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輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。 PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進行控制的依據(jù)；同時PLC又通過輸出接口將處理結果送給被控制對象，以實現(xiàn)控制目的。
 
由于外部輸入設備和輸出設備所需的信號電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信息只能是標準電平，所以I/O接口要實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。I/O接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗*力。另外，I/O接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護。
 
PLC提供了多種操作電平和驅(qū)動能力的I/O接口，有各種各樣功能的I/O接口供用戶選用。I/O接口的主要類型有：數(shù)字量(開關量)輸入、數(shù)字量(開關量)輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。
 
常用的開關量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交/直流輸入接口。
 
常用的開關量輸出接口按輸出開關器件不同有三種類型：是繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出。繼電器輸出接口可驅(qū)動交流或直流負載，但其響應時間長，動作頻率低；而晶體管輸出和雙向晶閘管輸出接口的響應速度快，動作頻率高，但前者只能用于驅(qū)動直流負載，后者只能用于交流負載。
 
PLC的I/O接口所能接受的輸入信號個數(shù)和輸出信號個數(shù)稱為PLC輸入/ 輸出(I/O)點數(shù)。I/O點數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一。當系統(tǒng)的I/O點數(shù)不夠時，可通過PLC的I/O擴展接口對系統(tǒng)進行擴展。
 
4、通信接口
 
PLC配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。PLC通過這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機、其它PLC、計算機等設備實現(xiàn)通信。PLC與打印機連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打?。慌c監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它PLC連接，可組成多機系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡，實現(xiàn)更大規(guī)?？刂啤?與計算機連接，可組成多級分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結合。
 
遠程I/O系統(tǒng)也必須配備相應的通信接口模塊。
 
5、智能接口模塊
 
智能接口模塊是一獨立的計算機系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口。它作為PLC系統(tǒng)的一個模塊，通過總線與PLC相連，進行數(shù)據(jù)交換，并在PLC的協(xié)調(diào)管理下獨立地進行工作。
 
PLC的智能接口模塊種類很多，如：高速計數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等。
 
6、編程裝置
 
編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進行人機對話。它是開發(fā)、應用、維護PLC*的工具。編程裝置可以是編程器，也可以是配有編程軟件包的通用計算機系統(tǒng)。編程器是由PLC廠家生產(chǎn)，該廠家生產(chǎn)的某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲器接插口等部件組成。編程器有簡易編程器和智能編程器兩類。
 
簡易型編程器只能聯(lián)機編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡易編程器體積小、價格便宜，它可以直接插在PLC的編程插座上，或者用電纜與PLC相連，以方便編程和調(diào)試。有些簡易編程器帶有存儲盒，可用來儲存用戶程序，如三菱的FX-20P-E簡易編程器。
 
智能編程器又稱圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺便攜式計算機，如三菱的GP-80FX-E智能型編程器。它既可聯(lián)機編程，又可脫機編程?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價格較高，操作也比較復雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤驅(qū)動器，提供錄音機接口和打印機接口。
 
編程器只能對廠家的幾種PLC進行編程，使用范圍有限，價格較高。同時，由于PLC產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，所以編程器的生命周期也十分有限。因此，現(xiàn)在的趨勢是使用以個人計算機為基礎的編程裝置，用戶只要購買PLC廠家提供的編程軟件和相應的硬件接口裝置。這樣，用戶只用較少的投資即可得到高性能的PLC程序開發(fā)系統(tǒng)。
 
基于個人計算機的程序開發(fā)系統(tǒng)功能強大。它既可以編制、修改PLC的梯形圖程序，又可以監(jiān)視系統(tǒng)運行、打印文件、系統(tǒng)仿真等。配上相應的軟件還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能。
 
7、電源
 
PLC配有開關電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗*力強。對電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值±15% 的范圍內(nèi)波動。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電。
 
8、其它外部設備
 
除了以上所述的部件和設備外，PLC還有許多外部設備，如EPROM寫入器、外存儲器、人/機接口裝置等。
 
EPROM寫入器是用來將用戶程序固化到EPROM存儲器中的一種PLC外部設備。為了使調(diào)試好用戶程序不易丟失，經(jīng)常用EPROM寫入器將PLC內(nèi)RAM保存到EPROM中。
 
PLC內(nèi)部的半導體存儲器稱為內(nèi)存儲器。有時可用外部的磁帶、磁盤和用半導體存儲器作成的存儲盒等來存儲PLC的用戶程序，這些存儲器件稱為外存儲器。外存儲器一般是通過編程器或其它智能模塊提供的接口，實現(xiàn)與內(nèi)存儲器之間相互傳送用戶程序。
 
人/機接口裝置是用來實現(xiàn)操作人員與PLC控制系統(tǒng)的對話。較簡單、較普遍的人/機接口裝置由安裝在控制臺上的按鈕、轉(zhuǎn)換開關、撥碼開關、指示燈、LED顯示器、聲光報警器等器件構成。對于PLC系統(tǒng)，還可采用半智能型CRT人/機接口裝置和智能型終端人/機接口裝置。半智能型CRT人/機接口裝置可*安裝在控制臺上，通過通信接口接收來自PLC的信息并在CRT上顯示出來；而智能型終端人/機接口裝置有自己的微處理器和存儲器，能夠與操作人員快速交換信息，并通過通信接口與PLC相連，也可作為獨立的節(jié)點接入PLC網(wǎng)絡。

