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输入(Input)模块和输出(Output)模块简称为I/O模块,数字量(又称为开关量)输入模块和数字量输出模块简称为DI模块和DO模块,模拟量输入模块和模拟量输出模块简称为AI模块和AO模块,它们统称为信号模块,简称为SM。
信号模块安装在CPU模块的右边,扩展能力较强的CPU可以扩展8个信号模块,以增加数字量和模拟量输入、输出点。
信号模块是系统的眼、耳、手、脚,是联系外部现场设备和CPU的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号,数字量输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、
接近开关
、光电开关、压力
继电器
等来的数字量输入信号。模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流、电压信号,或者直接接收热电阻、热电偶提供的温度信号。
数字量输出模块用来控制
接触器
、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备,模拟量输出模块用来控制电动调节阀、
变频器
等执行器。
CPU模块内部的工作电压一般是DC5V,而PLC的外部输入/输出信号电压一般较高,例如DC24V或AC220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU中的
元器件
,或使PLC不能正常工作。在信号模块中,用光耦合器、光敏晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC的内部电路和外部的输入、输出电路。信号模块除了传递信号外,还有电平转换与隔离的作用。
3、通信模块
通信模块安装在CPU模块的左边,较多可以添加3块通信模块,可以使用点对点通信模块、PROFIBUS模块、工业远程通信模块、AS-i接口模块和IO-Link模块。
4、SIMATIC HMI精简系列面板
与S7-1200配套的*二代精简面板的64K色高分辨率宽屏显示器的尺寸有4.3in、7in、9in和12in这4种,支持垂直安装,用TIA博途中的WinCC组态。它们有一个RS-422/RS-485接口或一个RJ45以太网接口,还有一个USB 2.0接口。USB接口可连接键盘、鼠标或条形码扫描仪,可用优盘实现数据记录。
5、编程软件
TIA是Totally Integrated Automation(全集成自动化)的简称,TIA博途(TIA Portal)是西门子自动化的全新工程设计软件平台。S7-1200用TIA博途中的STEP 7 Basic(基本版)或STEP 7 Professional(专业版)编程。
数字量输入模块用于连接外部的机械触点和电子数字式传感器,例如光电开关和接近开关等。数字量输入模块将来自现场的外部数字量信号的电平转换为plc内部的信号电平。输入电流一般为数毫安。
图1是直流输入模块的内部电路和外部接线图,图中只画出了一路输入电路,M或N是同一输入组内各内部输入电路的公共点。当图1中的外部电路接通时,光耦合器中的发光二极管( LED)点亮,光敏三极管饱和导通;外部电路断开时,光耦合器中的LED熄灭,光敏三极管截止,信号经背板总线接口传送给CPU模块。
交流输入模块的额定输入电压为AC 120 V或230 V。图2的电路用电容隔离输入信号中的直流成分,用电阻限流,交流成分经桥式整流电路转换为直流电流。外部电路接通时,光耦合器中的发光二极管和显示用的发光二极管点亮,光敏三极管饱和导通。外部电路断开时,光耦合器中的发光二极管熄灭,光敏三极管截止,信号经背板总线接口传送给CPU模块。
数字量输入模块电路
数字量输入模块电路
图1 数字量输入模块电路
数字量输入模块电路
数字量输入模块电路
图2 数字量输入模块电路
直流输入电路的延迟时间较短,可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接,DC 24 V是一种安全电压。如果信号线不是很长,PLC所处的物理环境较好,应考虑优先选用DC 24 V的输入模块。交流输入方式适合在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。
