1、第第4章章S7-200 PLC的系统配置与接口模块的系统配置与接口模块4.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成4.2S7-200 PLC的输入的输入/输出接口模块输出接口模块4.3S7-200 PLC的系统配置的系统配置4.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成 一个最基本的一个最基本的S7-200 PLC控制系统由控制系统由基本单元（基本单元（S7-200 CPU 模块）模块）、个人计算机或编个人计算机或编程器程器、STEP7-Micro/WIN编程编程软件软件及及通信电缆通信电缆组成。组成。 在需要进行在需要进行系统扩展时系统扩展时，系统组成中还可
2、包含系统组成中还可包含数字量数字量/模模拟量扩展模块拟量扩展模块、智能模块智能模块、通通信网络设备信网络设备、人机界面人机界面及相应及相应的的工业控制软件工业控制软件（MCGS）等，）等，如图所示。如图所示。1.1.基本单元基本单元4.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成 基本单元（基本单元（S7-200 CPUS7-200 CPU模块模块）也称为主机。由中央处理单）也称为主机。由中央处理单元（元（CPUCPU）、电源以及数字量输入输出单元组成。）、电源以及数字量输入输出单元组成。这些都被紧这些都被紧凑地安装在一个独立的装置中。凑地安装在一个独立的装置中。基本单元可以构成
3、一个独立的基本单元可以构成一个独立的控制系统。控制系统。 目前，目前，S7-200 PLC S7-200 PLC 主要有主要有CPU221CPU221（整体式整体式PLCPLC，I/OI/O点数点数不能扩展不能扩展）、）、CPU222CPU222、CPU224CPU224、CPU224XPCPU224XP、CPU226CPU226（叠装式叠装式PLCPLC，可以连接扩展，可以连接扩展I/OI/O模块与功能模块模块与功能模块）这五种规格。虽然外）这五种规格。虽然外形略有差别，但基本结构相同或类似。形略有差别，但基本结构相同或类似。 （1 1）S7-200 CPUS7-200 CPU的外形的外形
4、其处理器、存储器、电源、输入输出接口、通信接口等都其处理器、存储器、电源、输入输出接口、通信接口等都安装于基本单元上。安装于基本单元上。（1 1）S7-200 CPUS7-200 CPU的外形的外形4.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成 状态指示灯状态指示灯：指示：指示CPUCPU的工作方式（的工作方式（RUNRUN、STOPSTOP）、系统错）、系统错误状态误状态(SF/DIAG (SF/DIAG 故障故障/ /诊断诊断) )、主机、主机I/OI/O的当前状态。的当前状态。 存储器卡接口存储器卡接口：可以插入存储器卡。：可以插入存储器卡。 通信口通信口：连接：连接 R
5、S-485 RS-485 总线的通信电缆，是总线的通信电缆，是PLCPLC主机实现主机实现人人- -机对话、机机对话、机- -机对话的通道。通过它，机对话的通道。通过它，PLCPLC可以和编程器、可以和编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备相连，也可以和其他彩色图形显示器、打印机等外部设备相连，也可以和其他PLCPLC或上位机相连。或上位机相连。（1 1）S7-200 CPUS7-200 CPU的外形的外形4.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成 顶部端子盖下面是顶部端子盖下面是输出端子和输出端子和PLCPLC供电电源端子供电电源端子。输出端子的运行状态。输出端子的运行
6、状态可由指示灯显示，可由指示灯显示，ONON状态对应的指示灯亮状态对应的指示灯亮。 底部端子盖下面是底部端子盖下面是输入端子和传感器电源端子输入端子和传感器电源端子。输入端子的运行状态。输入端子的运行状态可由指示灯显示，可由指示灯显示，ON状态对应的指示灯亮状态对应的指示灯亮。 前盖下面有前盖下面有运行、停止开关和扩展模块接口运行、停止开关和扩展模块接口。将开关拨向。将开关拨向STOP位置位置时，时，PLC处于停止状态，此时可以对其编写程序；将开关拨向处于停止状态，此时可以对其编写程序；将开关拨向RUN位置时，位置时，PLC处于运行状态，此时不能对其编写程序；将开关拨向处于运行状态，此时不能对