S7-200如何通過自由口通信控制西門子變頻器的運

    1、西門子變頻器的通信協(xié)議是固定的。如A、A′格式。控制電機的啟停用A′格式，要改變變頻器的運行頻率，使用A格式。

    2、S7-200PLC根據(jù)西門子變頻器的通信協(xié)議，通過自由口發(fā)送數(shù)據(jù)到變頻器中，實現(xiàn)對西門子變頻器的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止及修改運行輸出頻率。

    二、西門子變頻器通信協(xié)議

    總和校驗計算：

    頻率值對應的ASCII碼:頻率數(shù)據(jù)內(nèi)容H0000～H2EE0變成十進制即為0～120Hz，小單位為0.01Hz。如現(xiàn)在要表示數(shù)據(jù)10Hz，即為1000（單位為0.01Hz），1000轉(zhuǎn)換成十六進制為H03E8，再轉(zhuǎn)換成ASCII碼為H30H33H45H38。

    總和校驗代碼

    總和校驗代碼是由被檢驗的ASCII碼數(shù)據(jù)的總和（二進制）的低一個字節(jié)（8位）表示的2個ASCII碼數(shù)字（十六進制）

    三、S7-200自由口通信

    1、通信端口控制字節(jié)

    2、發(fā)送指令XMT與接收指令RCV

    說明：

    （1）發(fā)送與接收指令可以方便地發(fā)送或接收多255個字節(jié)的數(shù)據(jù)。

    （2）PORT發(fā)送或接收的端口。

    （3）TBL發(fā)送或接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，*個數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的字節(jié)數(shù)。

    (4)發(fā)送完成時可以調(diào)用中斷,接收完成時也可調(diào)用中斷.

    四、項目實現(xiàn)

    用S7-200PLC自由口通信方式控制西門子變頻器，拖動電機正轉(zhuǎn)啟動與停止，并能改變變頻器的運行頻率。設變頻器站號為1.

    正轉(zhuǎn)啟動的代碼是:H05H30H31H46H41H31H30H32H38H31

    停止的代碼是:H05H30H31H46H41H31H30H30H37H46

    把變頻器運行輸出頻率改為20Hz的代碼是:H05H30H31H45H44H31H30H30H31H04H42H35

    1、設置變頻器參數(shù)

    2、編寫PLC自由口通信控制程序

    總結:

    1、作自由口通信時，一定要先研究要通訊設備的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。

    2、作自由口通信時，如果要求PLC既發(fā)送數(shù)據(jù)，又接收數(shù)據(jù)。則一定要使通訊的雙方設備進行發(fā)送與接收的協(xié)調(diào)。因為對于RS485通信，發(fā)送時不能接收，接收時不能發(fā)送。這樣就要用定時中斷和通信中斷機制進行協(xié)調(diào)。

    3、特殊存儲器（端口0）

    SMB86接收信息狀態(tài)字節(jié)

    SMB87接收信息控制字節(jié)

    SMB88信息字符的開始

    SMB89描述信息字符的結束

    SMB90空閑線時間段按毫秒設定高有效字節(jié)。

    SMB91空閑線時間段按毫秒設定低有效字節(jié)。

    SMB92中間字符/信息計時器溢出值按毫秒設定。如果超出這個時間段，則終止接收信息。高有效字節(jié)。

    SMB93高低有效字節(jié)。

    SMB94要接收的大字符數(shù)（1~255）。

三菱和西門子的PLC都有自己的*的優(yōu)點的，先講講三菱2AD模塊吧，2AD模塊是提供一個12位分辨率的模塊，大的數(shù)字量是4096.這個4096跟12位分辨率是怎么樣的一個關系2進制的12個1就是4096,當然這個大的數(shù)字量4096是可以2AD模塊上面的增益電位器調(diào)節(jié)的。

    我就拿一個PT100的200度的溫度傳感器為例子，這個傳感器0度對應的模擬量電流是4mA.200度對應的模擬量電流是20mA，*步就開始校準2AD的增益和偏置，所謂的增益和偏置實際上就是模擬量電流4mA和20mA所對應的數(shù)字量，我們拿一個電流發(fā)生器產(chǎn)生出一個20mA的電流，然后接到2AD的模擬量電流輸入端。PLC上電以后找到模擬量對應的數(shù)據(jù)寄存器看里面的當前值是多少，可能里面的數(shù)據(jù)是一個未知的數(shù)據(jù)這是因為2AD在出廠的時候是沒有調(diào)節(jié)到一個標準的，我們就調(diào)節(jié)增益電位器使數(shù)字量為4000，為什么要調(diào)到4000呢因為溫度傳感器的量程為200度他們剛好是一個20倍的關系。接下來就是偏置了，調(diào)節(jié)電流發(fā)生器輸出4mA的電流，就看數(shù)據(jù)寄存器里面的數(shù)字量是多少。如果數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)字量為0那我們就不用調(diào)節(jié)了。增益和偏置調(diào)節(jié)好以后就接上傳感器實際檢測，PLC里面的程序要用到除法指令，因為要把數(shù)據(jù)寄存器里面的數(shù)據(jù)除以20就是實際溫度，當然這是不夠的因為在很多自動化控制的場合要很精確的溫度，所以就要用到浮點數(shù)變換指令和浮點數(shù)除法指令，三菱的浮點數(shù)可以保留小數(shù)位后3位即0.000度。

