指定一种数据类型,而在指定数据类型时,要确定数据大小及数据位的结构
经过近60年的发展和完善,PLC的编程概念和控制思想已为广大的自动化行业人员所熟悉,这是一个目前任何其他工业控制器(包括DCS和FCS等)都无法与之相提并论的巨大知识资源。西门子S7-1200作为中小型PLC的佼佼者,无论在硬件配置和软件编程上都具有强大的优势。尤其是基于以太网编程和通信的特点,给S7-1200PLC的应用带来了无限的想象力。
1.1 S7-1200 PLC的硬件组成
1.1.1 概述1.PLC定义
PLC(即Programmable LogicController的简称),又称可编程逻辑控制器,是以微处理器、嵌入式芯片为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展而来的一种新型工业控制装置,是工业控制的主要手段和重要的基础设备之一。
国际电工委员会(IEC)于1982年11月和1985年1月颁布了PLC标准的第一稿和第二稿,对PLC作了如下的定义:“PLC是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关设备,都应以易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充功能的原则而设计。”
电器输出型为有触点的输出方式,既可驱动直流负载,又可驱动交流负载,驱动负载的能力在2A左右。其优点是适用电压范围比较宽、导通压降小、承受瞬时过电压和过电流的能力强。缺点是动作速度较慢、响应时间长、动作频率低。建议在输出量变化不频繁时优先选用,不能用于高速脉冲的输出。其电路工作原理是:当内部电路的状态为“1”时,使继电器线圈通电,产生电磁吸力,触点闭合,则负载得电,点亮输出指示灯
灯LED(图1-13a中负载、输出指示灯LED未画出),表示该路输出点有输出;当内部电路的状态为“0”时,使继电器的线圈无电流,触点断开,则负载断电,LED熄灭,表示该路输出点无输出。
图1-13b所示晶体管输出形式只可驱动直流负载。驱动负载的能力是每一个输出点为750mA。其优点是可靠性强、执行速度快、寿命长。缺点是过载能力差。适用高速(可达20kHz)、小功率直流负载。其电路工作原理是:当内部电路的状态为“1”时,光电耦合器导通,使晶体管饱和导通,场效应晶体管也饱和导通,则负载得电,点亮LED(图1-13b中负载、LED未画出),表示该路输出点有输出;当内部电路的状态为“0”时,光电耦合器断开,晶体管截止,场效应晶体管也截止,则负载失电,LED熄灭,表示该路输出点无输出。图1-13b中的稳压二极管用来抑制关断过电压和外部的浪涌电压,以保护场效应晶体管。
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(4)扩展模块扩展模块用来扩展PLC的I/O端子数,当用户所需要的I/O端子数超过PLC基本单元(即主机,带CPU)的I/O端子数时,可通过I/O扩展模块(不带有CPU)与PLC基本单元相连接,以增加PLC的I/O端子数,从而适应控制系统的要求。其他很多的智能单元也通过该模块与PLC基本单元相连。
(5)通信接口通信接口是专用于数据通信的,主要实现人-机对话。PLC通过通信接口可与打印机、监视器以及其他的PLC或计算机等设备实现通信。
(6)电源PLC的电源是指将外部输入的电源处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输入/输出接口等内部电路工作需要的直流5V电源电路或电源模块。另一方面可为外部输入元件提供DC24V标准电源,而驱动PLC负载的电源由用户提供。图1-14所示为将CPU连接至电源的两种供电方式,分别是直流型和交流型。