PLC种类很多,但结构大同小异,典型的PLC控制系统组成框图如图1-5所示。在组建PLC控制系统时,需要给PLC的输入端子连接有关的输入设备(如按钮、触点和行程开关等),给输出端子连接有关的输出设备(如指示灯、电磁线圈和电磁阀等)。如果需要PLC与其他设备通信,可在PLC的通信接口连接其他设备;如果希望增强PLC的功能,可给PLC的扩展接口接上扩展单元。
PLC内部主要由CPU、存储器、输入接口、输出接口、通信接口、扩展接口和电源等组成。CPU的性能对PLC的工作速度和效率有很大的影响,故大型PLC通常采用高性能的CPU。
CPU的主要功能有:接收通信接口送来的程序和信息,并将其存入存储器。采用循环检测(即扫描检测)方式不断检测输入接口送来的状态信息,以判断输入设备的输入状态。逐条运行存储器中的程序,并进行各种运算,再将运算结果存储下来,通过输出接口输出,以对输出设备进行有关控制。监测和诊断内部各电路的工作状态。
2.存储器
存储器的功能是存储程序和数据。PLC通常配有ROM(只读存储器)和RAM(随机存储器)两种存储器,ROM用来存储系统程序,RAM用来存储用户程序和程序运行时产生的数据。
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PLC的I/O接口能接收的输入和输出信号个数称为PLC的I/O点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之一。
PLC外围设备提供或需要的信号电平是多种多样的,而PLC内部CPU只能处理标准电平信号,I/O接口要能进行电平转换;为了提高PLC的抗干扰能力,I/O接口一般具有光电隔离和滤波功能;为了便于了解I/O接口的工作状态,I/O接口还带有状态指示灯。
1)输入接口PLC的输入接口分为数字量输入接口和模拟量输入接口。数字量输入接口用于接收“1”“0”数字信号或开关通断信号,又称开关量输入接口;模拟量输入接口用于接收模拟量信号(连续变化的电压或电流)。模拟量输入接口通常采用A/D转换电路,将模拟量信号转换成数字信号。
PLC写入控制程序后,通常先进行模拟测试运行,如果运行结果与要求一致,再将PLC接入系统线路。
PLC的模拟测试运行操作如图1-18所示。在PLC、L1、N端连接220V交流电源,为整个PLC供电;将PLC的24V电压输出的M端与输入的1M端连接在一起,把一根导线的一端固定接在DC24V电压输出的L+端,另一端接触输入的I0.0端(即DIa.0端),这样相当于将I0.0端的外接按钮SB1闭合(见图1-15所示线路),正常PLC上I0.0端对应的输入指示灯变亮,表示I0.0端有输入,PLC内部的程序运行,运行结果正常Q0.0端(即DQa.0端)会产生输出,Q0.0端对应的输出指示灯会变亮。再用同样的方法测试SB2、SB3、FR触点闭合时,PLC输出端的输出情况(查看相应输出端对应的指示灯亮灭状态),正常输出结果与预期一致。如果不一致,应检查编写的程序是否有问题,改正后重新下载到PLC再进行测试。导线接触不良或PLC本身硬件有问题也会导致测试不正常
大多数PLC面板上有RUN/STOP切换开关,测试时应将切换开关置于RUN处,这样PLC接通电源启动后就会运行内部的程序。S7-200SMARTPLC面板上没有RUN/STOP切换开关,需要在编程软件中将PLC上电启动后的模式设为RUN,具体设置方法在后面章节介绍。
7.安装系统控制线路,并进行现场调试
模拟测试运行通过后,就可以按照绘制的系统控制线路图将PLC及外围设备安装在实际现场。线路安装完成后,还要进行现场调试,观察是否达到控制要求。若达不到要求,需检查是硬件问题还是软件问题,并解决这些问题。
S7-200 SMART PLC是在S7-200PLC之后推出的整体式PLC,其软、硬件都有所增强和改进,主要特点如下。
(1)机型丰富。CPU模块的I/O点*多可达60点(S7-200PLC的CPU模块I/O点*多为40点)。CPU模块分为经济型(CR系列)和标准型(SR、ST系列),产品配置更灵活,可*大限度地为用户节省成本。
(2)编程指令绝大多数与S7-200 PLC相同,只有少数几条指令不同,已掌握S7-200PLC指令的用户几乎不用怎么学习,就可以为S7-200 SMART PLC编写程序。
(3)CPU模块除了可以连接扩展模块外,还可以直接安装信号板,来增加更多的通信端口或少量的I/O点数。
(4)CPU模块除了有RS485端口外,还增加了以太网端口(俗称网线端口),可以用普通的网线连接计算机的网线端口来下载或上传程序。CPU模块也可以通过以太网端口与西门子触摸屏、其他带有以太网端口的西门子PLC等进行通信。
(5)CPU模块集成了Micro SD卡槽,用户用市面上的MicroSD卡(常用的手机存储卡)就可以更新内部程序和升级CPU固件(类似手机的刷机)。
(6)采用STEP 7-Micro/WINSMART编程软件,软件体积小(安装包不到200MB),可免费安装使用,无须序列号,且软件界面友好,操作更人性化。
S7-200 SMARTPLC是一种类型PLC的统称,可以是一台CPU模块(又称主机单元、基本单元等),也可以是由CPU模块、信号板和扩展模块组成的系统,如图2-1所示。CPU模块可以单独使用,而信号板和扩展模块不能独立使用,必须与CPU模块连接在一起才可使用。