- 西門子S7-200 SMART PLC編程技巧與案例
- 韓相爭編著
- 2043字
- 2020-04-29 18:04:07
1.2 S7-200 SMART PLC外部結構及外部接線
1.2.1 S7-200 SMART PLC的外部結構
S7-200 SMART PLC的外部結構，如圖1-2所示，其CPU單元、存儲器單元、輸入/輸出單元及電源集中封裝在同一塑料機殼內。當系統需要擴展時，可選用需要的擴展模塊與主機連接。
圖1-2 S7-200 SMART PLC的外部結構
（1）輸入端子 是外部輸入信號與PLC連接的接線端子，在頂部端蓋下面。此外，頂部端蓋下面還有輸入公共端子和PLC工作電源接線端子。
（2）輸出端子 輸出端子是外部負載與PLC連接的接線端子，在底部端蓋下面。此外，底部端蓋下面還有輸出公共端子和24V直流電源端子，24V直流電源為傳感器和光電開關等提供能量。
（3）輸入狀態指示燈（LED） 輸入狀態指示燈用于顯示是否有輸入控制信號接入PLC。當指示燈亮時，表示有控制信號接入PLC；當指示燈不亮時，表示沒有控制信號接入PLC。
（4）輸出狀態指示燈（LED） 輸出狀態指示燈用于顯示是否有輸出信號驅動執行設備。當指示燈亮時，表示有輸出信號驅動外部設備；當指示燈不亮時，表示沒有輸出信號驅動外部設備。
（5）運行狀態指示燈 運行狀態指示燈有RUN、STOP、ERROR3個，其中RUN、STOP指示燈用于顯示當前工作方式。當RUN指示燈亮時，表示運行狀態；當STOP指示燈亮時，表示停止狀態；當ERROR指示燈亮時，表示系統故障，PLC停止工作。
（6）存儲卡插口 該插口插入Micro SD卡，可以下載程序和PLC固件版本更新。
（7）擴展模塊接口 用于連接擴展模塊，采用插針式連接，使模塊連接更加緊密。
（8）選擇器件 可以選擇信號板或通信板，實現精確化配置的同時，又可以節省控制柜的安裝空間。
（9）RS-485通信接口 可以實現PLC與計算機之間、PLC與PLC之間、PLC與其他設備之間的通信。
（10）以太網接口 用于程序下載和設備組態。程序下載時，只需要1條以太網線即可，無需購買專用的程序下載線。
1.2.2 S7-200 SMART PLC外部接線圖
外部接線設計也是PLC控制系統設計的重要組成部分之一。由于CPU模塊、輸出類型和外部電源供電方式的不同，PLC外部接線也不盡相同。鑒于PLC的外部接線與輸入輸出點數等諸多因素有關，本書給出了S7-200 SMART PLC標準型和經濟型兩大類端子排布情況，具體情況如表1-2所示。
表1-2 S7-200 SMART PLC的I/O點數及相關參數
注：最后兩種為經濟型，其余為標準型。
本節僅給出CPU SR30和CPU ST30的接線情況，其余類型的接線讀者可查閱附錄。鑒于形式相似，這里不再贅述。
（1）CPU SR30的接線
CPU SR30接線圖，如圖1-3所示。在圖1-3中L1、N端子接交流電源，電壓允許范圍為85～264V。L+、M為PLC向外輸出24V/300mA直流電源，L+為電源正，M為電源負，該電源可作為輸入端電源使用，也可作為傳感器供電電源。
圖1-3 CPU SR30的接線
①輸入端子 CPU SR30共有18點輸入，端子編號采用8進制。輸入端子I0.0～I2.1，公共端為1M。
②輸出端子 CPU SR30共有12點輸出，端子編號也采用8進制。輸出端子共分3組。Q0.0～Q0.3為第一組，公共端為1L；Q0.4～Q0.7為第二組，公共端為2L；Q1.0～Q1.3為第三組，公共端為3L。根據負載性質的不同，輸出回路電源支持交流和直流。
（2）CPU ST30接線
CPU ST30的接線，如圖1-4所示。在圖1-4中，電源為DC 24V，輸入點接線與CPU SR30相同。不同點在于輸出點的接線，輸出端子共分2組。Q0.0～Q0.7為第一組，公共端為2L+、2M；Q1.0～Q1.3為第二組，公共端為2L+、2M。根據負載的性質的不同，輸出回路電源只支持直流電源。
圖1-4 CPU ST30的接線
編者心語：
①CPU SRXX模塊輸出回路電源既支持直流型又支持交流型，有時候交流電源用多了，大家會以為CPU SRXX模塊輸出回路電源不支持直流型，這是誤區，讀者需注意。
②CPU STXX模塊輸出為晶體管型，輸出端能發射出高頻脈沖，常用于含有伺服電動機和步進電動機的運動量場合，這點CPU SRXX模塊不具備。
③運動量場合，CPU STXX模塊不能直接驅動伺服電動機或步進電動機，需配驅動器。伺服電動機需配伺服電動機驅動器；步進電動機需配步進電動機驅動器。驅動器的廠商很多，例如，西門子、三菱、松下與和利時等，讀者可根據需要，進行查找。
1.2.3 S7-200 SMART PLC電源需求與計算
（1）電源需求與計算概述
S7-200 SMART PLC CPU模塊有內部電源，為CPU模塊、擴展模塊和信號板正常工作供電。
當有擴展模塊時，CPU模塊通過總線為擴展模塊提供DC 5V電源，因此，要求所有的擴展模塊消耗的DC 5V不得超出CPU模塊本身的供電能力。
每個CPU模塊都有1個DC 24V電源（L+、M），它可以為本機和擴展模塊的輸入點和輸出回路繼電器線圈提供DC 24V電源，因此，要求所有輸入點和輸出回路繼電器線圈耗電不得超出CPU模塊本身DC 24V電源的供電能力。
基于以上兩點考慮，在設計PLC控制系統時，有必要對S7-200 SMART PLC電源需求進行計算。計算的理論依據是：CPU供電能力表格和擴展模塊電流消耗表格，上述兩個表格如表1-3、表1-4所示。
表1-3 CPU供電能力
表1-4 擴展模塊的耗電情況
（2）電源需求與計算舉例
某系統有CPU SR20模塊1臺，2個數字量輸出模塊EM DR08，3個數字量輸入模塊EM DE08，1個模擬量輸入模塊EM AE04，試計算電流消耗，看是否能用傳感器電源24V DC供電。
解：計算過程如表1-5所示。
表1-5 某系統擴展模塊耗電計算
經計算（具體見表1-5），5V DC電流差額=105mA>0mA，24V DC電流差額=-12mA<0mA，5V CPU模塊提供的電量夠用，24V CPU模塊提供的電量不足，因此這種情況下24V供電需外接直流電源，實際工程中干脆由外接24V直流電源供電，就不用CPU模塊上的傳感器電源（24V DC）了，以免出現擴展模塊不能正常工作的情況。