7、其编写程序；将开关拨向TERM位置时，位置时，可以运行程序，同时还可以监控程序运行的状态。可以运行程序，同时还可以监控程序运行的状态。扩展模块接口用于实现扩展模块接口用于实现I/O扩展扩展。（2 2）S7-200 CPU22S7-200 CPU22* * 的性能参数的性能参数4.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成 五种规格中，性能依次提高，特别是用户程序存储器容量、五种规格中，性能依次提高，特别是用户程序存储器容量、数字量数字量/ /模拟量模拟量I/OI/O点数、高速计数功能等方面有明显区别。点数、高速计数功能等方面有明显区别。 其中，其中，CPU221是是整体式固定整
8、体式固定I/O型结构，型结构，I/O点数固定为点数固定为6入入/4出，出，处理器、存储器、电源、基本输入输出接口、通信接处理器、存储器、电源、基本输入输出接口、通信接口等都安装于模块上，口等都安装于模块上，I/O点数不能改，并且没有点数不能改，并且没有I/O扩展模块扩展模块接口。接口。 其余的其余的CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226均为均为叠装式叠装式PLC（基本单元（基本单元+扩展模块的结构）扩展模块的结构）。PLC的处理器、的处理器、存储器、电源、基本输入输出接口、通信接口等都安装于基本存储器、电源、基本输入输出接口、通信接口等都安装于基本单元上，基本单元有集成的单
9、元上，基本单元有集成的I/O点，点，可以通过扩展接口连接可以通过扩展接口连接I/O扩展模块和其他一些功能模块扩展模块和其他一些功能模块。S7-200 CPU22S7-200 CPU22* *的主要技术指标：的主要技术指标：指标指标CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226程序存储器程序存储器/B在线程序编辑时在线程序编辑时非在线程序编辑时非在线程序编辑时4096409681921228812288163841638424576数据存储器数据存储器/B2048819210240掉电保持掉电保持（超级电容）（超级电容）/h50100本机数字量本机数字量I/O6入入/4出出8入
10、入/6出出14入入/10出出24入入/16出出本机模拟量本机模拟量I/O2入入/1出出扩展模块数量扩展模块数量27数字量数字量I/O映像区映像区128入入/128出出模拟量模拟量I/O映像区映像区16入入/16出出32入入/32出出脉冲捕捉输入脉冲捕捉输入/个个681424高速计数器高速计数器/个个464.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成S7-200 CPU22S7-200 CPU22* *的主要技术指标的主要技术指标：（续）：（续）高速脉冲输出高速脉冲输出/个个2（20kHz,DC）2（100kHz,DC）2（20kHz,DC）布尔指令执行速度布尔指令执行速度022
11、s/指令指令定时器定时器/计数器计数器256/256定时中断定时中断/个个2,1ms分辨率分辨率模拟量调节电位器模拟量调节电位器/个个1（8位分辨率）位分辨率）2（8位分辨率）位分辨率）实时时钟实时时钟有（外插带电池时钟卡）有（外插带电池时钟卡）内置内置RS 485通信口通信口/个个12供电能力供电能力/mADC5V03406601000DC24V1802804004.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成 数字量数字量I/OI/O映像区就是输入映像区就是输入/ /输出映像寄存器。输出映像寄存器。128128入入/128/128出表示输入出表示输入/ /输出映像寄存器各有输
12、出映像寄存器各有128128位，地址是位，地址是I I（0.0-15.70.0-15.7）和）和Q Q（0.0-15.70.0-15.7）。每一）。每一个输入个输入/ /输出模块的端子与输入输出模块的端子与输入/ /输出映像寄存器的相应位对应。这些位不输出映像寄存器的相应位对应。这些位不一定全被使用，若不使用，就将这些地址空着，不挪作他用。一定全被使用，若不使用，就将这些地址空着，不挪作他用。（3 3）S7-200 CPUS7-200 CPU外部端子接线图外部端子接线图4.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成 图中为图中为S7-200 CPU226 AC/DC/继电器模块
