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.S7-1500的數(shù)字量輸入模塊

• DI 32x24VDC HF

• DI 16x24VDC HF

• DI 16x230VAC BA

• DI 16x24VDC SRC BA型號簡介：

DI： Digital input，數(shù)字量輸入 32x24VDC：共32個(gè)輸入通道 (點(diǎn)) ,，電壓規(guī)格為直流24V 16x230VDC：共16個(gè)輸入通道 (點(diǎn)) ,，電壓規(guī)格為交流230V BA：Basic，基本型 HF：High feature, 高性能型 SRC： Source Input,， 源型輸入 ,，未標(biāo)識為漏型。

4.S7-1500的數(shù)字量輸出模塊

• DQ 16x24VDC/0.5A ST

• DQ 32x24VDC/0.5A ST

• DQ 8x24VDC/2A HF

• DQ 8x230VAC/2A ST

• DQ 8x230VAD/5A ST

型號簡介,，以個(gè)型號為例：

DQ： Digital Ouput, 數(shù)量輸出 16x24VDC：共16個(gè)輸出通道,，輸出電壓為DC24V, 容量每個(gè)通道大0.5A。 HF：High Feature, 高性能型,，通常意味著模塊帶診斷功能。相對應(yīng)的是ST(Standard,，標(biāo)準(zhǔn))型,，無診斷功能。

5.S7-1500的模擬量輸入模塊

• AI 8xU/I/RTD/TC ST以個(gè)型號為例,，型號簡介：

AI： Analogue input,，模擬量輸入模塊 8xU/I：8個(gè)通道，支持電壓或電流型號輸入

6.S7-1500的模擬量輸出模塊

• AQ 4xU/I ST

• AQ 8xU/I HS同樣以個(gè)型號為例,，型號簡介：

AQ：Analogue Output,，模擬量輸出模塊 4xU/I：共4個(gè)通道，支持電壓,，電流輸出 ST：標(biāo)準(zhǔn)型

7.選定CPU和I/O模塊之后,，要確定系統(tǒng)的供電，選擇電源模塊,，電源模塊選型需要注意S7-1500有兩種背板供電方式：

• PM模塊： 不提供機(jī)架的背板工作電源,，由CPU提供

PM 70 W 120/230 VAC PM 190 W 120/230 VAC

• PS模塊：連接到機(jī)架背板，提供背板工作電壓,，有診斷功能

PS 25W 24VDC PS 60W 120/230V AC/DC

S7-1500電源選型按模塊消耗的功率選,，TIA 博途軟件提供電源計(jì)算：

根據(jù)軟件提供的模塊功率可以選電源模塊,， 需要提一下是上圖的選項(xiàng)：

“Supply voltage L+ connected"選中，意思是CPU的電源端子有輸入,，CPU(也)提供背板的電源供電,。

8.S7-1500安裝需要導(dǎo)軌，導(dǎo)軌按長度分,，有這么幾種規(guī)格：

160mm,，482mm，530mm,，830mm,，2000mm。

9.編程使用的工具是TIA博途軟件,，使用以太網(wǎng)網(wǎng)線直接連接計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡與CPU1500就可以下載程序

對于變頻器電路結(jié)構(gòu)主要由整流電路,、限流電路、濾波電路,、制動電路,、逆變電路和檢測取樣電路部分組成。

1）驅(qū)動電路

驅(qū)動電路是將主控電路中CPU產(chǎn)生的六個(gè)PWM信號,，經(jīng)光電隔離和放大后,，作為逆變電路的換流器件（逆變模塊）提供驅(qū)動信號。

對驅(qū)動電路的各種要求,，因換流器件的不同而異,。同時(shí)，一些開發(fā)商開發(fā)了許多適宜各種換流器件的驅(qū)動模塊,。有些品牌,、型號的變頻器直接采用驅(qū)動模塊。但是,，大部分的變頻器采用驅(qū)動電路,。從修理的角度考慮，這里介紹較典型的驅(qū)動電路,。圖1是較常見的驅(qū)動電路（驅(qū)動電路電源見圖2）,。驅(qū)動電路由隔離放大電路、驅(qū)動放大電路和驅(qū)動電路電源組成,。三個(gè)上橋臂驅(qū)動電路是三個(gè)獨(dú)立驅(qū)動電源電路,，三個(gè)下橋臂驅(qū)動電路是一個(gè)公共的驅(qū)動電源電路。

2）保護(hù)電路

當(dāng)變頻器出現(xiàn)異常時(shí),，為了使變頻器因異常造成的損失減少到小,，甚至減少到零。每個(gè)品牌的變頻器都很重視保護(hù)功能，都設(shè)法增加保護(hù)功能,，提高保護(hù)功能的有效性,。

