西门子PLC数字量输入模块SM421

DP-SEND（发送块）和DP-RECV（接收块）结构

DP-RECV（接收块）各端子参数的类型及功能

DP-SEND（发送块）各端子参数的类型及功能

3.  PROFIBUS DP之三：带智能从站的DP。

智能从站的主要特点是：DP主站需要的输入／输出数据不是直接来自于真正的输入输出口，而是来自于预处理的CPU。

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西门子PLC系列产品的特点简介

可编程控制器定义的各部分含义电工会(IEC)曾于1982年11月颁发了可编程控制器草案稿，1985年1月又发表了*二稿，1987年2月颁发了*三稿。 　　该草案中对可编程控制器的定义是：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子，专为在工业下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产。 　　可编程控制器及其有关设备，都按易于与工业联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电子”，是一种计算机。它是“专为在工业下应用而设计”的工业计算机，是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。 　　这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程方便。它能完成逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术操作，它还具有“数字量和模拟量输入输出控制”的能力，并且非常容易与“工业控制联成一体”，易于“扩充”。定义还强调了可编程控制器应直接应用于工业，它须具有很强的抗能力、广泛的适应能力和应用范围。 　　这也是区别于一般微机控制的一个重要特征。应该强调的是，可编程控制器与以往所讲的顺序控制器在“可编程”方面有质的区别。PLC引入了微处理机及半导体存储器等新一代电子器件，并用规定的指令进行编程，能灵活地修改，即用来实现“可编程”的目的。 　　可编程序控制器是应用面广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置，自研制成功开始使用以来，它已经成为了当代工业自动化的主要支柱之一。

PLC技术的三大发展趋势分析PLC发展至今已有近40年的历史，随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域已有翻天覆地的变化，PLC亦在不断的发展，正朝着新的技术发展。 　　一是PLC网络化技术的发展，其中有两个趋势：一方面，PLC网络已经不再是自成体系的封闭，而是迅速向开放式发展，各大品牌PLC除了形成自己各具特色的PLC网络，完成设备控制任务之外，还可以与计算机联网，实现信息交流，成为整个信息的一部分；另一方面，现场总线技术广。 　　二是PLC向高性能小型化方向发展。PLC的功能正越来越丰富，而体积则越来越小。比如三菱的FX-1S系列PLC的机种，体积仅为60×90×75mm，相当于一个继电器，但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力，还具有可调电位器时间设定功能。 　　PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了，而是具有越来越强的模拟量处理能力，以及其他过去只有在计算机上才能具有的处理能力，如浮点数运算、PID调节、温度控制、定位、步进驱动、报表统计等。 　　从这种意义上说，PLC与DCS（集散控制）的差别已经越来越小了，用PLC同样可以构成一个控制。三是PLC操作向简易化方向发展。目前PLC推广的难度之一就是复杂的编程使得用户望而却步，而且不同厂商PLC所用编程的语言也不尽相同，用户往往需要多种编程语言，难度较大。 　　PID控制、网络通信、高速计数器、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用也是PLC程序设计中的难点，用普通的对它们编程时，需要熟悉有关的特殊存储器的意义，在编程时对它们赋值，运行时通过访问它们来实现对应的功能。 　　PLC的发展必然朝着操作简易化方向迈进，比如使用编程向导简化对复杂任务的编程，在这一点上西门子就充当了**者，西门子S7-200的编程设计了大量的编程向导，只需要在对话框中输入一些参数，就可以自动生成包括中断程序在内的用户程序，大大方便了用户的使用。 　　这些程序往往还与中断有关，编程的既繁琐又容易出错，阻碍了PLC的进一步推广应用。

PLC的应用特点1.可靠性高，抗能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。使用PLC构成控制，和同等规模的继电器相比，电气接线及开关接点已到数百甚至数千分之一，故障也就大大。 　　这样，整个将较高的可靠性。2.配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制。3.易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC是面向工矿企业的工控设备。 　　4.的设计，工作量小，方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大了控制设备外部的接线，使控制设计及建造的周期大为缩短，同时日常也容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产成为可能。 　　这特别适合多品种、小批量的生产。（2）安装与布线●动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将PLC的IO线和大功率线分开走线，如必须在同*槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将降限度。 　　●PLC应远离强源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线（二者之间距离应大于200mm）。●PLC的输入与输分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。 　　模拟量的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10.●交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。（3）I/O端的接线输入接线●输入接线一般不要太长。 　　●输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。●尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。输出连接●输出端接线分为输出和公共输出。●由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。 　　●采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。●PLC的输出负载可能产生，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。 　　

