西門子PLC模塊S7-200EM222CN        西門子PLC模塊S7-200EM222CN

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西門子PLC數(shù)字量模塊S7-200EM222CN

PLCI/O模塊的選擇步驟與原則

一般I／O模塊的價格占PLC價格的一半以上,。PLC的I／O模塊有開關(guān)量I／O模塊,、模擬量I／O模塊及各種特殊功能模塊等,。不同的I／O模塊,，其電路及功能也不同，直接影響PLC的應(yīng)用范圍和價格,，應(yīng)當根據(jù)實際需要加以選擇,。

   （一）開關(guān)量I／O模塊的選擇

 1. 開關(guān)量輸入模塊的選擇

開關(guān)量輸入模塊是用來接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的開關(guān)信號,，將信號轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號，并實現(xiàn)PLC內(nèi),、外信號的電氣隔離,。選擇時主要應(yīng)考慮以下幾個方面：

1）輸入信號的類型及電壓等級

開關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流／直流輸入三種類型,。選擇時主要根據(jù)現(xiàn)場輸入信號和周圍環(huán)境因素等,。直流輸入模塊的延遲時間較短，還可以直接與接近開關(guān),、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接,；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧,、粉塵的惡劣環(huán)境下使用,。

開關(guān)量輸入模塊的輸入信號的電壓等級有：直流5Ｖ、12Ｖ,、24Ｖ,、48Ｖ、60Ｖ等,；交流110Ｖ,、220Ｖ等。選擇時主要根據(jù)現(xiàn)場輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來考慮,。一般5Ｖ,、12Ｖ、24Ｖ用于傳輸距離較近場合,，如5Ｖ輸入模塊遠不得超過１０米,。距離較遠的應(yīng)選用輸入電壓等級較高的模塊,。

2）輸入接線方式

開關(guān)量輸入模塊主要有匯點式和分組式兩種接線方式，如圖6-2所示,。

圖6-2開關(guān)量輸入模塊的接線方式

a)匯點式輸入    b)分組式輸入

匯點式的開關(guān)量輸入模塊所有輸入點共用一個公共端（COM）,；而分組式的開關(guān)量輸入模塊是將輸入點分成若干組，每一組（幾個輸入點）有一個公共端,，各組之間是分隔的,。分組式的開關(guān)量輸入模塊價格較匯點式的高，如果輸入信號之間不需要分隔,，一般選用匯點式的,。

3）注意同時接通的輸入點數(shù)量

對于選用高密度的輸入模塊(如32點,、48點等),，應(yīng)考慮該模塊同時接通的點數(shù)一般不要超過輸入點數(shù)的60％。

4）輸入門檻電平

為了提高系統(tǒng)的可靠性,，必須考慮輸入門檻電平的大小,。門檻電平越高，抗干擾能力越強,，傳輸距離也越遠,，具體可參閱PLC說明書。

 2. 開關(guān)量輸出模塊的選擇

開關(guān)量輸出模塊是將PLC內(nèi)部低電壓信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號,，并實現(xiàn)PLC內(nèi)外信號的電氣隔離,。選擇時主要應(yīng)考慮以下幾個方面：

1）輸出方式

開關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式,。

繼電器輸出的價格便宜,，既可以用于驅(qū)動交流負載，又可用于直流負載,，而且適用的電壓大小范圍較寬,、導(dǎo)通壓降小，同時承受瞬時過電壓和過電流的能力較強,，但其屬于有觸點元件,，動作速度較慢（驅(qū)動感性負載時，觸點動作頻率不得超過1HZ）,、壽命較短,、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場合,。

對于頻繁通斷的負載,，應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無觸點元件,。但晶閘管輸出只能用于交流負載,，而晶體管輸出只能用于直流負載,。

2）輸出接線方式

開關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式，如圖6-3所示,。

圖6-3 開關(guān)量輸出模塊的接線方式

  a)分組式輸出   b)分隔式輸出

分組式輸出是幾個輸出點為一組,，一組有一個公共端，各組之間是分隔的,，可分別用于驅(qū)動不同電源的外部輸出設(shè)備,；分隔式輸出是每一個輸出點就有一個公共端，各輸出點之間相互隔離,。選擇時主要根據(jù)PLC輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級的多少而定,。一般整體式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出,。

 3）驅(qū)動能力

  開關(guān)量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動能力)必須大于PLC外接輸出設(shè)備的額定電流,。用戶應(yīng)根據(jù)實際輸出設(shè)備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實際輸出設(shè)備的電流較大,，輸出模塊無法直接驅(qū)動,，可增加中間放大環(huán)節(jié)。

