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PLC模块是将PLC的各功能的单元分别做成象积木一样的模块,可以根据需要进行组合,以适应各种不同的需求,常用的有电源模块、CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、高速计数模块、通讯模块、数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块。。。。。,,每种里又有多种规格,型号。 可以按照需要组合。
可编程逻辑控制器 PLC 实质是一种于工业控制的计算机,
可编程逻辑控制器 PLC
其硬件结构基本上与微型计算机相同,基本构成为:

  一、电源
  可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的,因此,可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去
  二、处理单元(CPU)
  处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。
  为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性,近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。
  三、存储器
  存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
  存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
  四、输入输出接口电路
  1.现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路,作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。
  2.现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成,作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。
  五、功能模块
  如计数、定位等功能模块。
  六、通信模块。
今天给大家讲讲S7-1500PLC的常用模块,S7-1500PLC是模块化结构设计的PLC,各个单独模块之间可以进行广泛组合和扩展,它的主要组成部分有电源模块(PM/PS)、中央处理器模块(CPU)、导轨(RACK)、信号模块(SM)、通信模块(CP/CM)和工艺模块(TM)等。

(1)、电源模块(PM/PS)

用于向CPU以及其扩展模块提供+24V DC电源。

PM:无背板总线、不占用槽位,无固件版本(类似PS307)PS:有背板总线,占用槽位,有固件版本(类似PS407)

(2)、中央处理器模块(CPU)

主要包括以下几种

标准CPU(比如:CPU1511-1PN)紧凑型CPU(比如:CPU1512C-1PN)分布式模块CPU(比如:CPU1510SP-1PN工艺型CPU(比如:CPU1511T-1PN)故障安全CPU模块(比如:CPU1511F-1PN)通过标红的字母可以区分是什么类型的CPU

(3)、导轨(RACK)

是安装S7-1500各类模块的机架,是特制的异形板,标准长度为160/245...2000,可以根据实际选用。S7-300/1200/1500的导轨上无背板总线。但S7-400有背板总线,不可缺少。

(4)、存储卡(SD)

用于存储PLC程序,可由PC直接读取,不支持热插拔。50万次读取寿命,大32GB

注:S7-300的MMC,PC不能直接读取需用准用读卡器设备。

(5)、信号模块(SM)

是数字量I/O模块和模拟量I/O模块的总称。信号模块主要有SM521(数字量输入)、SM522(数字量输出)、混合模块SM523、SM531(模拟量输入)、SM532(模拟量输出)和混合模块SM534。

基本型:BA标准型:ST高性能:HF(6)、工艺模块(TM)

主要用于对实时性和存储量要求高的控制任务。

计数模块(高速输入):TM Count2位置检测模块(高速输入):TM Poslnput2PTO模块(高速输出):TM PTO(7)、通信模块(CP/CM)

用于PLC之间、PLC与计算机和其他智能设备之间的通信,可将PLC接入以太网、PROFIBUS和AS-I网络,或用于串行通信。它可以减轻CPU处理通信的负担,并减少对通信功能的编程工作。

主要有两大类:

PRIFIBUS:CM 1542-5、CP1542-5PROFINET:CM 1542-1、CP1543-1(8)ET-200分布式外围设备模块

是西门子基于PRIFIBUS或PROFINET的分布式控制模块,应用很广。

1、ET200SP:是一种多功能的按位模块化的分布式I/O系统,体积比较小,要安装在控制柜里。

2、ET200MP:是一种多通道的分布式I/O系统,可以使用S7-1500的模块,要安装在控制柜内,使用广泛。
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在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是代可编程序控制器,称Programmable Controller(PC)。

  

  个人计算机(简称PC)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。

  

  上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

  

  PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。



2 PLC的构成

  

  从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。



3 CPU的构成



  CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路。

  

  CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。

  

  在使用者看来,不必要详细分析CPU的内部电路,但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算,在控制器指挥下工作。寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指挥下工作。

  

  CPU速度和内存容量是PLC的重要参数,它们决定着PLC的工作速度,IO数量及软件容量等,因此限制着控制规模。



4 I/O模块

  

  PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。I/O分为开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出(AO)等模块。

  

  常用的I/O分类如下:

  

  开关量:按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。



  模拟量:按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。

  

  除了上述通用IO外,还有特殊IO模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。

  

  按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受大的底板或机架槽数限制。



5 电源模块

  

  PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有:交流电源(220VAC或110VAC),直流电源(常用的为24VDC)。



6 底板或机架



  大多数模块式PLC使用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的联系,使CPU能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。



7 PLC系统的其它设备



  7.1 编程设备:编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件,用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况,但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器,目前一般由计算机(运行编程软件)充当编程器。也就是我们系统的上位机。



  7.2 人机界面:简单的人机界面是指示灯和按钮,目前液晶屏(或触摸屏)式的一体式操作员终端应用越来越广泛,由计算机(运行组态软件)充当人机界面非常普及。



8 PLC的通信联网

  

  依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此,网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著,甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。

  

  PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口,还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信现在主要采用通过多点接口(MPI)的数据通讯、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。
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