西門子S7-200模塊CPU222CN中央處理單元      西門子S7-200模塊CPU222CN中央處理單元

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西門子PLC的SM322數(shù)字量輸出模塊

（1）DO模板的功能

    3．輸入/輸出單元

    輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。 PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。

由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O接口要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。I/O接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力。另外，I/O接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)。

PLC提供了多種操作電平和驅(qū)動能力的I/O接口，有各種各樣功能的I/O接口供用戶選用。I/O接口的主要類型有：數(shù)字量（開關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。

常用的開關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交/直流輸入接口，其基本原理電路如圖3所示。

數(shù)字量輸出模塊SM322將S7-300內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平，可直接用于驅(qū)動電磁閥、接觸器、小型電動機(jī)、燈和電動機(jī)啟動器等。

（2）DO模板的類型

按負(fù)載回路使用的電源不同分為：

直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊。

按輸出開關(guān)器件的種類不同分為：

晶體管輸出方式、晶閘管輸出方式和繼電器觸點(diǎn)輸出方式。

（3）DI模板的特點(diǎn)

晶體管輸出模塊只能帶直流負(fù)載，屬于直流輸出模塊；

晶閘管輸出方式屬于交流輸出模塊；

繼電器觸點(diǎn)輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。

S7-300 CPU模板的運(yùn)行方式選擇和狀態(tài)指示
（1）CPU模板的運(yùn)行方式選擇
   RUN-P：可編程運(yùn)行方式。 RUN：運(yùn)行方式。
   STOP：停止方式。 MRES：清除存儲器，不能保持。
（2）CPU的LED狀態(tài)及故障指示燈
   SF（紅色）：系統(tǒng)出錯(cuò)/故障指示燈。
   BATF（紅色）：電池故障指示燈（只有CPU313和314配備）。
   DC5V（綠色）：＋5V電源指示燈。 FRCE（黃色）：強(qiáng)制有效指示燈。
   RUN（綠色）：運(yùn)行狀態(tài)指示燈。 STOP（黃色）：停止?fàn)顟B(tài)指示燈。
（3）CPU315-2DP CPU的另外兩個(gè)狀態(tài)及故障指示燈
   BUS DF（BF）（紅色）：總線出錯(cuò)指示燈（只適用于帶有DP接口的CPU）。
   SF DP(紅色)：DP接口錯(cuò)誤指示燈（只適用于帶有DP接口的CPU）。

時(shí)鐘和電池模塊

√  實(shí)時(shí)時(shí)鐘和日歷

（對于 221/222 CN CPU）

√  一般可備份 200 天

電池模塊

√  內(nèi)部數(shù)據(jù)備份（數(shù)據(jù)塊）

√  一般可備份 200 天

內(nèi)存模塊（存儲卡模塊）

√  程序傳送和備份

√  數(shù)據(jù)記錄文件，配方

文件和通用文件存儲

可選配件：

存儲卡模塊

實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊

電池模塊

Technical Specifications

盡管整體式與模塊式PLC的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對PLC主要組成各部分進(jìn)行簡單介紹。

    1．中央處理單元（CPU）

    同一般的微機(jī)一樣，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 隨機(jī)型不同而不同，常用有三類：通用微處理器（如Z80、8086、80286等）、單片微處理器（如8031、8096等）和位片式微處理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。

    目前，小型PLC為單CPU系統(tǒng)，而中、大型PLC則大多為雙CPU系統(tǒng)，甚至有些PLC中多達(dá)8 個(gè)CPU。對于雙CPU系統(tǒng)，一般一個(gè)為字處理器，一般采用8位或16位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內(nèi)部定時(shí)器，監(jiān)視掃描時(shí)間，處理字節(jié)指令以及對系統(tǒng)總線和位處理器進(jìn)行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實(shí)現(xiàn)PLC編程語言向機(jī)器語言的轉(zhuǎn)換。位處理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地滿足實(shí)時(shí)控制要求。

    在PLC中CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作，歸納起來主要有以下幾個(gè)方面：

1）       接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。

2）       診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯(cuò)誤等。

3）       通過輸入接口接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。

4）       從存儲器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。

5）       根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過輸出單元實(shí)現(xiàn)輸出控制。有些PLC還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。

    2．存儲器

    存儲器主要有兩種：一種是可讀/寫操作的隨機(jī)存儲器RAM，另一種是只讀存儲器ROM、PROM、EPROM 和EEPROM。在PLC中，存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。

    系統(tǒng)程序是由PLC 的制造廠家編寫的，和PLC的硬件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，提供PLC運(yùn)行的平臺。系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能，而且在PLC使用過程中不會變動，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。

    用戶程序是隨PLC的控制對象而定的，由用戶根據(jù)對象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會丟失信息。為了防止干擾對RAM中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲器EPROM中。現(xiàn)在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲器。

西門子PLC模塊CPU222CN中央處理單元

PLC的硬件組成

PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。

對于整體式PLC，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)，其組成框圖如圖1所示；對于模塊式PLC，各部件獨(dú)立封裝成模塊，各模塊通過總線連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣希浣M成框圖如圖2所示。無論是哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都可根據(jù)用戶需要進(jìn)行配置與組合。