  4）注意同時接通的輸出點數(shù)量

 選擇開關(guān)量輸出模塊時,，還應(yīng)考慮能同時接通的輸出點數(shù)量,。同時接通輸出設(shè)備的累計電流值必須小于公共端所允許通過的電流值，如一個220V／2A的８點輸出模塊,，每個輸出點可承受2A的電流,，但輸出公共端允許通過的電流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多,。一般來講,，同時接通的點數(shù)不要超出同一公共端輸出點數(shù)的60％。

  5)輸出的電流與負載類型,、環(huán)境溫度等因素有關(guān)

開關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標,，它與不同的負載類型密切相關(guān)，特別是輸出的電流,。另外,，晶閘管的輸出電流隨環(huán)境溫度升高會降低，在實際使用中也應(yīng)注意,。

（二）模擬量I／O模塊的選擇

  模擬量I／O模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,，并與PLC內(nèi)部總線相連，同時為了安全也有電氣隔離功能,。模擬量輸入（A／D）模塊是將現(xiàn)場由傳感器檢測而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部可接受的數(shù)字量,；模擬量輸出(D／A)模塊是將PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號輸出。

  典型模擬量I／O模塊的量程為-10V~+10V,、0~+10V,、4~20mA等,，可根據(jù)實際需要選用，同時還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素,。

  一些PLC制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊,，可用來直接接收低電平信號（如RTD、熱電偶等信號）,。

(三)特殊功能模塊的選擇

 目前,，PLC制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I／O模塊，有的還推出了自帶CPU的智能型I／O模塊,，如高速計數(shù)器,、凸輪模擬器、位置控制模塊,、PID控制模塊,、通信模塊等

時鐘和電池模塊

√  實時時鐘和日歷

（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

實時時鐘模塊

電池模塊

Technical Specifications

西門子PLC數(shù)字量模塊S7-200EM222CN

PLC節(jié)省輸入點數(shù)的方法

一般認為輸入點數(shù)是按系統(tǒng)輸入信號的數(shù)量來確定的。但在實際應(yīng)用中,，通過以下措施可達到節(jié)省PLC輸入點數(shù)的目的,，下面以FX1N系列PLC來介紹。

（1）分組輸入  如圖1所示,，系統(tǒng)有“手動”和“自動”兩種工作方式,。用X000來識別使用“自動”還是“手動”操作信號，“手動”時的輸入信號為SB0～SB3,，“自動”時的輸入信號為S0～S3,，如果按正常的設(shè)計思路，那么需要X000～X007一共8個輸入點,，若按圖1的方法來設(shè)計,，則只需X001～X004一共4個輸入點。圖中的二極管用來切斷寄生電路,。如果圖中沒有二極管,，系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，SB0,、SB1,、S0閉合S1斷開，這時電流從COM端子流出,，經(jīng)SB0,、SB1、S0形成寄生回路流入X000端子,，使輸入位X002錯誤地變?yōu)?/span>ON,。各開關(guān)串聯(lián)了二極管后，切斷了寄生回路,，避免了錯誤的產(chǎn)生,。但使用該方法應(yīng)考慮輸入信號強弱。

圖1  分組輸入

（2）矩陣輸入  如圖2所示為4×4矩陣輸入電路,，它使用PLC的四個輸入點（X000～X003）和四個輸出點（Y000～Y003）來實現(xiàn)16個輸入點的功能,，特別適合PLC輸出點多而輸入點不夠的場合。當Y000導(dǎo)通時,，X000～X003接受的是Q1～Q4送來的輸入信號,；當Y001導(dǎo)通時，X000～X003接受的是Q5～Q8送來的輸入信號,；當Y002導(dǎo)通時,，X000～X003接受的是Q9～Q12送來的輸入信號；當Y003 導(dǎo)通時，X000～X003接受的是Q13～Q16送來的輸入信號,。將Y000的常開點與X000～X003串聯(lián)即為輸入信號Q1～Q4,；將Y1的常開點與X000～X003串聯(lián)即為輸入信號Q5～Q8；將Y002的常開點與X000～X003串聯(lián)即為輸入信號Q9～Q12,；將Y003的常開點與X000～X003串聯(lián)即為輸入信號Q13～Q16,。

圖2  矩陣輸入

使用時應(yīng)注意的是除按圖2進行接線外，還必須有對應(yīng)的軟件來配合,，以實現(xiàn)Y000～Y003輪流導(dǎo)通,；同時還要保證輸入信號的寬度應(yīng)大于Y000～Y003輪流導(dǎo)通一遍的時間，否則可能丟失輸入信號,。該方法的缺點是使輸入信號的采樣頻率降低為原來的三分之一,，而且輸出點Y000～Y003不能再使用。

（3）組合輸入  對于不會同時接通的輸入信號,，可采用組合編碼的方式輸入,。如圖3所示，三個輸入信號SB0～SB2只占用兩個輸入點,，M0～M2圖3  組合輸入