PLC的硬件与工作原理.ppt

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时间:2020-03-31

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1、第1章PLC硬件与工作原理成都理工大学工程技术学院自动化工程系雷永锋第1章PLC的硬件与工作原理1.1概述1.CPU模块CPU模块主要由CPU芯片和存储器组成。PLC的程序分为操作系统和用户程序。RAM(随机存取存储器)的工作速度高、价格便宜、改写方便。断电后储存的信息丢失。ROM(只读存储器)只能读出,不能写入。断电后储存的信息不会丢失。EEPROM(可以电擦除可编程的只读存储器)的数据可以读出和改写,断电后信息不会丢失。写入数据的时间比RAM长。S7-200用EEPROM来存储用户程序和需要长期保存的重要数据。2.I/O模块I/O模块是输入(

2、Input)模块和输出(Output)模块的简称。输入模块用来采集输入信号,输出模块用来控制外部的负载和执行器。I/O模块还有电平转换与隔离的作用。3.编程软件STEP7-Micro/WIN用来生成和编辑用户程序,和监控用户程序的运行。4.电源PLC使用AC220V电源或DC24V电源。小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器提供DC24V电源。1.2S7-200系列PLCS7-200、S7-1200和S7-200SMART是西门子的小型PLC。S7-300/S7-400和S7-1500是模块式大中型PLC。WinAC是在PC上实现PLC功能的

3、“软PLC”。1.2.1S7-200的特点1.功能强,有高速计数、高速输出、PID参数自整定、位置控制、称重、配方、数据记录等功能。2.先进的程序结构3.灵活方便的存储器结构,大多数存储区可以按位(bit)、字节、字和双字读写。4.功能强大、使用方便的编程软件5.简化复杂编程任务的向导功能6.强大的通信功能7.品种丰富的配套人机界面,Smart700IE的价格便宜8.有竞争力的价格9.完善的网上技术支持1.2.2CPU模块有CPU221/222/224/224XP/224XPsi/226,最多扩展7个扩展模块、256点数字量I/O或45路模拟量I

4、/O,最多24KB程序存储空间和10KB用户数据存储空间。CPU221无扩展功能。256点定时器、256点计数器;集成6个有13种工作模式的高速计数器,以及两点高速脉冲发生器/脉冲宽度调制器。1个或2个模拟电位器,1个或2个RS-485接口,有实时时钟。4点输入中断,2个1~255ms的定时中断。CPU224XP集成了2AI、1AO,2个RS-485通信口,高速输入200kHz、高速输出100kHz。可使用PPI、MPI、PROFIBUS、Modbus、USS、S7通信协议,和自由端口通信方式。1.2.3数字量输入与数字量输出1.数字量输入电路图

5、1-3中的1M是同一组输入点各内部输入电路的公共点。输入电流为数毫安。外接触点接通时,发光二极管亮,光敏三极管饱和导通;反之发光二极管熄灭,光敏三极管截止,信号经内部电路传送给CPU模块。漏型输入的输入电流流进输入模块,源型输入的输入电流从模块流出。2.数字量输出电路继电器输出电路可以驱动直流负载和交流负载,承受瞬时过电压和过电流的能力较强,动作速度慢,动作次数有限制。场效应管输出电路只能驱动直流负载。反应速度快、寿命长,过载能力稍差。CPU224XPsi具有MOSFET漏型输出,电流从输出端子流入。其他场效应晶体管型输出的CPU都是MOSFET

6、源型输出,电流从输出端子流出。1.2.4扩展模块1.数字量扩展模块数字量I/O:8DI、16DI、4DO、8DO模块;4/4、8/8、16/16、32/32点的DI/DO模块。输入有DC24V和AC230V两种,输出有DC24V和继电器型两种。2.PLC对模拟量的处理模拟量输入模块将模拟量转换为数字量。模拟量输出模块将PLC中的数字量转换为模拟量电压或电流。有12位的4AI、8AI、2AO、4AO、4AI/1AO模块(见表1-5);15位4路、8路热电偶模块,2路、4路热电阻模块。3.模拟量输入模块用模块上的DIP开关设置量程。转换后的12位数据

7、被尽可能地往高位移动,单极性全量程输入范围对应的数字量输出为0~32000。双极性全量程输入范围对应的数字量输出为−32000~+32000。电压输入时输入阻抗≥2M,电流输入时输入阻抗为250。5.模拟量输出模块满量程时电压输出和电流输出的分辨率分别为12位和11位。电压输出时负载阻抗最小5k;电流输出时负载阻抗最大500。4.将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理量【例1-2】量程为0~10MPa的压力变送器的输出信号为DC4~20mA,模拟量输入模块将0~20mA转换为0~32000的数字量,设转换后得到的数字为N,试求以kPa为

8、单位的压力值。解:4~20mA的模拟量对应于数字量6400~32000,压力的计算公式为1.3I/O地址分配与外部接线1.I/O地址分配

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