- 零基礎學西門子PLC編程:入門、提高、應用、實例
- 韓雪濤主編 吳瑛 韓廣興副主編
- 2580字
- 2022-01-21 14:43:09
2.2 西門子PLC擴展模塊
在西門子PLC中,CPU主機通常可與具有其他特定功能的模塊配合構成完成的硬件控制系統,常見的擴展模塊包括電源模塊(PS)、信號擴展模塊(SM)、通信模塊(CP)、功能模塊(FM)和接口模塊(IM)等。
2.2.1 電源模塊(PS)
電源模塊是指由外部為PLC供電的功能單元。不同類型的CPU主機所需的供電電壓不同,電源模塊的規格也有所不同。
(1)西門子S7-200 SMART系列PLC的電源模塊
西門子S7-200 SMART系列PLC的CPU有一個內部電源,用于為CPU、擴展模塊、信號板提供電源和滿足其他24V DC用戶電源需求。

表2-5、表2-6為西門子S7-200 SMART系列PLC內部電源模塊的規格參數。
表2-5 西門子S7-200 SMART系列PLC內部電源模塊的規格參數



表2-6 西門子S7-200 SMART系列PLC傳感器電源模塊的規格參數

(2)西門子S7-200系列PLC的電源模塊
西門子S7-200系列PLC作為一體化緊湊型PLC,其電源模塊集成在PLC主機內部,與CPU模塊封裝在一起,并通過連接總線為CPU模塊、擴展模塊提供5V的直流電源,如圖2-6所示。

圖2-6 西門子S7-200系列PLC內部的電源模塊

西門子PLC產品介紹
西門子S7-200系列PLC內部的電源模塊,在容量允許時,還可通過I/O接口提供給外部24V的直流電壓,供本機輸入點和擴展模塊繼電器線圈使用。
根據信號不同一般有DC24V和AC220V兩種規格,相關參數信息如表2-7所列。
表2-7 西門子S7-200系列PLC內部電源模塊的規格參數


(3)西門子S7-300/400系列PLC的電源模塊
西門子S7-300/400系列PLC均屬于模塊式結構,其電源供電部分均屬于獨立的模塊單元。不同型號的PLC所采用的電源模塊不相同,西門子S7-300系列PLC采用的電源模塊主要有PS305和PS307兩種,西門子S7-400系列PLC采用的電源模塊主要有PS405和PS407兩種,如圖2-7所示。

圖2-7 西門子S7-300/400系列PLC的電源模塊
西門子S7-300/400系列PLC中,不同型號的電源模塊具有不同的規格參數和應用場合,如表2-8所列。
表2-8 西門子S7-300/400系列PLC內部電源模塊的規格參數

2.2.2 數字量擴展模塊(DI/DO)
各類型的西門子PLC在實際應用中,為了實現更強的控制功能,可以采用擴展I/O點的方法擴展其系統配置和控制規模,其中各種擴展用的I/O模塊統稱為信號擴展模塊(SM)。不同類型的PLC所采用的信號擴展模塊不同,但基本都包含了數字量擴展模塊和模擬量擴展模塊兩種。
西門子PLC除本機集成的數字量I/O端子外,可連接數字量擴展模塊(DI/DO)用以擴展更多的數字量I/O端子。數字量擴展模塊包括數字量輸入模塊和數字量輸出模塊。
其中,數字量輸入模塊的作用是將現場過程送來的數字高電平信號轉換成PLC內部可識別的信號電平。通常情況下數字量輸入模塊可用于連接工業現場的機械觸點或電子式數字傳感器。
圖2-8為西門子S7系列PLC中常見數字量輸入模塊。

圖2-8 西門子S7系列PLC中常見數字量輸入模塊

EM DE08數字量輸入模塊的參數及接線
數字量輸出模塊的作用是將PLC內部信號電平轉換成過程所要求的外部信號電平。通常情況下可用于直接驅動電磁閥、接觸器、指示燈、變頻器等外部設備和功能部件。
圖2-9為西門子S7系列PLC中常見數字量輸出模塊。

圖2-9 西門子S7系列PLC中常見數字量輸出模塊

EM DT08和EM DR08數字量輸出模塊的參數及接線

圖2-10為PLC的數字量輸入模塊、數字量輸出模塊工作過程示意圖。

圖2-10 PLC的數字量輸入模塊、數字量輸出模塊工作過程示意圖
西門子S7各系列可匹配使用的數字量輸入、輸出模塊類別及其相關參數、特性不同,具體根據模塊的規格參數而定。
表2-9為西門子S7系列PLC常見數字量擴展模塊的相關參數。
表2-9 西門子S7系列PLC常見數字量擴展模塊的相關參數