13、的外部端子接线图继电器模块的外部端子接线图。AC表示表示PLC采用交流电源供电；采用交流电源供电；DC表示输入模块为直流输入模块；继电器表示输出表示输入模块为直流输入模块；继电器表示输出采用继电器方式输出采用继电器方式输出。 24个数字量输入点被分为个数字量输入点被分为2组。每个外部输入开关信号均由各输入端子接组。每个外部输入开关信号均由各输入端子接入，经一个直流电源接至公共端入，经一个直流电源接至公共端1M、2M。由于是直流输入模块，采用直流电。由于是直流输入模块，采用直流电源作为检测各输入点状态的电源。源作为检测各输入点状态的电源。M、L+两个端子提供两个端子提供DC 24V/400mA
14、传感器传感器电源，可以作为传感器电源，也可以作为输入端的检测电源电源，可以作为传感器电源，也可以作为输入端的检测电源。（3 3）S7-200 CPUS7-200 CPU外部端子接线图外部端子接线图4.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成 16个数字量输出点被分为个数字量输出点被分为3组组。每个负载的一端与输出端相连，另一端经。每个负载的一端与输出端相连，另一端经电源与公共端相连。电源与公共端相连。由于是继电器输出方式，所以既可带直流负载，也可带交由于是继电器输出方式，所以既可带直流负载，也可带交流负载，由负载性质决定流负载，由负载性质决定。 输出端子排的右端输出端子排的右
15、端N、L1端子是供电电源端子是供电电源 AC120V/240V 输入端输入端。电源电。电源电压的允许范围是压的允许范围是AC 85264V。S7-200 CPU226 AC/DC/继电器模块的外部端子接线图继电器模块的外部端子接线图 2.2.编程设备编程设备 编程设备的功能是编制程序、修改程序、测试程序，并将测编程设备的功能是编制程序、修改程序、测试程序，并将测试合格的程序下载到试合格的程序下载到PLC系统中。系统中。为了降低编程设备的成本，目为了降低编程设备的成本，目前前广泛采用个人计算机作为编程设备，但需配置西门子提供的广泛采用个人计算机作为编程设备，但需配置西门子提供的专用编程软件专用编
16、程软件。 S7-200 PLC的编程软件是的编程软件是STEP7-Micro/WIN，该软件系统在，该软件系统在Windows平台上运行；支持语句表、梯形图、功能块图这三种编平台上运行；支持语句表、梯形图、功能块图这三种编程语言程语言；具有指令向导功能和密码保护功能；内置；具有指令向导功能和密码保护功能；内置USS协议库、协议库、Modbus从站协议指令、从站协议指令、PID整定控制界面和数据归档等；使用整定控制界面和数据归档等；使用PPI协议通信电缆或协议通信电缆或CP通信卡，实现通信卡，实现PC与与PLC之间进行通信、上传之间进行通信、上传和下载程序；支持和下载程序；支持TD400、TD4
17、00C等文本显示界面。等文本显示界面。4.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成3.3.通信电缆通信电缆 西门子西门子PLC的通信电缆主要有三种：的通信电缆主要有三种：PC/PPI通信电缆、通信电缆、RS-232C/PPI多主站通信电缆和多主站通信电缆和USB/PPI多主站通信电缆。多主站通信电缆。 这些通信电缆将这些通信电缆将S7-200 PLC与计算机连接后，用与计算机连接后，用STEP7-Micro/WIN编程软件设置即可实现计算机与编程软件设置即可实现计算机与S7-200 PLC间间的通信和数据传输。的通信和数据传输。4.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制
18、系统的基本构成4.4.人机界面人机界面 人机界面（人机界面（HMI）主要指专用操作员界面，如操作员面板、触）主要指专用操作员界面，如操作员面板、触摸屏、文本显示器，这些设备可以使用户通过友好的操作界面完摸屏、文本显示器，这些设备可以使用户通过友好的操作界面完成各种调试和控制任务。成各种调试和控制任务。(1)文本显示器文本显示器 应用于应用于S7-200 PLC的文本显示器有的文本显示器有TD200C、TD400C等。通过它等。通过它们，们，可以查看、监控和改变应用程序中的过程变量可以查看、监控和改变应用程序中的过程变量。 (2)触摸屏触摸屏 西门子西门子S7-200 PLC系统有多种触摸屏，如