在變頻器保護(hù)功能的領(lǐng)域，廠商可謂使盡解數(shù),，作好文章,。這樣，也就形成了變頻器保護(hù)電路的多樣性和復(fù)雜性,。有常規(guī)的檢測保護(hù)電路,，軟件綜合保護(hù)功能。有些變頻器的驅(qū)動電路模塊,、智能功率模塊,、整流逆變組合模塊等，內(nèi)部都具有保護(hù)功能,。

圖3所示的電路是較典型的過流檢測保護(hù)電路,。由電流取樣、信號隔離放大,、信號放大輸出三部分組成,。

3）開關(guān)電源電路

開關(guān)電源電路向操作面板、主控板,、驅(qū)動電路及風(fēng)機(jī)等電路提供低壓電源,。圖4富士G11型開關(guān)電源電路組成的結(jié)構(gòu)圖。

直流高壓P端加到高頻脈沖變壓器初級端,，開關(guān)調(diào)整管串接脈沖變壓器另一個(gè)初級端后,，再接到直流高壓N端。開關(guān)管周期性地導(dǎo)通,、截止,，使初級直流電壓換成矩形波。由脈沖變壓器耦合到次級,，再經(jīng)整流濾波后，獲得相應(yīng)的直流輸出電壓,。它又對輸出電壓取樣比較,，去控制脈沖調(diào)寬電路，以改變脈沖寬度的方式,，使輸出電壓穩(wěn)定,。

4）主控板上通信電路

當(dāng)變頻器由可編程（PLC）或上位計(jì)算機(jī)、人機(jī)界面等進(jìn)行控制時(shí),，必須通過通信接口相互傳遞信號,。圖5是LG變頻器的通訊接口電路。

頻器通信時(shí),，通常采用兩線制的RS485接口,。西門子變頻器也是一樣,。兩線分別用于傳遞和接收信號。變頻器在接收到信號后傳遞信號之前,，這兩種信號都經(jīng)過緩沖器A1701,、75176B等集成電路，以保證良好的通信效果,。所以,，變頻器主控板上的通信接口電路主要是指這部分電路，還有信號的抗干擾電路,。

5）外部控制電路

變頻器外部控制電路主要是指頻率設(shè)定電壓輸入,，頻率設(shè)定電流輸入、正轉(zhuǎn),、反轉(zhuǎn),、點(diǎn)動及停止運(yùn)行控制，多檔轉(zhuǎn)速控制,。頻率設(shè)定電壓（電流）輸入信號通過變頻器內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入CPU,。其他一些控制通過變頻器內(nèi)輸入電路的光耦隔離傳遞到CPU中。

自二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來,，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用,。同時(shí),，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù),、信號處理技術(shù),、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動控制等功能,。今天的PLC不再局限于邏輯控制,，在運(yùn)動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用,。

作為離散控的制的產(chǎn)品,，PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC年增長率保持為20%～30%,。隨著工廠自動化程度的不斷提高和PLC市場容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大,，近年來PLC在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的增長速度放緩。但是,，在中國等發(fā)展中國家PLC的增長十分迅速,。綜合相關(guān)資料，2004年P(guān)LC的銷售收入為100億美元左右，在自動化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置,。

PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的,，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè),。它以存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算,、順序控制、定時(shí),、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令,；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程,。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求,，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運(yùn)行時(shí)按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行,，以完成工藝流程要求的操作,。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中,，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動加1,，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算,。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期,。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間,。PLC用梯形圖編程,，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn),，在微秒量級,，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理,，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量,。

在I/O尋址設(shè)備工作正常的情況下，從單邊讀入的信息始終可以被兩個(gè)*控制器使用,。在出現(xiàn)故障的情況下,，受到影響的*控制器的I/O模塊將會停止工作。 單邊組態(tài)用于：不需要很高可用性的工廠部分,。 連接基于用戶程序的冗余 I/O。此時(shí),，系統(tǒng)必須具有一種對稱設(shè)計(jì),。 增加可用性（倒換型配置） 在switched組態(tài)中，I/O模塊為單通道設(shè)計(jì)，但是其尋址工作是由兩個(gè)*控制器通過冗余PROFIBUS DP完成,。Switched I/O模塊僅能插接 

目前,，PLC 不僅可以執(zhí)行開環(huán)控制，而且還可以執(zhí)行 

閉環(huán)控制,、

定位,、

計(jì)數(shù)、比例控制,、

閥門控制以及其它功能,。

為此，西門子公司開發(fā)了各種智能型 I/O 模板,。 它們均為微處理器控制,，能夠*獨(dú)立地執(zhí)行時(shí)間要求苛刻的控制任務(wù)，并可直接通過其輸入/輸出通道連接到過程控制,。 避免了對 CPU 的額外負(fù)擔(dān),。 

