PLC控制技术及应用 航空电子工程系

第一模块 三相异步电动机的可逆运行控制 S7-200系列可编程序控制器 接触器控制的正、反转 接触器控制与按钮双重连锁控制正、反转 第一模块 三相异步电动机的可逆运行控制 S7-200系列可编程序控制器 接触器控制的正、反转 接触器控制与按钮双重连锁控制正、反转 利用行程开关自动往返循环控制

单元一 S7-200系列可编程序控制器 S7-200PLC的系统配置 S7-200PLC主机简介 S7-200 PLC的接口模块

1.1 S7-200PLC的系统配置

（1）基本单元 (S7-200 CPU模块) 基本单元（S7-200CPU模块）也称为主机，它包括一个中央处理单元（CPU）、电源、数字量输入输出单元。基本单元可以构成一个独立的控制系统。

组成： CPU模块的顶部端子盖内 ：电源及输出端子 底部端子盖内 ：输入端子及传感器电源 中部右侧前盖内 ：CPU工作方式开关（RUN/STOP）、模拟调节电位器和扩展I/O接口 左侧 ：状态指示灯LED、存储卡、及通讯 口

状态指示灯 ——显示CPU的工作方式、本机 I/O的状态、系统错误状态。存储卡（EEPOM卡）可以存储CPU程序。 RS-485的串行通讯端口 ——PLC主机实现人一机对话、机—机对话的通道。实现PLC与上位计算机的连接，实现PLC与PLC、编程器、彩色图形显示器、打印机等外部设备的连接。 扩展接口 ——PLC主机与输入、输出扩展模块的接口，作扩展系统之用。主机与扩展模块之间由导轨固定，并用扩展电缆连接。

（2） 个人计算机（PC）或编程器 个人计算机（PC）或编程器需装上STEP7-Micro/WIN32编程软件后，才可供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视等。 要求个人计算机CPU为80586或更高的处理器，16M内存（最低要求为：CPU80486，8M内存）

（3）STEP7-Micro/WIN32编程软件 STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是创建、编辑、调试用户程序、组态系统等。 编程软件的使用环境：支持Windows的应用软件。

4．通讯电缆 通讯电缆是PLC用来与个人计算机（PC）实现通讯的。可以用PC/PPI电缆（RS232—RS485），也可用一个通讯处理器（CP）和多点接口（MP1）电缆，或者用一块MPI卡及随MP1卡提供的一根通讯电缆。

5．人机界面 人机界面主要指专用操作员界面，例如操作员面板、触摸屏、文本显示器等，这些设备可以使用户通过友好的操作界面轻松地完成各种调整和控制的任务。 基本功能 操作员面板和触摸屏 ：过程状态和过程控 制的可视化。可以用Protool软件组态它们的显 示与控制功能 文本显示器：文本显示和实施操作。 还可以扩展PLC的输入、输出端子数

1.2 S7-200PLC主机简介 S7-200 CPU22X系列产品： CPU221模块、CPU222模块、CPU224模块、CPU226模块、CUP226XM模块。 CPU226模块I/O总点数为40点（24/ 16 点），可带7个扩展模块； 用户程序存储器容量为6.6K字 内置高速计数器，具有PID控制的功能； 有2个高速脉冲输出端和2个RS-485通讯口； 具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由口协议的通讯能力。

CPU226AC/DC/继电器模块输入、输出单元的接线图

1.3 S7-200 PLC的接口模块 一、数字量模块 S7-200 PLC的接口模块有数字模块、模拟模块、智能模块等。 1.数字量输入模块 分为直流输入模块和交流输入模块 每一个输入点可接收一个来自用户设备的离散信号（ON/OFF）。 输入设备：按钮、限位开关、选择开关、 继电器触点等。

a.直流输入模块 外部接线图： 直流输入模块（EM221 8×24VDC）有8个数字量输入端子。接线图中，8个数字量输入点分成2组。1M、2M分别是2组输入点内部电路的公共端，每组需用户提供一个24VDC电源。

b．交流输入模块 外部接线图： 有8个分隔式数字量输入端子，每个输入点都占用二个接线端子。 它们各自使用1个独立的交流电源（由用户提供）。这些交流电源可以不同相。（交流I/O都是分隔式的）

2.数字量输出模块 分为直流输出模块、交流输出模块、交直流输出模块三种（晶体管、晶闸管、继电器输出方式）。 数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散型（ON/OFF）负载。典型的负载包括：继电器线圈，接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等。 每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，输出电路把CPU运算处理的结果转换成能够驱动现场执行机构的各种大功率的开关信号。PLC的输出端子是PLC向外部负载发出控制命令的窗口。

a. 直流输出模块 外部接线图： 直流输出模块（EM222 8×24VDC），有8个数字量输出点，接线图中8个数字量输出点分成2组。1L+、2L+分别是两组输出点内部电路的公共端，每组需用户提供一个DC24V的电流。

b．交流输出模块 外部接线图： 交流输出模块（EM222 8×120V/230VAC），有8个分隔式数字量输出点，接线图中每个输出点占用二个接线端子，且它们各自都由用户提供一个独立的交流电源，这些交流电源可以不同相。

c. 交、直流输出模块（ 继电器输出方式） 外部接线图： 交直流输出模块（EM222 8×继电器）有8个输出点，分成2组，1L、2L是每组输出 点的公共端。每组需用户提供一个外部电源（可以是直流或交流电源）。

组合模块或输入输出模块 ：在一块模块上既有数字量输入点又有数字量输出点 。 特点：使系统配置更加灵活 3 .数字量输入输出模块 组合模块或输入输出模块 ：在一块模块上既有数字量输入点又有数字量输出点 。 特点：使系统配置更加灵活 数字量输入输出模块的输入电路及输出电路的类型与上述介绍的相同。在同一块模块上，输入、输出电路类型的组合有多种多样，用户可根据控制需求选用。

二、模拟量模块（A/D） 模拟量模块有模拟量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入输出模块。 作用：PLC只能接收数字量信号，模拟量信号是一种连续变化的物理量。为实现模拟量控制，必须先对模拟量进行模/数（A/D）转换，将模拟信号转换成PLC所能接受的数字信号。模拟量输入模块的功能就是实现模/数（A/D）转换。

组成 由滤波、模数转换A/D，光电耦合等部分组成 。 光电耦合器起防止电磁干扰的作用 。 对多通道的模拟量输入单元，通常设置多路转换开关进行通道的切换，且在输出端设置信号寄存器。

模拟量输出模块由光电耦合器、数模转换器D/A和信号驱动等环节组成。

3. 模拟量输入输出模块（EM235） EM235具有4个模拟量输入通道、1个模拟量输出通道 。 电压输入范围有所不同，单极性为0~10V、0~5V、0~1V、0~500mv、0~100mv、0~50mv。双极性为±10V、±5V、±2.5V、±1V、±500mV、±250mv、±100mv、±50mv、±25mv。 该模块需要直流24V供电。可由CPU模块的传感器电源24VDC/400mA供电。也可由用户提供外部电源。

第二模块 接触器控制的正、反转 要求： 以I0.1为正转启动按钮，I0.2为反转启动按钮，I0.0为停止按钮，Q0.0为控制电机正转运行的继电器，Q0.1为控制电机反转运行的继电器，试设计梯形图实现三相异步电动机可逆运行。