19、系统有多种触摸屏，如TP070、TP170A、TP170B、TP177micro、K-TP178micro等。等。K-TP178micro是为中国用户是为中国用户量身定做的触摸屏。量身定做的触摸屏。通过点对点连接通过点对点连接(PPI或者或者MPI协议协议)完成和完成和S7-200控制器的连接，控制器的连接，可以显示图形、变量和操作按钮，为用户提供可以显示图形、变量和操作按钮，为用户提供一个友好的人机界面。除了一个友好的人机界面。除了TP070之外，这些触摸屏用西门子人机之外，这些触摸屏用西门子人机界面组态软件界面组态软件WinCC flexible组态。组态。 4.1S7-200 PLC控制
20、系统的基本构成控制系统的基本构成5. WinCC 5. WinCC flexibleflexible和和WinCC V7WinCC V7组态软件组态软件 WinCC flexible为为SIMATIC HMI 操作员提供工程软件，从而操作员提供工程软件，从而达到控制和监视设备的目的；同时为基于达到控制和监视设备的目的；同时为基于Windows 2000/XP的单个用户提供运行版可视化软件。的单个用户提供运行版可视化软件。在这种情况下，可将项在这种情况下，可将项目传输到不同的目传输到不同的HMI平台，并在其上运行而无需转变。基于平台，并在其上运行而无需转变。基于Windows-CE（另一种操作系
21、统）的设备，（另一种操作系统）的设备，WinCC flexible软件软件完全兼容完全兼容ProTool（西门子人机界面过去的组态软件）制作的（西门子人机界面过去的组态软件）制作的项目，即可通过项目，即可通过WinCC flexible使用先前的工程。使用先前的工程。4.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成5. WinCC 5. WinCC flexibleflexible和和WinCC V7WinCC V7组态软件组态软件 西门子视窗控制中心西门子视窗控制中心 WinCC是是HMI/SCADA软件中的后起之软件中的后起之秀，秀，1996年进入世界工控软件组态市场，以最短
22、的时间发展成年进入世界工控软件组态市场，以最短的时间发展成第三个在世界范围内成功的第三个在世界范围内成功的SCADA系统。系统。WinCC V7.0采用标准采用标准的的Microsoft SQI Server 2000数据库进行生产数据的归档，同时数据库进行生产数据的归档，同时具有具有Web浏览器功能，可使监控人员在办公室看到生产流程的浏览器功能，可使监控人员在办公室看到生产流程的动态画面，从而更好地调度指挥生产动态画面，从而更好地调度指挥生产，是工业企业中，是工业企业中NES和和ERP系统首选的生产实时数据平台软件。系统首选的生产实时数据平台软件。WinCC可与可与SIMATIC S5、S7
23、 PLC实现方便连接和高效通信；也可与实现方便连接和高效通信；也可与STEP7软件紧密结合；并软件紧密结合；并可对可对SIMATIC PLC进行系统诊断。进行系统诊断。4.1S7-200 PLC控制系统的基本构成控制系统的基本构成4.2S7-200 PLC的输入的输入/输出接口模块输出接口模块4.2.1数字量模块数字量模块4.2.2模拟量模块模拟量模块4.2.3S7-200 PLC的智能模块的智能模块 当当S7-200 PLCS7-200 PLC主机的主机的I/OI/O点数不能满足控制要求时，可点数不能满足控制要求时，可以选配各种输入以选配各种输入/ /输出接口模块来扩展。通常，输出接口模块来
24、扩展。通常，I/OI/O扩展包扩展包括括I/OI/O点数扩展和功能扩展两类。点数扩展和功能扩展两类。S7-200 PLCS7-200 PLC可扩展的接口可扩展的接口模块有：模块有：4.2.1数字量模块数字量模块1.1.数字量输入模块数字量输入模块2.2.数字量输出模块数字量输出模块3.3.数字量输入输出模块数字量输入输出模块模块名称模块名称模块描述模块描述DC+5V电流电流消耗消耗数字量输入模块数字量输入模块EM221 DI824VDC30mAEM221 DI8120/230VAC30mAEM221 DI1624VDC70mA数字量输出模块数字量输出模块EM222 DO424VDC40mAEM