除控制字节以及新预设值和当前值保持字节外，还可以使用数据类型HC（高速计数器当前值）加计数器号码（0、1、2、3、4或5）读取每台高速计数器的当前值。因此，读取操作可直接读取当前值，但只有用上述HSC指令才能执行写入操作。

（2）执行HDEF指令之前，必须将高速计数器控制字节的位设置成需要的状态，否则将采用默认设置。默认设置为：复位和起动输入高电平有效，正交计数速率选择4×。执行HDEF指令后，就不能再改变计数器的设置，除非CPU进入停止。

（3）执行HSC指令时，CPU检查控制字节和有关的当前值和预置值。

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西门子S7-200 PLC的安装、安装和安装注意事项

西门子S7-200 PLC安装：
（1）安装

S7-200的安装有两种：底板安装和DIN导轨安装。底板安装是利用PLC机体外壳四个角上的安装孔，用螺钉将其固定在底版上。DIN导轨安装是利用模块上的DIN夹子，把模块固定在一个的DIN导轨上。导轨安装既可以水平安装，也可以垂直安装。

（2）安装

PLC适用于工业现场，为了保证其工作的可靠性，PLC的使用寿命，安装时要注意周围条件：温度在0～55℃范围内；相对湿度在35%～85%范围内（无结霜），周围无易燃或腐蚀性气体、过量的灰尘和金属颗粒；避免的震动和冲击；避免太阳光的直射和水的溅射。

（3）安装注意事项

除了因素，安装时还应注意：PLC的所有单元都应在断电时安装、拆卸；切勿将导线头、金属屑等杂物落入机；模块周围应留出一定的空间，以便于机体周围的通风和散热。此外，为了防止高电子噪声对模块的，应尽可能将S7-200模块与产生高电子噪声的设备（如变频器）分隔开。

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西门子SIMATIC系列PLC的子系列的功能和适用范围

SIMATIC S7-200系列PLC

SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有较高的性价格比。S7-200系列在集散自动化中充分发挥其强大功能。   

SIMATIC S7-300系列PLC

S7-300是SIMATIC控制器中销售量多的产品，它已成功地用于范围广泛的自动化领域。S7-300 的重点在于为生产制造工程中的解决方案提供一个通用的自动化平台，是用于集中式或分布式结构的解决方案。模块化设计，安装简单、方便。

PLC在数控机床中的工作流程简介PLC的分类PLC在数控机床中的工作流程，和通常的PLC工作流程基本上是一致的，分为以下几个步骤:(1).输入采样:输入采样，就是PLC以顺序扫描的读入所有输入端口的状态，并将此状态，读入到输入映象寄存器中。 　　当然，在程序运行周期中这些状态是不会变化的，除非一个新的扫描周期的到来，并且原来端口状态已经改变，读到输入映象寄存器的状态才会发生变化。(2)、程序执行:程序执行阶段会对程序进行特定顺序的扫描，并且同时读入输入映像寄存区、输出映像寄存区的读取相关数据，在进行相关运算后，将运算结果存入输出映像寄存区供输出和下次运行使用。 　　(3)、出刷新阶段:在所指令执行完成后，输出映像寄存区的所有输出继电器的状态(接通/断开)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过特定输出，驱动外部负载。PLC是专为工业自动控制而的装置，通常PLC采用面向控制，面向问题的“自然语言”编程。 　　不同厂家的产品采用的编程语言不同，这些编程语言有梯形图、语句表、控制流程图等。为了增强PLC的各种运算功能，有的PLC还配有BASIC语言，并正在用其他语言来编程。的FANUC公司、立石公司、三菱公司、富士公司等所生产的PLC产品，都采用梯形图编程。 　　在用编程器向PLC输入程序时，一般简易编程器都采用编码表输入，大型编程器也可用梯形图直接输入。在众多的PLC产品中，由于制造厂家不同，其指令的表示和语句表中的助记符也不尽相同，但原理是完全相同的。 　　在本书中我们以FANUC-PMC-L为例，对适用于数控机床控制的PLC指令作一介绍。在FANUC系列的PLC中，规格型号不同时，只是功能指令的数目有所不同，如北京机床研究所与FANUC公司合作的FANUC-BESKPLC-B功能指令，除此以外，指令是完全一样的。 　　在FANUC-PMC-L中有两种指令：基本指令和功能指令。当设计顺序程序时，使用多的是基本指令，基本指令共12条。功能指令便于机床特殊运行控制的编程，功能指令有35条。在基本指令和功能指令执行中，用一个堆栈寄存器暂存逻辑操作的中间结果，堆栈寄存器有9位（如图1所示），按先进后出、后进先出的原理工作。 　　当前操作结果时，堆栈各原状态全部左移一位；相反地取出操作结果时堆栈全部右移一位的首先恢复读出。

