下面以S7-200 CPU224为例说明S7系列PLC的主要技术性能。
1.一般性能
S7-200 CPU224的一般性能如表4-13所示。
表4-13 S7-200 CPU224一般性能
电源电压 | DC 24V,AC 100~230V |
电源电压波动 | DC 20.4-28.8V,AC 84-264V(47-63Hz) |
环境温度、湿度 | 水平安装0~550C,垂直安装0~450C,5~95% |
大气压 | 860~1080hPa |
保护等级 | IP20到IEC529 |
输出给传感器的电压 | DC 24V (20.4-28.8V) |
输出给传感器的电流 | 280mA,电子式短路保护(600mA) |
为扩展模块提供的输出电流 | 660mA |
程序存储器 | 8K字节/典型值为2.6K条指令 |
数据存储器 | 2.5K字 |
存储器子模块 | 1个可插入的存储器子模块 |
数据后备 | 整个BD1在EEPROM中无需维护 在RAM中当前的DB1标志位、定时器、计数器等通过高能电容或电池维持,后备时间190h(400C时120h),插入电池后备200天 |
编程语言 | LAD,FBD,STL |
程序结构 | 一个主程序块(可以包括子程序) |
程序执行 | 自由循环。中断控制,定时控制(1~255ms) |
子程序级 | 8级 |
用户程序保护 | 3级口令保护 |
指令集 | 逻辑运算、应用功能 |
位操作执行时间 | 0.37μs |
扫描时间监控 | 300ms(可重启动) |
内部标志位 | 256,可保持:EEPROM中0~112 |
计数器 | 0~256,可保持:256,6个高速计数器 |
定时器 | 可保持:256, 4个定时器,1ms~30s 16个定时器,10ms~5min 236个定时器,100ms~54min |
接口 | 一个RS485通信接口 |
可连接的编程器/PC | PG740P = 2 \* ROMAN II,PG760P = 2 \* ROMAN II,PC(AT) |
本机I/O | 数字量输入:14,其中4个可用作硬件中断,14个用于高速功能 数字量输出:10,其中2个可用作本机功能, 模拟电位器:2个 |
可连接的I/O | 数字量输入/输出:多94/74 模拟量输入/输出:多28/7(或14) AS接口输入/输出:496 |
多可接扩展模块 | 7个 |
2.输入特性
S7-200 CPU224的输入特性如表4-14所示。
表4-14 S7-200 CPU224输入特性
类型 | 源型或汇型 |
输入电压 | DC 24V,“1信号”:14-35A,“0信号”:0-5A, |
隔离 | 光耦隔离,6点和8点 |
输入电流 | “1信号”:大4mA |
输入延迟(额定输入电压) | 所有标准输入:全部0.2-12.8ms(可调节) 中断输入:(I0.0-0.3)0.2-12.8ms(可调节) 高速计数器:(I0.0-0.5)大30kHz |
3.输出特性
S7-200 CPU224输出特性如表4-15所示。
表4-15 S7-200 CPU224的输出特性
类型 | 晶体管输出型 | 继电器输出型 | ||
额定负载电压 | DC 24V(20.4-28.8V) | DC 24V(4-30V) AC24-230V(20-250V) | ||
输出电压 | “1信号”:小DC 20V | L+/L- | 光耦隔离,5点 | 继电器隔离,3点和4点 |
大输出电流 | “1信号”:0.75A | “1信号”:2A | ||
小输出电流 | “0信号”:10μsA | “0信号”:0mA | ||
输出开关容量 | 阻性负载:0.75A 灯负载:5W | 阻性负载:2A 灯负载:DC30W,AC200W |
4.扩展单元的主要技术特性
S7-200系列PLC是模块式结构,可以通过配接各种扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大类扩展模块。