分布式 I/O 

在連接遠(yuǎn)距離分布的過程與 I/O 模板時(shí)，其布線往往非常復(fù)雜,，而且極易造成故障,。 若需要一個(gè)模塊化的靈活自動化系統(tǒng)，我們還是建議使用分布式 I/O 系統(tǒng)： 

使用分布式 I/O 系統(tǒng) ET 200,，即可從距離遠(yuǎn)達(dá) 23km 的過程站遠(yuǎn)程操控遠(yuǎn)程 I/O 設(shè)備,、小型控制系統(tǒng)以及大量現(xiàn)場設(shè)備。設(shè)備之間通過快速現(xiàn)場總線 PROFIBUS-DP 連接,，符合標(biāo)準(zhǔn) EN 50 170,。

編程器，軟件 

SIMATIC® 系列產(chǎn)品提供有一種精心打造的全面編程器解決方案,，包括從經(jīng)濟(jì)的便攜式編程器,，到功能強(qiáng)大的臺式編程器。 

同時(shí),，我們還提供與之相匹配的應(yīng)用軟件,。 所適用的操作系統(tǒng)： 

Windows 95/98/NT 或業(yè)已驗(yàn)證的 SIMATIC® 軟件以及適用于所有 PC 的應(yīng)用程序

并且，通過西門子 STEP® 7 軟件,，可快速,、便捷地對控制器進(jìn)行編程。 使用同一種軟件,，即可進(jìn)行歸檔和測試,。

西門子PLC串口通訊方法

1、RS485串口通信

第三方設(shè)備大部分支持,，西門子S7 PLC可以通過選擇自由口通信模式控制串口通信,。較簡單的情況是只用發(fā)送指令（XMT）向打印機(jī)或者變頻器等第三方設(shè)備發(fā)送信息,。不管任何情況，都必須通過S7 PLC編寫程序?qū)崿F(xiàn),。當(dāng)選擇了自由口模式,，用戶可以通過發(fā)送指令（XMT）、接收指令（RCV）,、發(fā)送中斷,、接收中斷來控制通信口的操作。 

2,、PPI通信 

    PPI協(xié)議是S7-200CPU基本的通信方式,，通過原來自身的端口（PORT0或PORT1）就可以實(shí)現(xiàn)通信，是S7-200 CPU默認(rèn)的通信方式,。 PPI是一種主-從協(xié)議通信,，主-從站在一個(gè)令牌環(huán)網(wǎng)中。在CPU內(nèi)用戶網(wǎng)絡(luò)讀寫指令即可,，也就是說網(wǎng)絡(luò)讀寫指令是運(yùn)行在PPI協(xié)議上的,。因此PPI只在主站側(cè)編寫程序就可以了，從站的網(wǎng)絡(luò)讀寫指令沒有什么意義,。 

3,、MPI通信 

    MPI通信是一種比較簡單的通信方式，MPI網(wǎng)絡(luò)通信的速率是19.2Kbit/s~12Mbit/s,，MPI網(wǎng)絡(luò)多支持連接32個(gè)節(jié)點(diǎn),，大通信距離為50M。通信距離遠(yuǎn),，還可以通過中繼器擴(kuò)展通信距離,，但中繼器也占用節(jié)點(diǎn)。 MPI網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通?？梢話霺7-200,、人機(jī)介面、編程設(shè)備,、智能型ET200S及RS485中繼器等網(wǎng)絡(luò)元器件,。

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由于放置主站CPU和變頻器的控制柜與橫移車比較遠(yuǎn)，在橫移車上放置了遠(yuǎn)程I/O模塊和高速計(jì)數(shù)器模塊ET200S,，通過PROFIBUS總線相連,，將現(xiàn)場的傳感器，編碼器信號直接連接在遠(yuǎn)程I/O和計(jì)數(shù)模塊上,，減少了現(xiàn)場的走線和故障的發(fā)生,，維護(hù)方便。通訊速率可過1.5M,，整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如1,。

??

