PLC的系统配置(自学-补充)

可编程序控制器的系统配置

S7-200PLC的系统配置S7-200CPU1.基本单元(S7-200CPU模块)基本单元（S7-200CPU模块）也称为主机，它包括一个中央处理单元（CPU）、电源、数字量输入输出单元。基本单元可以构成一个独立的控制系统。组成CPU模块的顶部端子盖内：电源及输出端子底部端子盖内：输入端子及传感器电源中部右侧前盖内：CPU工作方式开关（RUN/STOP）、模拟调节电位器和扩展I/O接口左侧：状态指示灯LED、存储卡、及通讯口状态指示灯——显示CPU的工作方式、本机I/O的状态、系统错误状态。存储卡（EEPOM卡）可以存储CPU程序。RS-485的串行通讯端口——PLC主机实现人一机对话、机—机对话的通道。实现PLC与上位计算机的连接，实现PLC与PLC、编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接。扩展接口——PLC主机与输入、输出扩展模块的接口，作扩展系统之用。主机与扩展模块之间由导轨固定，并用扩展电缆连接。（主机与扩展模块）

2.个人计算机（PC）或编程器

个人计算机（PC）或编程器需装上STEP7-Micro/WIN32编程软件后，才可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。要求个人计算机CPU为80586或更高的处理器，16M内存（最低要求为：CPU80486，8M内存）。3．STEP7-Micro/WIN32编程软件

STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。编程软件的使用环境：支持Windows的应用软件。4．通讯电缆

通讯电缆是PLC用来与个人计算机（PC）实现通讯的。可以用PC/PPI电缆（RS232—RS485），也可用一个通讯处理器（CP）和多点接口（MP1）电缆，或者用一块MPI卡及随MP1卡提供的一根通讯电缆。5．人机界面

人机界面主要指专用操作员界面，例如操作员面板、触摸屏、文本显示器等，这些设备可以使用户通过友好的操作界面轻松地完成各种调整和控制的任务。基本功能

操作员面板和触摸屏：过程状态和过程控制的可视化。可以用Protool软件组态它们的显示与控制功能文本显示器：文本显示和实施操作。还可以扩展PLC的输入、输出端子数二、S7-200PLC主机简介

S7-200CPU22X系列产品：CPU221模块、CPU222模块、CPU224模块、CPU226模块、CUP226XM模块。CPU226模块I/O总点数为40点（24/16点），可带7个扩展模块；用户程序存储器容量为6.6K字；内置高速计数器，具有PID控制的功能；有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通讯口；具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由口协议的通讯能力。CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图24个数字量输入点

分成二组：第一组由输入端子I0.0~I0.7、I1.0~I1.4共13个输入点组成，每个外部输入的开关信号均由各输入端子接出，经一个直流电源终至公共端1M；2.

第二组由输入端子I1.5~I1.7、I2.0~I2.7共11个输入点组成，各输入端子的接线与第一组类似，公共端为2M。

由于是直流输入模块，所以采用直流电源作为检测各输入接点状态的电源（用户提供）。M、L+两个端子提供24VDC/400mA传感器电源，可以为传感器提供电源，也可以作为输入端的检测电源使用。16个数字量输出点

分成三组：1.由输出端子Q0.0~Q0.3共四个输出点与公共端1L组成

2.第二组由输出端子Q0.4~Q0.7、Q1.0共5个输出点与公共端2L组成

3.第三组由输出端子Q1.1~Q1.7共7个输出点与公共端3L组成。每个负载的一端与输出点相连，另一端经电源与公共端相连。

对于继电器输出方式，既可带直流负载，也可带交流负载。负载的激励源由负载性质确定。输出端子排的右端N、L1端子是供电电源120/240VAC输入端。该电源电压允许范围为85~264VAC。第二节S7-200PLC的接口模块

S7-200PLC的接口模块有数字量模块、模拟量模块、智能模块等。（扩展规模、功能）一.数字量模块

数字量输出模块数字量输入输出模块数字量输入模块数字量扩展模块（一）数字量输入模块

分为直流输入模块和交流输入模块。每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号（ON/OFF）。

输入设备：按钮、限位开关、选择开关、继电器触点等。

1.直流输入模块1）外部接线图：直流输入模块（EM2218×24VDC）有8个数字量输入端子。接线图中，8个数字量输入点分成2组。1M、2M分别是2组输入点内部电路的公共端，每组需用户提供一个24VDC电源。2）直流输入电路：现场开关通/断状态，对应输入映象寄存器的1/0状态，即当现场开关闭合时，对应的输入映象寄存器为“1”状态；当现场开关断开时，对应的输入映象寄存器为“0”状态。当输入端的发光二极管VL点亮，即指示现场开关闭合。，外部直流电源用于检测输入点的状态，其极性可以任意接入。电阻R2和电容C的作用？双向光电耦合器的作用？2．交流输入模块