2.2.3 模擬量擴展模塊(AI/AO)
在PLC的數字系統中,不能輸入和處理連續的模擬量信號,但在很多自動控制系統所控制的量為模擬量,因此為使PLC的數字系統可以處理更多的模擬量,除本機集成的模擬量I/O端子外,可連接模擬量擴展模塊(AI/AO)用以擴展更多的模擬量I/O端子。模擬量擴展模塊包括模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊兩種。
其中,模擬量輸入模塊用于將現場各種模擬量測量傳感器輸出的直流電壓或電流信號轉換為PLC內部處理用的數字信號(核心為A-D轉換)。電壓和電流傳感器、熱電偶、電阻或電阻式溫度計均可作為傳感器與之連接。
圖2-11為西門子S7系列PLC中常見模擬量輸入模塊實物外形。
模擬量輸出模塊的作用是將PLC內部的數字信號轉換為系統所需要的模擬量信號,用于控制模擬量執行器件(核心為D-A轉換),如圖2-12所示。
西門子S7各系列可匹配使用的模擬量輸入、輸出模塊類別及其相關參數、特性不同,見表2-10所列。

圖2-11 西門子S7系列PLC中常見模擬量輸入模塊

EM AQ02和EM AQ04模擬量輸出模塊的參數及接線

圖2-12 西門子S7系列PLC中常見模擬量輸出模塊

EM AE04和EM AE08模擬量輸入模塊的參數及接線
表2-10 西門子S7系列PLC常見模擬量擴展模塊的相關參數



2.2.4 通信模塊(CP)
西門子PLC有很強的通信功能,除其CPU模塊本身集成的通信接口外,還擴展連接通信模塊,用以實現PLC與PLC、計算機、其他功能設備之間的通信。
不同型號的PLC可擴展不同類型或型號的通信模塊,用以實現強大的通信功能,如圖2-13所示。
通信模塊型號不同,相應的規格參數及應用特點也不同。實際使用和連接時需要詳細了解西門子各系列PLC可擴展的通信模塊相關參數,如表2-11所列。
表2-11 西門子各系列PLC可擴展的通信模塊相關參數


圖2-13 西門子S7系列PLC中常見通信模塊
2.2.5 功能模塊(FM)
功能模塊(FM)主要用于要求較高的特殊控制任務,西門子PLC中常用的功能模塊主要有計數器模塊、進給驅動位置控制模塊、步進電動機定位模塊、伺服電動機定位模塊、定位和連續路徑控制模塊、閉環控制模塊、稱重模塊、位置輸入模塊和超聲波位置解碼器等。
圖2-14為西門子S7系列PLC中常見的功能模塊。
2.2.6 接口模塊(IM)
接口模塊(IM)用于組成多機架系統時連接主機架(CR)和擴展機架(ER),多應用于西門子S7-300/400系列PLC系統中。
圖2-15為西門子S7系列PLC中常見的接口模塊。
不同型號的接口模塊,其規格參數及應用特點也不同,在選用接口模塊時需要詳細了解相應接口模塊的特點及應用場合,如表2-12所列。
2.2.7 其他擴展模塊
西門子PLC系統中,除上述的基本組成模塊和擴展模塊外,還有一些其他功能的擴展模塊,該類模塊一般作為一系列PLC專用的擴展模塊。

圖2-14 西門子S7系列PLC中常見的功能模塊

圖2-15 西門子S7系列PLC中常見的接口模塊

EM AT04熱電偶塊的參數及接線
例如,熱電偶或熱電阻擴展模塊(EM231),該模塊是專門與S7-200(CPU224、CPU224XP、CPU226、CPU226XM)PLC匹配使用的。它是一種特殊的模擬量擴展模塊,可以直接連接熱電偶(TC)或熱電阻(RTD)以測量溫度,該溫度值可通過模擬量通道直接被用戶程序訪問。
表2-12 西門子S7-300/400系列常用的接口模塊的特點及應用

另外較常見還有電子凸輪控制器FM352、高速布爾處理器FM352-5、超聲波位置解碼器模塊FM338等,如圖2-16所示。

圖2-16 西門子S7系列PLC中一些其他常用擴展模塊
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