数字量输入模块可以直接连接两线式BERO接近开关,后者的输出信号为0状态时,其输出电流(空载电流)不为0。在选型时应**两线式BERO的空载电流小于输入模块允许的静态电流,否则将会产生错误的输入信号。
根据输入电流的流向,可以将输入电路分为源输入电路和漏输入电路。漏输入电路(见图1)的输入回路电流从模块的信号输入端流进来,从模块内部输入电路的公共点M流出去。PNP集电极开路输出的传感器应接到漏输入的数字量输入模块。
在源输入电路的输入回路中,电流从模块的信号输入端流出去,从模块内部输入电路的公共点M流进来。NPN集电极开路输出的传感器应接到源输入的数字量输入模块。
数字量模块的输入/输出电缆的较大长度为1000 m(屏蔽电缆)或600 m(非屏蔽电缆)
上的状态指示灯在大家调试维修的时候可以帮助我们更快的了解问题之所在,因此,明白
西门子plc
的状态指示灯的含义,在PLC维修中就显得十分重要了。在此高工就先为大家讲下西门子各系列指示灯的含义,希望对大家使用调试维修PLC的有一些帮助。
S7-200CPU:
SF 系统状态灯 用作系统出错/故障显示,为红色,例如内部错误,用户程序错误(看门狗错误,间接寻址,非法的浮点数,地址范围错等)
RUN 运行指示灯 绿色,运行模式。
S** 停业运行灯 黄色,停止模式。
S7-300CPU:SF指示灯 用作系统出错/故障显示,为红色,CPU的硬件出现故障或软件有错,带诊断功能模块出错时点亮。BATF 为电池故障,红色,电池电压低或没有电池时点亮。DC5V +5V电源指示,绿色,CPU和S7300总线的5V电源正常时点亮。FRCE 强制,黄色,至少有一个I/O被强制时点亮。RUN 运行方式,绿色,CPU处于RUN状态时点亮,重新启动时以2Hz的频率闪亮,保持HOLD状态时以0.5Hz的频率闪亮。** 停止方式,黄色,CPU处于S**、HOLD状态时或重新启动时常亮,请求存储器复位时以0.5Hz的频率闪亮,正在执行存储器复位时以2Hz的频率闪亮,由于存储器卡插入需要存储器复位时以0.5Hz的频率闪亮。BUSF 总线错误,红色,PROFIBUS-DP接口硬件或软件故障时点亮,集成有DP口的CPU才有此LED,(如CPU 315-2DP),集成有2个DP口的CPU有两个LED(BUS1F和BUS2F)。
S7-300CPU:SF指示灯 用作系统出错/故障显示,为红色,CPU的硬件出现故障或软件有错,带诊断功能模块出错时点亮。BATF 为电池故障,红色,电池电压低或没有电池时点亮。DC5V +5V电源指示,绿色,CPU和S7300总线的5V电源正常时点亮。FRCE 强制,黄色,至少有一个I/O被强制时点亮。RUN 运行方式,绿色,CPU处于RUN状态时点亮,重新启动时以2Hz的频率闪亮,保持HOLD状态时以0.5Hz的频率闪亮。** 停止方式,黄色,CPU处于S**、HOLD状态时或重新启动时常亮,请求存储器复位时以0.5Hz的频率闪亮,正在执行存储器复位时以2Hz的频率闪亮,由于存储器卡插入需要存储器复位时以0.5Hz的频率闪亮。BUSF 总线错误,红色,PROFIBUS-DP接口硬件或软件故障时点亮,集成有DP口的CPU才有此LED,(如CPU 315-2DP),集成有2个DP口的CPU有两个LED(BUS1F和BUS2F)。
S7-300CPU:
SF指示灯 用作系统出错/故障显示,为红色,CPU的硬件出现故障或软件有错,带诊断功能模块出错时点亮。
BATF 为电池故障,红色,电池电压低或没有电池时点亮。
DC5V +5V
电源
指示,绿色,CPU和S7300总线的5V电源正常时点亮。
FRCE 强制,黄色,至少有一个I/O被强制时点亮。
RUN 运行方式,绿色,CPU处于RUN状态时点亮,重新启动时以2Hz的频率闪亮,保持HOLD状态时以0.5Hz的频率闪亮。