1）外部接线图：有8个分隔式数字量输入端子，每个输入点都占用二个接线端子。它们各自使用1个独立的交流电源（由用户提供）。这些交流电源可以不同相。（交流I/O都是分隔式的）2）交流输入电路：交流输入模块的输入电路中，当现场开关闭合后，交流电源经C、R2、双向光电耦合器的发光二极管，使发光二极管发光，经光电耦合，光电三极管接收光信号，并将该信号送至PLC内部电路，供CPU处理。双向发光二极管VL指示输入状态。(二)数字量输出模块

分为直流输出模块、交流输出模块、交直流输出模块三种（晶体管、晶闸管、继电器输出方式）。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（ON/OFF）负载。典型的负载包括：继电器线圈，接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，输出电路把CPU运算处理的结果转换成能够驱动现场执行机构的各种大功率的开关信号。PLC的输出端子是PLC向外部负载发出控制命令的窗口。1.直流输出模块

1）外部接线图：直流输出模块（EM2228×24VDC），有8个数字量输出点，接线图中8个数字量输出点分成2组。1L+、2L+分别是两组输出点内部电路的公共端，每组需用户提供一个DC24V的电流。2）直流输出电路：O映像区—O端子输出映象寄存器为“1”状态时——负载在外部电源激励下通电工作输出映象寄存器为“0”状态时——外部负载断电，停止工作2．交流输出模块

1）外部接线图：

交流输出模块（EM2228×120V/230VAC），有8个分隔式数字量输出点，接线图中每个输出点占用二个接线端子，且它们各自都由用户提供一个独立的交流电源，这些交流电源可以不同相。2）交流输出电路：

交流输出模块是可控硅(晶闸管)输出方式。其特点是输出启动电流大。当PLC有信号输出时，光电二极管导通，通过光电耦合使双向可控硅(晶闸管)导通，交流负载在外部交流电源的激励下得电。发光二极管VL点亮，指示输出有效。3.交、直流输出模块（继电器输出方式）1）外部接线图：交直流输出模块（EM2228×继电器）有8个输出点，分成2组，1L、2L是每组输出点的公共端。每组需用户提供一个外部电源（可以是直流或交流电源）。2）继电器输出电路：1.接有阻容熄弧电路——消除继电器触点的火花2.继电器的触点两端接有金属氧化膜压敏电阻

——不使继电器触点在断开时出现两端电压过高的现象，从而保护了该触点3.电阻R1和发光二极管VL——输出状态显示电路

输出电流大（可达2A～4A），可带交流、直流负载，适应性强，但响应速度慢。继电器输出方式的特点(三)数字量输入输出模块

组合模块或输入输出模块：在一块模块上既有数字量输入点又有数字量输出点。特点：使系统配置更加灵活例如：若有CPU226：主机I/O24/16；欲扩展至27/19；缺3/3；配I/O4/4。

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。在同一块模块上，输入、输出电路类型的组合有多种多样，用户可根据控制需求选用。二、模拟量模块（A/D）

模拟量模块有模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入输出模块。(一)模拟量输入模块（A/D）

作用：PLC只能接收数字量信号，模拟量信号是一种连续变化的物理量。为实现模拟量控制，必须先对模拟量进行模/数（A/D）转换，将模拟信号转换成PLC所能接受的数字信号。模拟量输入模块的功能就是实现模/数（A/D）转换。组成

由滤波、模数转换A/D，光电耦合等部分组成。光电耦合器起防止电磁干扰的作用。对多通道的模拟量输入单元，通常设置多路转换开关进行通道的切换，且在输出端设置信号寄存器。使用及特性

一般先用信号变送器把它们变换成统一的标准信号（如4-20mA的直流电流信号，1-5V的直流电压信号等），然后再送入模拟量输入模块。模拟量输入模块（EM231）具有4个模拟量输入通道。

1）外部接线图：模块上部共有12个端子，每3个点为一组，共4组。每组可作为一路模拟量的输入通道（电压信号或电流信号），电压信号用两个端子（A+、A—），电流信号用3个端子（RC，C+，C—），其中RC与C+端子短接。未用的输入通道应短接（B+、B—）。该模块需要直流24V供电（M、L+端）。可由CPU模块的传感器电源24VDC/400mA供电，也可由用户提供外部电源。右端分别是校准电位器和配置DIP设定开关。2）模拟量输入模块的特性EM231的电压输入范围：单极性0~10V，0~5V；双极性±5V，±2.5V电流输入范围：0～20mA模拟量到数字量的最大转换时间：250μs每个通道占用存储器AI区域2个字节。该模块模拟量的输入值为只读数据。模拟量输入模块（EM231）的输入信号经模数（A/D）转换后的数字量数据值是12位二进制数。数据值的12位在CPU中存放格式如图所示。最高有效位是符号位：0表示正值数据，1表示负值数据。①单极性数据格式（0~10V、0~5V）2个字节的存储单元的低3位均为0，数据值12位（单极性数据）是存放在第3~14位区域。这12位数据的最大值应为215-8=32760。单极性数据格式的全量程范围设置为0~32000。差值32760-32000=760则用于偏置/增益，由系统完成。由于第15位为0，表示是正值数据。②双极性数据格式（±5V、±2.5V）