25、222 DO4继电器继电器30mAEM222 DO824VDC50mAEM222 DO8120/230VAC110mAEM222 DO8继电器继电器40mA数字量输入输出数字量输入输出模块模块EM223 DI4/DO424VDC40mAEM223 DI4/DO424VDC/继电器继电器40mAEM223 DI8/DO824VDC80mAEM223 DI8/DO824VDC/继电器继电器80mAEM223 DI16/DO1624VDC160mAEM223 DI16/DO1624VDC/继电器继电器150mAEM223 DI32/DO3224VDC240mAEM223 DI32/DO3224VDC
26、/继电器继电器205mA表表4-2 S7-200 PLC数字量扩展模块一览表数字量扩展模块一览表1.1.数字量输入模块数字量输入模块直流输入模块交流输入模块4.2.14.2.1数字量模块数字量模块 数字量输入模块的每一个输入点可接收来自用户设备数字量输入模块的每一个输入点可接收来自用户设备的开关信号的开关信号，典型的输入设备有按钮、行程开关、选择开，典型的输入设备有按钮、行程开关、选择开关、继电器触点、接触器辅助触点等。关、继电器触点、接触器辅助触点等。每一个输入点与且每一个输入点与且仅与一个输入电路相连，通过输入接口电路把现场开关信仅与一个输入电路相连，通过输入接口电路把现场开关信号变成号变
27、成CPUCPU所能接收的标准电信号。所能接收的标准电信号。1.1.数字量输入模块数字量输入模块直流输入模块交流输入模块4.2.14.2.1数字量模块数字量模块(1)直流输入模块端子接线图端子接线图 图中所示为图中所示为 EM221 EM221 DI8DI8DC24V DC24V 模块的端子接线图。模块的端子接线图。 图中，图中，8 8个数字量输入点分个数字量输入点分为为2 2组，组，1M1M、2M2M分别是两组输入分别是两组输入点内部电路的公共端，每组需用点内部电路的公共端，每组需用户提供一个户提供一个DC24VDC24V电源。电源。1.1.数字量输入模块数字量输入模块直流输入模块交流输入模块
28、4.2.14.2.1数字量模块数字量模块(1)直流输入模块 图中所示为直流输入模块的输入图中所示为直流输入模块的输入电路电路，只画出了，只画出了2 2路输入电路，其他路输入电路，其他各路输入电路的原理图与之相同。各路输入电路的原理图与之相同。 电路组成及各部分的作用电路组成及各部分的作用： R1R1是限流电阻是限流电阻，限制输入电流大，限制输入电流大小，小，还与还与C C构成低通滤波器限制输入构成低通滤波器限制输入信号中的高频干扰信号中的高频干扰。 R2R2为滤波电容的泄放电阻为滤波电容的泄放电阻。 光耦合器是为了防止现场强电信光耦合器是为了防止现场强电信号干扰进入号干扰进入PLCPLC，实现
29、现场与，实现现场与PLCPLC电气电气上的隔离。上的隔离。使外部信号通过光耦合变使外部信号通过光耦合变成内部电路能接收的标准电信号，保成内部电路能接收的标准电信号，保持系统的可靠性。持系统的可靠性。 双向发光二极管双向发光二极管VLVL用作状态指示用作状态指示。输入电路输入电路1.1.数字量输入模块数字量输入模块直流输入模块交流输入模块4.2.14.2.1数字量模块数字量模块(1)直流输入模块 直流输入电路的工作原理：直流输入电路的工作原理： 当现场开关闭合后当现场开关闭合后，经，经R1R1、双向、双向光耦合器的发光二极管、光耦合器的发光二极管、VLVL构成通路，构成通路，输入指示灯输入指示灯
30、VLVL亮，表明该路输入的开亮，表明该路输入的开关量状态为关量状态为1 1，输入信号经光耦合器，输入信号经光耦合器隔离后，经内部电路与隔离后，经内部电路与CPUCPU相连，将相连，将外部输入开关的状态外部输入开关的状态“1”1”输入输入PLCPLC内内部。部。 当现场开关断开后当现场开关断开后，R1R1、双向光、双向光耦合器的发光二极管、耦合器的发光二极管、VLVL不构成通路，不构成通路，输入指示灯输入指示灯VLVL不亮，表明该路输入的不亮，表明该路输入的开关量状态为开关量状态为0 0，输入信号经光耦合，输入信号经光耦合器隔离后，经内部电路与器隔离后，经内部电路与CPUCPU相连，相连，将外部
31、输入开关的状态将外部输入开关的状态“0”0”输入输入PLCPLC内部。内部。输入电路输入电路1.1.数字量输入模块数字量输入模块直流输入模块交流输入模块4.2.14.2.1数字量模块数字量模块(2)交流输入模块端子接线图端子接线图 图中所示为图中所示为 EM221 EM221 DI8DI8AC120V/230V AC120V/230V 模块的端子模块的端子接线图。接线图。 图中，有图中，有8 8个分隔式数字量个分隔式数字量输入点，每个输入点都占用两个输入点，每个输入点都占用两个接线端子，各使用一个独立的交接线端子，各使用一个独立的交流电源（由用户提供），这些交流电源（由用户提供），这些交流电源
