模塊式PLC的基本結(jié)構(gòu)
邁梓工控 / 2022-02-14
模塊式PLC的基本結(jié)構(gòu)
本文主要以西門子公司的S7-300/400系列大中型PLC為講解對象。
西門子的PLC以其極高的性能價格比，在國際國內(nèi)市場占有很大的份額，在我國的各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。
S7-300/400屬于模塊式PLC，主要由機(jī)架、CPU模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程計算機(jī)組成，各種模塊安裝在機(jī)架上。
通過CPU模塊或通信模塊上的通信接口，PLC被連接到通信網(wǎng)絡(luò)，可以與計算機(jī)、其他PLC或其他設(shè)備通信。
1．CPU模塊
CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)。S7-300/400將CPU模塊簡稱為CPU。
2．信號模塊
輸入(Input)模塊和輸出(Output)模塊簡稱為I/O模塊，開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出模塊簡稱為DI模塊和DO模塊，模擬量輸入、模擬量輸出模塊簡稱為AI模塊和AO模塊，它們統(tǒng)稱為信號模塊。信號模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設(shè)備和CPU模塊的橋梁。
輸入模塊用來接收和采集輸入信號，開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號。模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流、電壓信號，或者直接接收熱電阻、熱電偶提供的溫度信號。
開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊用來控制電動調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行器。
CPU模塊內(nèi)部的工作電壓一般是DC5V，而PLC的外部輸入/輸出信號電壓一般較高，例如DC24V或AC220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使PLC不能正常工作。在信號模塊中，用光耦合器和小型繼電器等器件來隔離PLC的內(nèi)部電路和外部的輸入、輸出電路。信號模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。
3．功能模塊
為了增強(qiáng)PLC的功能，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，減輕CPU的負(fù)擔(dān)，PLC廠家開發(fā)了各種各樣的功能模塊。它們主要用于完成某些對實時性和存儲容量要求很高的控制任務(wù)，例如高速計數(shù)、位置控制和閉環(huán)控制等。
4．接口模塊
CPU模塊所在的機(jī)架稱為中央機(jī)架，如果一個機(jī)架不能容納全部模塊，可以增設(shè)一個或多個擴(kuò)展機(jī)架。接口模塊（簡稱為IM）用來實現(xiàn)中央機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架之間的通信。
5．通信處理器
通信處理器(簡稱為CP)用于PLC之間、PLC與遠(yuǎn)程I/O之間、PLC與計算機(jī)和其他智能設(shè)備之間的通信，可以將S7-300/400接入各種通信網(wǎng)絡(luò)，CP也用于實現(xiàn)點對點通信等。CPU模塊集成有MPI通信接口，有的CPU模塊還集成了其他通信接口。
6．電源模塊
電源模塊（簡稱為PS）用于將輸入的AC220V電源或DC24V電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的DC24V和DC5V電壓，供PLC其他模塊和輸出模塊的負(fù)載使用。