2个字节存储单元的低4位均为0，数据值12位（双极性数据）是存放在第4~15位区域。最高有效位是符号位，双极性数据格式的全量程范围设置为－32000~+32000。模拟量输入模块的分辨率通常以A/D转换后的二进制数数字量的位数来表示（12/11位）。(二)模拟量输出模块（D/A）

模拟量输出模块由光电耦合器、数模转换器D/A和信号驱动等环节组成。光电耦合器防止电磁干扰。1）外部接线图：

左端起的每3个点为一组，共二组。每组可作为一路模拟量输出（电压或电流信号）。第一组V0端接电压负载、I0端接电流负载，M0为公共端。第二组的接法与第一组类同。该模块需要直流24V供电。2）模拟量输出模块的特性输出信号的范围：电压输出为±10V，电流输出为0-20mA。电压输出的设置时间为100μs，电流输出的设置时间为2ms。每个输出通道占用存储器AQ区域2个字节。用户程序无法读取模拟量输出值。PLC运算处理后的12位数字量信号（BIN数）在CPU中存放格式如图所示。最高有效位是符号位：0表示是正值，1表示是负值。①电流输出数据格式2个字节的存储单元的低3位均为0，数据值12位数据是存放在第3~14位区域。电流输出数据字格式为0~+32000。第15位为0，表示是正值数据。2．电压输出的数据格式2个字节的存储单元的低4位均为0，数据值的12位是存放在第4~15位区域。电压输出数据格式为-32000~+32000。模拟量输出模块的分辨率通常以D/A转换前待转换的二进制数数字量的位数表示。(三)模拟量输入输出模块（EM235）

EM235具有4个模拟量输入通道、1个模拟量输出通道。模拟量输入功能同EM231模拟量输入模块，技术参数基本相同。电压输入范围有所不同，单极性为0~10V、0~5V、0~1V、0~500mv、0~100mv、0~50mv。双极性为±10V、±5V、±2.5V、±1V、±500mV、±250mv、±100mv、±50mv、±25mv。该模块的模拟量输出功能同EM232模拟量输出模块。技术参数也基本相同。该模块需要直流24V供电。可由CPU模块的传感器电源24VDC/400mA供电。也可由用户提供外部电源。三、智能模块(自学)

第三节S7-200PLC的系统配置

S7-200PLC主机（基本配置），可构成一个独立的控制系统（基本配置）。基本配置的I/O配置是固定的，它们具有固定的I/O地址。主机配以扩展模块后，可扩展PLC的系统。数字量模块或模拟量模块可扩展系统的控制规模；智能模块可扩展系统的控制功能。进行扩展配置时应考虑以下相关的因素：一．主机允许带扩展模块的数量各类主机可带扩展模块的数量是不同的。CPU221模块不允许带扩展模块；CPU222模块最多可带2个扩展模块；CPU224模块、CPU226模块、CPU226XM模块最多可带7个扩展模块，且7个扩展模块中最多只能带2个智能扩展模块。二．CPU输入输出映象区的大小数字量I/O映象区的大小主机提供的数字量I/O映象区区域为：128个输入映象寄存器（I0.0~I15.7）和128个输出映象寄存器（Q0.0-Q15.7），见表4-1。最大I/O配置不能超出此区域。PLC系统配置时，要对各模块的输入、输出点进行编址。主机提供的I/O具有固定的I/O地址。扩展模块的地址由I/O模块类型及模块在I/O链中的位置决定。编址时，按同类型的模块对各输入点（或输出点）顺序编址。数字量输入、输出映象区的逻辑空间是以8位（1个字节）为递增的。编址时，对数字量模块物理点的分配也是按8点来分配地址的。即使有些模块的端子数不是8的整数倍，但仍以8点来分配地址。例如4入/4出模块占用8个输入点和8个输出点的地址。那些未用的物理点地址不能分配给I/O链中的后续模块。那些与未用物理点相对应的I/O映象区的空间就会丢失。对于输出模块，这些丢失的空间可用来作内部标志位存储器（内部线圈）；对于输入模块却不可，因为每次输入更新时，CPU都对这些空间清零。2.模拟量I/O映象区的大小主机提供的模拟量I/O映象区区域为：CPU222模块，16输入通道/16输出通道；CPU224模块、CPU226模块、CPU226XM模块，32入/32出，见表4-1。模拟量的最大I/O配置不能超出此区域。模拟量扩展模块总是以2个字节递增方式来分配空间。（有效地址）现选用CPU226模块作为主机进行系统的I/O配置。三．PLC内部电源的负载能力PLC内部5VDC电源的负载能力:主机和扩展模块正常工作时，需要5VDC工作电源。主机内部电源单元提供的5VDC电源为主机和扩展模块提供了工作电源。系统配置后，必须对主机内部的5VDC电源的负载能力进行校验。校验举例：CPU226提供5VDC电源的最大电流为1000mA。各扩展模块对5VDC电源的电流消耗：EM221DI8×DC24V30mAEM223DI4/DO4×DC24V/继电器40mAEM235AI4/AQ1×12位30mA×2=60mA共计30+40+60=130mA<1000mA。本章到此结束，谢谢！第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