    需要特別注意的是以上的是可以完成模擬量功能了，但我們看到的溫度變化是很快的，這是因為PLC每個掃描周期就執(zhí)行一次模擬量采集和模擬量運算這個時間是很快的一般就20ms就執(zhí)行一次，所以里面的數(shù)字變化是非?？?，在這種情況下我們就要求平均值，具體的方法就是用累加指令在把累加的數(shù)據(jù)在除以累加的次數(shù)就可以。一般累加次數(shù)在5到10次之間。

    西門子的模擬量跟三菱的是不一樣的他的分辨率比三菱要高，西門子EM231是提供一個16位分辨率的模塊大數(shù)字量是32000也就是一個字的容量。西門子的模擬量在使用方法上面也和三菱不一樣，因為西門子沒有增益和偏置調(diào)節(jié)電位器，所有對應的數(shù)字量是經(jīng)過公式計算出來的。雖然如此但西門子的程序模塊化，在程序設計上面要簡化得多直接在AIW數(shù)據(jù)寄存器里面就可以得到原始數(shù)據(jù)。

    我就一個200度的傳感器簡單說說，這個傳感器輸出的模擬電流是4到20mA，西門子的數(shù)字量是0到32000，如果按照三菱的算法則就會出錯，因為4mA不是對應數(shù)字量0而是6400，因為他們是1600倍的關系，4mA乘以1600=6400,所以我們得求出數(shù)字量6400和32000和溫度200的一個系數(shù)，具體公式是這樣的（32000-6400）除以200=128.這個128就是他們的系數(shù)，如果溫度傳感器是400度就除以400。

    后我們把AIW數(shù)據(jù)寄存器里面的數(shù)據(jù)除以128就是當前溫度了，需值得注意的是西門子的模擬量在中斷程序里面。

 
6EP1331-1SH02 單相220VAC輸入，輸出24VDC        1.3A
6EP1331-2BA00 單相220VAC輸入，輸出24VDC        2A
6EP1332-2BA00 單相220VAC輸入，輸出24VDC        3.8A
6EP1332-2BA10 單相120/220VAC輸入，輸出24VDC    2.5A
6EP1333-2AA00 單相220VAC輸入，輸出24VDC  5A  工業(yè)可并聯(lián)
6EP1333-2AA01 單相120/230VAC輸入，輸出24VDC  5A    工業(yè)可并聯(lián)
6EP1333-2BA00 單相120VAC/220VAC輸入，輸出24VDC 5A
6EP1333-2BA01 單相120VAC/220VAC輸入，輸出24VDC 5A
6EP1333-3BA00 單相120VAC/220to500VAC輸入，輸出24VDC 5A
6EP1334-2AA00 單相220VAC輸入，輸出24VDC        10A    工業(yè)可并聯(lián)
6EP1334-2AA01 單相120/220VAC輸入，輸出24VDC    10A    工業(yè)可并聯(lián)
6EP1334-2BA00 單相220VAC輸入，輸出24VDC        10A
6EP1334-2BA01 單相220VAC輸入，輸出24VDC        10A
6EP1334-3BA00 單相120/220VACto500VAC輸入，輸出24VDC        10A
6EP1336-2BA00 單相220VAC輸入，輸出24VDC        20A
6EP1336-3BA00 單相220VAC輸入，輸出24VDC        20A     工業(yè)可并聯(lián)
6EP1337-3BA00 單相120/230,40A
6EP1434-2BA00 三相380VAC輸入，輸出24VDC        10A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1436-2BA00 三相380VAC輸入，輸出24VDC        20A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1332-2BA20 三相380VAC輸入，輸出24VDC        20A      新型模塊式電源
6EP1332-2BA30 三相380VAC輸入，輸出24VDC        30A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1333-2AA02 三相380VAC輸入，輸出24VDC        40A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1333-2AA03 三相380VAC輸入，輸出24VDC        40A      工業(yè)可并聯(lián)
6EP1252-0AA00 單相230VAC輸入，輸出41.5V/1.3A
6EP1252-0AA01 單相230VAC輸入，輸出41.5V/2A
6EP1457-3BA00 三相380VAC輸入，輸出48VDC        20A      工業(yè)可并聯(lián)
SIYOUNG 電源
6EP0123-2AA00-0AA0 單相230VAC輸入，輸出24VDC        2.5A
6EP0123-2AA00-0AB0 單相230VAC輸入，輸出24VDC        4A
6EP0123-3AA00-0AB0 單相230VAC輸入，輸出24VDC        6A
6EP0123-4AA00-0AB0 單相230VAC輸入，輸出24VDC        12A

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