** 停止方式,黄色,CPU处于S**、HOLD状态时或重新启动时常亮,请求存储器复位时以0.5Hz的频率闪亮,正在执行存储器复位时以2Hz的频率闪亮,由于存储器卡插入需要存储器复位时以0.5Hz的频率闪亮。
BUSF 总线错误,红色,PROFIBUS-DP接口硬件或软件故障时点亮,集成有DP口的CPU才有此LED,(如CPU 315-2DP),集成有2个DP口的CPU有两个LED(BUS1F和BUS2F)。
S7-400CPU:INTF 红色,内部故障,例如用户程序运行**时,用户程序错误。EXTF 红色,外部故障,例如电源故障,I/O模板故障。FRCE 黄色,至少有一个I/O被强制时点亮。RUN 绿色,运行模式。S** 黄色,停止模式。
BUS1F 红色,MPI/PROFIBUS-DP接口1的总线故障。BUS2F 红色,MPI/PROFIBUS-DP接口2的总线故障。MSTR 黄色,CPU运行。REDF 红色,冗余错误。RACK0 黄色,CPU在机架0中。RACK1 黄色,CPU在机架1中。IFM1F 红色,接口子模块1故障。IFM2F 红色,接口子模块2故障。好吧,关于PLC维修,这一节我们就先讲到这,后续的内容欢迎大家继续关注电工学习网。
BUS1F 红色,MPI/PROFIBUS-DP接口1的总线故障。BUS2F 红色,MPI/PROFIBUS-DP接口2的总线故障。MSTR 黄色,CPU运行。REDF 红色,冗余错误。RACK0 黄色,CPU在机架0中。RACK1 黄色,CPU在机架1中。IFM1F 红色,接口子模块1故障。IFM2F 红色,接口子模块2故障。好吧,关于PLC维修,这一节我们就先讲到这,后续的内容欢迎大家继续关注电工学习网。
BUS1F 红色,MPI/PROFIBUS-DP接口1的总线故障。
BUS2F 红色,MPI/PROFIBUS-DP接口2的总线故障。
MSTR 黄色,CPU运行。
REDF 红色,冗余错误。
RACK0 黄色,CPU在机架0中。
RACK1 黄色,CPU在机架1中。
IFM1F 红色,接口子模块1故障。
IFM2F 红色,接口子模块2故障。
作Modbus主站,Modbus地址和PLC手册里的地址一与PLC作从站,PLC不用管什么Modbus地址。
Modbus地址实际上分为两种情况。下面以西门子S7-200/S7-200SMART为例来说明:
*一种情况:PLC作Modbus主站,Modbus地址和PLC手册里的地址一致,例如作主站的S7-200的MBUS_MSG指令用于向Modbus从站发送请求消息,和处理从站返回的响应消息。要读取从站(另一台S7-200)的I0.0开始的地址区时,它的输入参数Addr(Modbus地址)为10001。S7-200从站保持寄存器的V区起始地址为VB200时,要读取从站VW200开始的V存储区时,保持寄存器的地址是40001。
*二种情况:PLC作从站,PLC不用管什么Modbus地址,等着主站来读写它的地址区就是了。
主站的计算机软件(例如
dcs
或组态软件)的编程人员需要编写实现Modbus通信的程序,首先需要确定ModbusRTU的报文结构。他们一般不熟悉PLC,因此PLC的编程人员往往需要和上位机软件的编程人员一起来讨论Modbus的报文结构。
较*出问题的就是报文里Modbus地址与PLC存储区地址的对应关系。曾经有工作人员做过的一个系统的上位机是专用的组态软件,通过分析GEPLC手册给出的CRC的循环异或计算实例每一步的中间数据,编写出了CRC计算的C语言程序。通过实验验证了Modbus报文结构和CRC的计算的可行性。
S7 PLC手册给出的Modbus地址与Modicon公司和GE公司PLC使用的地址相同,是基于1的地址,即同类元件的首地址为1。而
西门子plc
采用的是基于0的地址,即同类元件的首地址为0。Modbus报文中西门子PLC的Modbus地址也采用基于0的地址。
PLC系统手册中的Modbus地址的较高位用来表示地址区的类型,例如I0.0的Modbus地址为10001。因为地址区类型的信息已经包含在报文的功能码中了,报文中S7-200的I0.0的Modbus地址不是10001,而是0。报文中其他地址区的Modbus地址也应按相同的原则处理。例如当S7-200从站保持寄存器的V区起始地址为VB200时,VW200对应的保持寄存器在报文中的Modbus地址为0,而不是40001。