由于使用通訊功能,，可以省去用于控制變頻器的幾個(gè)輸出點(diǎn)，PLC的輸出點(diǎn)也減少了,。

2．高速計(jì)數(shù)器模塊ET200S的控制系統(tǒng)中所選的編碼器分辨率為2048P/R，輪徑φ250,，齒輪比3,，可計(jì)算出脈沖精度：250×3.14/2048×3=0.127mm/脈。能*橫移車的準(zhǔn)確定位精度,。

精確定位過程如下：

首先設(shè)定好橫移車運(yùn)行的一個(gè)方向?yàn)檎较颍用}沖）,，當(dāng)橫移車向設(shè)定的位置運(yùn)行時(shí)（工作運(yùn)行速度），高速計(jì)數(shù)器自動進(jìn)行加/減速計(jì)數(shù),，在距離設(shè)定位置300—400mm時(shí),，控制變頻器的輸出頻率，以低速運(yùn)行,，在到達(dá)設(shè)定的位置時(shí),，停止變頻器的輸出，同時(shí)實(shí)施機(jī)械抱閘,，完成了準(zhǔn)確定位,。

讀取高數(shù)計(jì)數(shù)模塊的程序段如下：

L PID 272 //模塊開始地址，將計(jì)數(shù)器模塊狀態(tài)值存放到MD20~MD27

T MD 20 //當(dāng)前計(jì)數(shù)值

L PID 276

T MD 24

L 123 //裝載比較值

T MD 30

SET

= M 34.0 //打開軟件門

A M 10.0 //使能傳送比較值功能

= M35.2

L MD 30

T PQD 272

L MD 34

T PQD 276

3．PLC和變頻器通訊

在CPU進(jìn)行硬件配置時(shí),，對掛在總線PROFIBUS 站點(diǎn)都分配了物理地址,，PLC與變頻器進(jìn)行通訊也有相應(yīng)的物理地址，CPU內(nèi)部有通訊功能塊SFC14,，SFC15,，使用內(nèi)部的寄存器DB塊存放數(shù)據(jù)，當(dāng)PLC對變頻器進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀出時(shí),，就需知道PLC和變頻器定義的相關(guān)功能的地址,，然后依據(jù)這些地址進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，才能實(shí)現(xiàn)對變頻器的控制,。

此控制系統(tǒng)變頻器需設(shè)定的參數(shù)介紹如下：

??P60=1,，P53=6，P554=3100,，P571=3101

??P572=3102,，P443=3002，P566=3107

??P734.1=32,，,，P734.2=148

??其它的參數(shù)可以按出廠默認(rèn)值即可

對S7-1500 PLC的模擬量模塊進(jìn)行接線，為保證信號安全,，必須帶有屏蔽支架和屏蔽線夾,。另外,，模擬量模塊還需要使用電源元件，將電源元件插入前連接器,，可為模擬量模塊供電,。電源元件的接線如圖5-186所示，其中端子41(L+)和44(M)連接電源電壓,，通過端子42(L+)和43(M)為下一個(gè)模塊供電,。

圖5-186    電源元件的接線

模擬量輸入模塊可以測量電壓類型、電流類型,、電阻類型和熱電偶類型的模擬量信號,，本文艾特貿(mào)易小編以自動灌裝生產(chǎn)線所使用的模擬量輸入模塊AI 8xU/I/RTD/TC ST(6ES7531 - 7KF00 -0AB0)為例，介紹電壓類型,、電流類型和電阻類型的模擬量輸入模塊的接線,。熱電偶類型的模擬量輸入接線及其他模擬量輸入模塊的接線，請依據(jù)硬件手冊進(jìn)行,。

模擬量輸入模塊AI 8xU/I/RTD/TC ST（6ES7531 - 7KF00 - 0AB0）有8路模擬量輸入通道,，圖5-187為其連接電壓類型傳感器的模塊框圖和端子分配示意圖。

電壓測量模塊框圖和端子分配示意圖

圖5-187    電壓測量模塊框圖和端子分配示意圖

①模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)  ②背板總線接口③通過電源元件進(jìn)行供電④等電位連接電纜（可選）

圖5-188為模擬量輸入模塊AI 8xU/I/RTD/TC ST（6ES7531 - 7KF00 - 0AB0）連接4線制變送器的電流測量模塊框圖和端子分配,。

圖5-189為模擬量輸入模塊AI 8xU/I/RTD/TC ST (6ES7531 - 7KF00 - 0AB0)連接2線制變送器的電流測量模塊框圖和端子分配,。

圖5-190為模擬量輸入模塊AI 8xU/I/RTD/TC ST (6ES7531 - 7KF00 - 0AB0)連接電阻傳感器或2、3和4線制熱電阻的模塊框圖和端子分配,。

4線制電流測量模塊框圖和端子分配示意圖

圖5-188    4線制電流測量模塊框圖和端子分配示意圖

①接線4線制變送器②模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)  ③背板總線接口④通過電源元件進(jìn)行供電⑤等電位連接電纜（可選）

2線制電流測量模塊框圖和端子分配示意圖

  圖5-189    2線制電流測量模塊框圖和端子分配示意圖

①接線2線制變送器②模數(shù)轉(zhuǎn)換器( ADC)  ③背板總線接口④通過電源元件進(jìn)行供電⑤等電位連接電纜