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潯之漫智控技術(shù)有限公司上海詩慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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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(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)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(duì)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(hào)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*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(dòng)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(hào)電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號(hào)電平，可直接用于驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、小型電動(dòng)機(jī)、燈和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)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(chǔ)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(duì)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(chǔ)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(chǔ)

可選配件：

存儲(chǔ)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(duì)PLC主要組成各部分進(jìn)行簡單介紹。

1．*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(duì)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(duì)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(chǔ)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(chǔ)器

存儲(chǔ)器主要有兩種：一種是可讀/寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，另一種是只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM、EPROM 和EEPROM。在PLC中，存儲(chǔ)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(tái)。系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能，而且在PLC使用過程中不會(huì)變動(dòng)，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。

西門子變頻器選擇使用

西門子公司不同類型的變頻器，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際工藝要求和運(yùn)用場合選擇不同類型的變頻器。在選擇變頻器時(shí)因注意以下幾點(diǎn)注意事頊：

1、根據(jù)負(fù)載特性選擇變頻器，如負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載需選擇西門子mmv/mdv、mm420/mm440變頻器，如負(fù)載為風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載應(yīng)選擇西門子430變頻器。

2、選擇變頻器時(shí)應(yīng)以實(shí)際電動(dòng)機(jī)電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電動(dòng)機(jī)的額定功率只能作為參考。另外，應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會(huì)使電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率變差。因此，用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與用工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)增加10%而溫升會(huì)增加20%左右。所以在選擇電動(dòng)機(jī)和變頻器時(shí)應(yīng)考慮到這種情況，適當(dāng)留有余量，以防止溫升過高，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

3、變頻器若要長電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)應(yīng)該采取措施抑制長電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不夠。所以變頻器應(yīng)放大一、兩擋選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。

4、當(dāng)變頻器用于控制并聯(lián)的幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，一定要考慮變頻器到電動(dòng)機(jī)的電纜的長度總和在變頻器的容許范圍內(nèi)。如果超過規(guī)定值，要放大兩擋來選擇變頻器，另外在此種情況下，變頻器的控制方式只能為v/f控制方式，并且變頻器無法實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過流、過載保護(hù)，此時(shí)，需在每臺(tái)電動(dòng)機(jī)側(cè)加熔斷器來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

5、對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場合，如高環(huán)境溫度、高開關(guān)頻率、高海拔等，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器需放大一擋選擇。

6、使用變頻器控制高速電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于高速電動(dòng)機(jī)的電抗小，會(huì)產(chǎn)生較多的高次諧波。而這些高次諧波會(huì)使變頻器的輸出電流值增加。因此，選擇用于高速電動(dòng)機(jī)的變頻器時(shí)，應(yīng)比普通電動(dòng)機(jī)的變頻器稍大一些。

7、變頻器用于變極電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)充分注意選擇變頻器的容量，使其大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。另外，在運(yùn)行中進(jìn)行極數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)先停止電動(dòng)機(jī)工作，否則，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn),惡劣時(shí)會(huì)造成變頻器損壞。

8、驅(qū)動(dòng)防爆電動(dòng)機(jī)時(shí)，變頻器沒有防爆構(gòu)造，應(yīng)將變頻器設(shè)置在危險(xiǎn)場所之外。

9、使用變頻器驅(qū)動(dòng)齒輪減速電動(dòng)機(jī)時(shí)，使用范圍受到齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)部分潤滑方式的制約。潤滑油潤滑時(shí)，在低速范圍內(nèi)沒有限；在超過額定轉(zhuǎn)速以上的高速范圍內(nèi)，有可能發(fā)生潤滑油用光的危險(xiǎn)。因此，不要超過高轉(zhuǎn)速容許值。

10、變頻器驅(qū)動(dòng)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，大多是利用已有的電動(dòng)機(jī)。繞線電動(dòng)機(jī)與普通的鼠籠電動(dòng)機(jī)相比，繞線電動(dòng)機(jī)繞組的阻抗小。因此，容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現(xiàn)象，所以應(yīng)選擇比通常容量稍大的變頻器。一般繞線電動(dòng)機(jī)多用于飛輪力矩gd2較大的場合，在設(shè)定加減速時(shí)間時(shí)應(yīng)多注意。