32、可以不同相。流电源可以不同相。4.2.14.2.1数字量模块数字量模块(2)交流输入模块 图中所示为交流输入模块的输入图中所示为交流输入模块的输入电路电路，只画出了，只画出了1 1路输入电路，其他各路输入电路，其他各路输入电路的原理图与之相同。路输入电路的原理图与之相同。 电路组成及各部分的作用电路组成及各部分的作用： R1R1是取样电阻是取样电阻，同时具有吸收浪，同时具有吸收浪涌的作用。涌的作用。 C C具有隔离直流，接通交流的作用具有隔离直流，接通交流的作用。 R2R2和和R3R3对交流电压起到分压作用。对交流电压起到分压作用。 光耦合器是为了防止现场强电信光耦合器是为了防止现场强电信号干
33、扰进入号干扰进入PLCPLC，实现现场与，实现现场与PLCPLC电气电气上的隔离。上的隔离。使外部信号通过光耦合变使外部信号通过光耦合变成内部电路能接收的标准电信号，保成内部电路能接收的标准电信号，保持系统的可靠性。持系统的可靠性。 双向发光二极管双向发光二极管VLVL用作状态指示用作状态指示。输入电路输入电路4.2.14.2.1数字量模块数字量模块(2)交流输入模块 交流输入电路的工作原理：交流输入电路的工作原理： 当现场开关闭合后当现场开关闭合后，交流电，交流电源经源经C、R2、双向光耦合器的、双向光耦合器的发光二极管，通过光耦合使光发光二极管，通过光耦合使光敏晶体管接收光信号，并将该敏晶
34、体管接收光信号，并将该信号送至信号送至PLC内部电路，供内部电路，供CPU处理，同时状态指示灯处理，同时状态指示灯VL亮，表明该路输入的开关量状亮，表明该路输入的开关量状态为态为1。 反之，反之，当现场开关断开后，当现场开关断开后，该路输入的开关量状态为该路输入的开关量状态为0。输入电路输入电路2.2.数字量输出模块数字量输出模块4.2.14.2.1数字量模块数字量模块 数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散型（散型（ON/OFFON/OFF）负载）负载。典型的负载包括继电器线圈、接触。典型的负载包括继电器线圈、接触器线圈、电磁阀线圈、指
35、示灯等。器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。每一个输出点与且仅与每一个输出点与且仅与一个输出电路相连，通过输出电路把一个输出电路相连，通过输出电路把CPUCPU运算处理的结果转运算处理的结果转换成驱动现场执行机构的各种大功率开关信号。换成驱动现场执行机构的各种大功率开关信号。2.2.数字量输出模块数字量输出模块(1)直流输出模块直流输出模块(晶体管输出方式晶体管输出方式) 特点：响应速度快特点：响应速度快(2)交流输出模块交流输出模块(双向晶闸管输出方式双向晶闸管输出方式) 特点：启动电流大特点：启动电流大(3)交直流输出模块交直流输出模块(继电器输出方式继电器输出方式) 特点：输出电流大，可带交、
36、直流负载，适应性特点：输出电流大，可带交、直流负载，适应性强，但响应速度慢强，但响应速度慢4.2.1数字量模块数字量模块2.2.数字量输出模块数字量输出模块4.2.14.2.1数字量模块数字量模块(1)(1)直流输出模块直流输出模块( (晶体管输出方式晶体管输出方式) )端子接线图端子接线图 图中所示为图中所示为 EM222 EM222 DO8DO8DC24V DC24V 模块的端子接线图。模块的端子接线图。 图中，图中，8 8个数字量输出点分个数字量输出点分为为2 2组，组，1L+1L+、2L+2L+分别是两组输分别是两组输出点内部电路的公共端，每组需出点内部电路的公共端，每组需用户提供一个
37、用户提供一个DC24VDC24V电源。电源。4.2.14.2.1数字量模块数字量模块 图中所示为直流输出模块图中所示为直流输出模块的输出电路的输出电路，只画出了，只画出了1 1路输出路输出电路，其他各路输出电路的原电路，其他各路输出电路的原理图与之相同。理图与之相同。 电路组成及各部分的作用电路组成及各部分的作用： 光耦合器实现光电隔离。光耦合器实现光电隔离。 场效应管是功率驱动的开场效应管是功率驱动的开关器件。关器件。 稳压管用于防止输出端过稳压管用于防止输出端过电压以保护场效应管。电压以保护场效应管。 发光二极管发光二极管VLVL用作输出状用作输出状态指示。态指示。(1)(1)直流输出模块