铣床主轴电动机控制原理线路分析主轴电动机控制线路分析（1）电路图下面。（2）原理分析①主轴的起动分析换向开关SA1到所需要的方向→起动按钮5或6→器KM1线圈通电→常开辅助触点KM1（6-7）闭合进行自锁，同时常开主触点闭合→主轴电动机M1。 　　主轴起动的控制回路为：1→SA2-1→SQ6-2→1-1→2-1→5（或6）→KM1线圈→KT→22→FR2→23→FR1→24②主轴的停车制动分析按下停止按钮1或2→其常闭触点（3-4）或（4-6）断开→器KM1因断电而释放，但主轴电动机等因惯性仍然在。 　　在主轴起动的控制电路中串联有热继电器FR1和FR2的常闭触点和。这样，当电动机M1和M2中有任一台电动机过载，热继电器常闭触点的将使两台电动机都停止。按停止按钮时应按到底→其常开触点闭合→主轴制动离合器YC1因线圈通电而吸合→使主轴制动，迅速停止。 　　③主轴的变速冲动分析主轴变速时，首先将变速操纵盘上的变速操作手柄拉出，然后转动变速盘，选好速度后再将变速操作手柄推回。当把变速手柄推回原来位置的中，通过机械装置使冲动开关SQ6-1闭合一次，SQ6-2断开。 　　SQ断开→KM1器断电；SQ6-1瞬时闭合→时间继电器KT通电→其常开触点（5-7）瞬时闭合→器KM1瞬时通电→主轴电动机作瞬时转动，以利于变速齿轮进入啮合位置；同时，延时继电器KT线圈通电→其常闭触点延时断开→KM1器断电，以防止由于操作者推回手柄的时间而电动机冲动时间过长、变。 　　主轴正在，主轴变速时不必先按停止按钮再变速。这是因为当变速手柄推回原来位置的中，通过机械装置使SQ触点断开，使器KM1因线圈断电而释放，电动机M1停止转动。④主轴换刀时的制动分析为了使主轴在换刀时不随意转动，换刀前应将主轴制动。 　　将转换开关SA2扳到换刀位置→其触点（1-2）断开了控制电路的电源，以保证人身安全；另一个触点接通了主轴制动电磁离合器YC1，使主轴不能转动。换刀后再将转换开关SA2扳回工作位置→触点SA闭合，触点SA断开→主轴制动离合器YC1断电，接通控制电路电源。 　　

PLC输入模块简介是FXlN系列的直流输入电路和内部电路的示意图。 　　当图2-3中的外点接通或图中的NPN型晶体管饱和导通时，电流经24V电源的正极(24V端子)、S／S端子、内部电路、X0等输入端子和外部的触点或晶体管，从0V端子流回24V电源的负极，使光耦合器中两个反芳联的发光二极管中的一个亮，光敏三极管饱和导通，CPU在输入阶段读入的是数字1；外点断开或。 　　当图2-4中的外点接通，或图中的PNP型晶体管饱和导通时，电流经24V电源的正极(24V端子)、外部的触点或晶体管、X0等输入端子、内部电路和S/S端子，从0V端子流回24V电源的负极，使光耦合器中的发光二极管亮，光敏三极管饱和导通。 　　PLC外部的虚线框内是NPN管集电极开路输出的电子传感器(如接近开关)的示意图。图2-4是扩展模块FX2N―48ER―UAl／UL的交流输入电路的示意图。输入电路中设有RC滤波电路，以防止由于输入触点抖动或外部脉冲引起错误的输入。 　　滤波电路时间的典型值为10～20ms(上升沿)和20～50ms(下降沿)，输入电流约5～10mA.

 S7系列PLC分为S7-200小型机、 S7-300中型机、S7-400大型机。S7-200系列PLC是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型机，其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在中小规模控制中应用广泛。

S7-200系列PLC的外形图

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西门子S7-200 CPU的类型

从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列小型PLC发展至今，大致经历了两代：

     代产品，其CPU模块为CPU 21X，主机都可进行扩展，它具有四种不同配置的CPU单元：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，本书不介绍该产品。

     *二代产品，其CPU模块为CPU 22X，主机都可进行扩展，它具有五种不同配置的CPU单元：CPU 221，CPU 222，CPU 224和CPU 226和CPU226XM，除CPU 221之外，其它都可加扩展模块，是目前小型PLC的主品。本书将介绍CPU22X系列产品。

     对于每个型号，西门子厂家都提供有产品货号，根据产品货号可以购买到类型的PLC。

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