(1)输入/输出扩展模块 S7-200CPU上已经集成了一定数量的数字量I/O点,但如用户需要多于CPU单元I/O点时,必须对系统做必要的扩展。CPU221无I/O扩展能力,CPU222多可连接2个扩展模块(数字量或模拟量),而CPU224和CPU226多可连接7个扩展模块。
S7-200PLC系列目前总共提供共5大类扩展模块:数字量输入扩展板EM221(8路扩展输入);数字量输出扩展板EM222(8路扩展输出);数字量输入和输出混合扩展板EM223(8I/O,16I/O,32I/O);模拟量输入扩展板EM231,每个EM231可扩展3路模拟量输入通道,A/D转换时间为25μs,12位;模拟量输入和输出混合扩展模板EM235,每个EM235可同时扩展3路模拟输入和1路模拟量输出通道,其中A/D转换时间为25μs,D/A转换时间]100μs,位数均为12位。
基本单元通过其右侧的扩展接口用总线连接器(插件)与扩展单元左侧的扩展接口相连接。扩展单元正常工作需要+5VDC工作电源,此电源由基本单元通过总线连接器提供,扩展单元的24VDC输入点和输出点电源,可由基本单元的24VDC电源供电,但要注意基本单元所提供的大电流能力。
(2)热电偶/热电阻扩展模块 热电偶、热电阻模块(EM231)是为CPU222,CPU224,CPU226设计的,S7-200与多种热电偶、热电阻的连接备有隔离接口。用户通过模块上的DIP开关来选择热电偶或热电阻的类型,接线方式,测量单位和开路故障的方向。
(3)通讯扩展模块 除了CPU集成通讯口外,S7-200还可以通过通讯扩展模块连接成更大的网络。S7-200系列目前有两种通讯扩展模块:PROFIBUS-DP扩展从站模块(EM277)和AS-i接口扩展模块(CP243-2)。
S7-200系列PLC输入/输出扩展模块的主要技术性能如表4-16所示。
表4-16 S7-200系列PLC输入/输出扩展模块的主要技术性能
数字量扩展模块
模拟量扩展模块
型号
EM221
EM222
EM223
EM231
EM232
EM235
输入点
8
无
4/8/16
3
输出点
2
1
隔离组点数
4
DC24V
DC24V
输出电压
DC24V或AC24-230V
DC24V或AC24-230V
A/D转换时间
<250μs
<250μs
分辨率
12bit
A/D转换
电压:12bit
电流:11bit
12bit
一、plc的组成方框图
PLC的种类很多,但是结构大同小异,下图是典型的PLC控制系统组成方框图。
PLC组成方框图
在组建PLC控制系统时,需要给PLC的输入端子接入有关的输入设备,给PLC的输出端子接入有关的输出设备,另外还需要将编写好的程序通过通信接口输入PLC内部存储器,如果希望增强PLC的功能,可以将扩展单元通过扩展接口与PLC连接。
二、PLC各部分说明
PLC内部主要由CPU、存储器、输入接口、输出接口、通信接口和扩展接口等组成。
1、CPU
CPU又称中央处理器,它是PLC的控制中心,通过总线(包括数据总线、地址总线和控制总线)与存储器和各种接口连接,以控制它们有条不素地工作。CPU的性能对PLC工作速度和效率有较大的影响,故大型PLC通常采用高性能的CPU.
2、存储器
存储器的功能是存储程序和数据。PLC通常配有ROM(只读存储器)和RAM(随机存储器)两种存储器,ROM用来存储系统程序,RAM用来存储用户程序和程序运行时产生的数据。
系统程序由厂家编写并固化在ROM存储器中,用户无法访问和修改系统程序。系统程序主要包括系统管理程序和指令解释程序。系统管理程序的功能是管理整个PLC,让内部各个电路能有条不紊地工作。指令解释程序的功能是将用户编写的程序翻译成CPU可以识别和执行的程序。
用户程序是用户通过编程器输人存储器的程序,为了方便调试和修改,用户程序通常存放在RAM中,由于断电后RAM中的程序会丢失,因此RAM专门配有后备电池供电。有些PLC采用EEPRON(电可擦写只读存储器)来存储用户程序,由于EEPROM存储器中的内部可用电信号进行擦写,并且掉电后内容不会丢失,因此采用这种存储器后可不要备用电池。