38、直流输出模块( (晶体管输出方式晶体管输出方式) )输出电输出电路路4.2.14.2.1数字量模块数字量模块 直流输出电路的工作原理直流输出电路的工作原理： 当当PLC进入输出刷新阶段时，进入输出刷新阶段时，通过数据总线把通过数据总线把CPU的运算结果，的运算结果，由输出映像寄存器集中传送给输由输出映像寄存器集中传送给输出锁存器，当对应的输出映像寄出锁存器，当对应的输出映像寄存器状态为存器状态为“1”时，输出锁存器时，输出锁存器的输出使光耦合器的发光二极管的输出使光耦合器的发光二极管发光，光敏晶体管受光导通后，发光，光敏晶体管受光导通后，使场效应管饱和导通，相应的直使场效应管饱和导通，相应的直
39、流负载在外部直流电源的激励下流负载在外部直流电源的激励下特点工作。特点工作。 反之，当对应的输出映像寄反之，当对应的输出映像寄存器为状态存器为状态“0”时，外部负载断时，外部负载断电，停止工作。电，停止工作。 特点：响应速度快。特点：响应速度快。(1)(1)直流输出模块直流输出模块( (晶体管输出方式晶体管输出方式) )输出电输出电路路4.2.14.2.1数字量模块数字量模块( (2)2)交流输出模块交流输出模块( (双向晶闸管输出方式双向晶闸管输出方式) )端子接线图端子接线图 图中所示为图中所示为 EM222 EM222 DO8DO8AC120V/230V AC120V/230V 模块的端
40、子模块的端子接线图。接线图。 图中，有图中，有8 8个分隔式数字量个分隔式数字量输出点，每个输出点都占用两个输出点，每个输出点都占用两个接线端子，各使用一个独立的交接线端子，各使用一个独立的交流电源（由用户提供），这些交流电源（由用户提供），这些交流电源可以不同相。流电源可以不同相。2.2.数字量输出模块数字量输出模块4.2.14.2.1数字量模块数字量模块(2)交流输出模块(双向晶闸管输出方式) 图中所示为交流输出模块的输出电图中所示为交流输出模块的输出电路路，只画出了，只画出了1 1路输出电路，其他各路路输出电路，其他各路输出电路的原理图与之相同。输出电路的原理图与之相同。 电路组成及各部
41、分的作用电路组成及各部分的作用： 双向晶闸管双向晶闸管VTHVTH，可以看做是两个，可以看做是两个普通晶闸管的反并联（驱动信号是单极普通晶闸管的反并联（驱动信号是单极性的），只要门极是高电平，性的），只要门极是高电平，VTHVTH就双就双向导通，从而接通交流电源向负载供电。向导通，从而接通交流电源向负载供电。 R2R2和和C C组成高频滤波电路组成高频滤波电路。 压敏电阻压敏电阻RVRV起过电压保护起过电压保护的作用，的作用，消除尖峰电压。消除尖峰电压。 电阻电阻R3R3将光耦合器输出的电流信号将光耦合器输出的电流信号转换为电压信号，用来驱动转换为电压信号，用来驱动VTHVTH的门极。的门极。
42、 光耦合器光耦合器是为了防止现场强电信号是为了防止现场强电信号干扰进入干扰进入PLCPLC，实现现场与，实现现场与PLCPLC电气上的电气上的隔离。隔离。发光二极管发光二极管VLVL用作状态指示。用作状态指示。交流输出电路交流输出电路4.2.14.2.1数字量模块数字量模块(2)交流输出模块(双向晶闸管输出方式) 交流输出电路的工作原理：交流输出电路的工作原理： 当输出映像寄存器状态为当输出映像寄存器状态为“1”时时，输出锁存器的输出使光耦合器的发光输出锁存器的输出使光耦合器的发光二极管发光，光敏晶体管受光导通后，二极管发光，光敏晶体管受光导通后，VTH门极为高电平，在外接电压的正门极为高电平
43、，在外接电压的正半轴，半轴，VTH中的正向导通；在外接电中的正向导通；在外接电压的负半轴，压的负半轴，VTH中的反向导通，则中的反向导通，则负载侧被接通。负载侧被接通。 当输出映像寄存器状态为当输出映像寄存器状态为“0”时时，则光耦合器的发光二极管不发光，双则光耦合器的发光二极管不发光，双向晶闸管向晶闸管VTH门极没有信号，门极没有信号，VTH不不导通，则负载侧不接通。导通，则负载侧不接通。 特点：启动电流大。特点：启动电流大。交流输出电路交流输出电路4.2.14.2.1数字量模块数字量模块( (3)3)交直流输出模块交直流输出模块( (继电器输出方式继电器输出方式) )端子接线图端子接线图
44、图中所示为图中所示为 EM222 DO8EM222 DO8继继电器电器 模块的端子接线图。模块的端子接线图。 图中，图中， 8个数字量输出点分个数字量输出点分为为2组，组，1L+、2L+分别是两组输分别是两组输出点内部电路的公共端，出点内部电路的公共端，每组需每组需用户提供一个外部电源（直流或用户提供一个外部电源（直流或交流）。交流）。2.2.数字量输出模块数字量输出模块4.2.14.2.1数字量模块数字量模块( (3)3)交直流输出模块交直流输出模块( (继电器输出方式继电器输出方式) ) 图中所示为继电器输出图中所示为继电器输出模块的输出电路模块的输出电路，只画出了，只画出了1 1路输出电
45、路，其他各路输路输出电路，其他各路输出电路的原理图与之相同。出电路的原理图与之相同。 电路组成及各部分的作电路组成及各部分的作用用： 继电器继电器是功率放大的开是功率放大的开关器件，同时又是电气隔离关器件，同时又是电气隔离器件。触点用于控制负载通器件。触点用于控制负载通断。断。 为消除继电器火花，并为消除继电器火花，并联有阻容熄弧电路。联有阻容熄弧电路。 电阻电阻R1R1和发光二极管和发光二极管VLVL组成输出状态指示电路。组成输出状态指示电路。继电器输出电路继电器输出电路4.2.14.2.1数字量模块数字量模块( (3)3)交直流输出模块交直流输出模块( (继电器输出方式继电器输出方式) )
46、 继电器输出电路的工作原理：继电器输出电路的工作原理： 当输出映像寄存器状态为当输出映像寄存器状态为“1”时时，输出接口电路使继电器线圈，输出接口电路使继电器线圈得电，继电器触点闭合使负载回得电，继电器触点闭合使负载回路接通，同时状态指示发光二极路接通，同时状态指示发光二极管管VL亮。亮。 当输出映像寄存器状态为当输出映像寄存器状态为“0”时时，继电器线圈失电，继电器触，继电器线圈失电，继电器触点断开，使负载回路不接通。点断开，使负载回路不接通。 根据负载的性质来选择负载根据负载的性质来选择负载回路的电源。回路的电源。 特点：输出电流大（可达特点：输出电流大（可达2-4A），可带交流和直流负载
47、，适），可带交流和直流负载，适应性强。但响应速度慢，从继电应性强。但响应速度慢，从继电器线圈得电到触点接通的响应时器线圈得电到触点接通的响应时间约为间约为10ms。继电器输出电路继电器输出电路3.3.数字量输入输出模块数字量输入输出模块 S7-200 PLC配有数字量输入输出模块配有数字量输入输出模块(EM223模块模块)(见表见表4-2)。在一个模块上既有数字量输入点又有数字量输出点，这种模块在一个模块上既有数字量输入点又有数字量输出点，这种模块称为组合模块或输入输出模块。数字量输入输出模块的输入电称为组合模块或输入输出模块。数字量输入输出模块的输入电路及输出电路的类型与上述介绍的相同。路及
48、输出电路的类型与上述介绍的相同。在同一个模块上，输在同一个模块上，输入、输出电路类型的组合是多种多样的，用户可根据控制需求入、输出电路类型的组合是多种多样的，用户可根据控制需求选用。有了数字量输入输出模块可使系统配置更加灵活。选用。有了数字量输入输出模块可使系统配置更加灵活。4.2.1数字量模块数字量模块4.2.2模拟量模块（输入输出信号是模拟信模拟量模块（输入输出信号是模拟信号的模块）号的模块）1.PLC1.PLC对模拟量的处理对模拟量的处理2.2.模拟量输入模块模拟量输入模块3.3.模拟量输出模块模拟量输出模块4.4.模拟量输入输出模块模拟量输入输出模块模块类型及名称模块类型及名称分辨率分
49、辨率电流消耗电流消耗(DC5V)/mA模拟量输入模块模拟量输入模块EM231 AI412位位20EM231 AI8模拟量输出模块模拟量输出模块EM232 AQ212位（电压输出）位（电压输出）11位（电流输出）位（电流输出）20EM232 AQ4模拟量输入输出模模拟量输入输出模块块EM235 AI4/AQ1输入同输入同EM231模块模块输出同输出同EM232模块模块30表表4-3 S7-200 PLC模拟量扩展模块模拟量扩展模块1.PLC1.PLC对模拟量的处理对模拟量的处理4.2.2模拟量模块模拟量模块 工业控制中，某些输入是模拟量，某些执行机构要求工业控制中，某些输入是模拟量，某些执行机构
50、要求PLC输出模拟量信号，输出模拟量信号，而而PLC的的CPU只能处理数字量只能处理数字量。所以，。所以，输入输入PLC内部的模拟量首先被传感器和变内部的模拟量首先被传感器和变送器转换成标准量程的电流或电压信号（如送器转换成标准量程的电流或电压信号（如4-20mA的直流电流信号，的直流电流信号，0-5V或或-5V+5V的直流电压信号），经滤波、放大后，的直流电压信号），经滤波、放大后，PLC用用A/D转换器将其转换为数字转换器将其转换为数字信号，信号，经光耦合器进入经光耦合器进入PLC内部电路，在输入采样阶段进入模拟量输入映像寄内部电路，在输入采样阶段进入模拟量输入映像寄存器，执行用户程序后，
