西門(mén)子6ES7468-1BB50-0AA0

    (1)  I/O擴(kuò)展結(jié)構(gòu)
    PLC的硬件結(jié)構(gòu)因其系統(tǒng)規(guī)模和特點(diǎn)不同可有多種結(jié)構(gòu)形式。有整體形非總線(xiàn)結(jié)構(gòu)和總線(xiàn)形組件結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)。中大型系統(tǒng)一般均采用組件結(jié)構(gòu)，而微型以及部分小型PLC則趨向于整體形非總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。
    ①  整體形非總線(xiàn)結(jié)構(gòu)  80年代，PLC的結(jié)構(gòu)多為組件式，由CPU、I/O及備用模塊等組合而成?，F(xiàn)在的小型、微型PLC結(jié)構(gòu)則趨向于將CPU、存儲(chǔ)器與I/O做成一體形結(jié)構(gòu)，整體做成平板薄形，以追求低價(jià)格和便于安裝。這種結(jié)構(gòu)的PLC往往采用非總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，追求低價(jià)格和小型化，其安裝方法也與過(guò)去不同，大多安裝到配電盤(pán)或機(jī)械之中，有的不用外殼，作成插件，以降低售價(jià)。
    ②  總線(xiàn)形結(jié)構(gòu)　大，中型以及一部分小型PLC通常采用總線(xiàn)形方式，可視用戶(hù)要求進(jìn)行組合以滿(mǎn)足不同要求，如圖1、圖2所示這種總線(xiàn)結(jié)構(gòu)有多種形式，有采用微機(jī)總線(xiàn)，例如VME總線(xiàn)，PC總線(xiàn)，或開(kāi)發(fā)商的總線(xiàn)，例如Siemens公司的S5總線(xiàn)等，PLC的I/O總線(xiàn)擴(kuò)展可以有多種結(jié)構(gòu)方式

   (2)　常用I/O接口及典型技術(shù)參數(shù)
    通常的PLC I/O接口分模擬量I/O和開(kāi)關(guān)量（包括數(shù)字量）I/O兩大類(lèi)，每一類(lèi)又區(qū)分為輸入接口和輸出接口。對(duì)于大、中、小型PLC，其I/O接口往往采用組件（即模板）式進(jìn)行組合。典型模板有：
    ①  直流開(kāi)關(guān)量輸入模板　這是比較常用的輸入模板，模板的規(guī)格是每一塊模板帶16點(diǎn)或32點(diǎn)輸入。輸入器件的形式可以是接近開(kāi)關(guān)、按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、繼電器觸點(diǎn)等。輸入電源由PLC內(nèi)部或外部提供，典型值為24VDC。
    ②  直流開(kāi)關(guān)量輸出模板　直流輸出接口模板也是經(jīng)常使用的，它由大功率晶體管作為輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)，與PLC之間有光電隔離，可以帶的負(fù)載有電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器、繼電器線(xiàn)圈、電磁閥線(xiàn)圈、指示燈等。
    ③  交流開(kāi)關(guān)量輸入模板　交流輸入模板與直流輸入模板一樣，板上有8路或16路輸入，用戶(hù)提供輸入器件的形式可以是按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、繼電器觸點(diǎn)等。每個(gè)這樣的電路，使用獨(dú)立的交流電源，電源由外部提供，典型值為120V或230VAC。
    ④  交流輸出模板　交流輸出模板可以直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)交流接觸器線(xiàn)圈、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器、交流氣動(dòng)閥或液壓閥等。
    ⑤  繼電器輸出模板　在開(kāi)關(guān)量I/O中有一種的輸出模板就是繼電器輸出模板，其輸出的形式是繼電器的觸點(diǎn)，既可用來(lái)帶動(dòng)直流負(fù)載（直流中間繼電器線(xiàn)圈、直流電磁閥等）又可帶動(dòng)交流負(fù)載（交流接觸器線(xiàn)圈、交流氣動(dòng)閥等），而且輸入與輸出之間是電隔離的，負(fù)載電壓的類(lèi)型可以廣泛變化（DC24V，AC120V，AC230V）。由于有這些靈活性，因此應(yīng)用十分廣泛。Siemens公司S7-300的6ES7 322-1HF20-0AA0繼電器輸出模板的技術(shù)指標(biāo)如下所示。
    輸出點(diǎn)數(shù)：8個(gè)繼電器觸點(diǎn)輸出；
    光電隔離：與背板總線(xiàn)之間采用光電隔離；
    觸點(diǎn)允許連續(xù)電流：5A；
    繼電器類(lèi)型：SIEMENS  V23127-D0006-A402；
    觸點(diǎn)通斷能力：
    電阻負(fù)載 交流250V大5A，
    電感負(fù)載 大5A；
    允許操作次數(shù):交流230V 5A，0.1×106次；交流24V 5A， 0.1×106次；
    開(kāi)關(guān)頻率：大10Hz；
    允許環(huán)境溫度：水平安裝0~60℃，垂直安裝0~40℃；
    電纜長(zhǎng)度：大600m（1 980ft）非屏蔽電纜，大1 000m（3 300ft）屏蔽電纜；
    對(duì)繼電器的供電電壓：正常值DC24V，允許范圍20~30V；
    電流消耗：從背板總線(xiàn)供電，典型45mA；從＋24V供電，典型145mA；
    模板消耗功率：2.46 W。
    ⑥  模擬量輸入模板　模擬量輸入模板的功能是將來(lái)自過(guò)程的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC的CPU能夠處理的數(shù)字量信號(hào)。由于過(guò)程的模擬量類(lèi)型很多，例如溫度、壓力、流量、電動(dòng)機(jī)的電流等，所以相適應(yīng)的模擬量輸入模板的類(lèi)型也很多。常用的有±50mV，±1V，±10V，0~5V，±20mA，4~20mA，熱電耦和Pt100（鉑電阻輸入）。Siemens公司S7-300的6ES7 331-7KF02-0AB0模擬量輸入模板的技術(shù)指標(biāo)如下所示。
    輸入點(diǎn)數(shù)：8點(diǎn)，用于電阻測(cè)量時(shí)為4點(diǎn)；
    中斷：超限中斷可以設(shè)置，診斷中斷可設(shè)置通道 0 和 2；
    輸入阻抗：溫度測(cè)量或mv 輸入/10MΩ，電壓輸入/100KΩ電流輸入/25Ω；
    傳感器連接方法：雙絞線(xiàn)連接；
    輸入信號(hào)的數(shù)字分辨率：?jiǎn)螛O性 9/12/12/14，雙極性9+S/12+S/12+S/14+S，S為符號(hào)位；
    測(cè)量原理：積分；
    轉(zhuǎn)換原理：電壓－時(shí)間轉(zhuǎn)換（雙積分）；
    積分時(shí)間：與分辨率有關(guān)，分別為2.5/16.67/20/100 ms；
    允許輸入電壓：大20V；
    故障指示：紅色 LED 指示錯(cuò)誤，可以讀出診斷信息；
    基本誤差范圍：±0.6%（0~60℃溫度范圍內(nèi)）；
    屏蔽電纜長(zhǎng)度：大200m（656ft），80mv輸入時(shí)為 50 m；
    消耗電流：背板總線(xiàn)供電，60 mA，從＋24V供電，典型200mA。
    ⑦　模擬量輸出模板　模擬量輸出模板是將來(lái)自PLC  CPU的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)，用來(lái)控制“過(guò)程”。與模擬量輸入模板一樣，輸出模板也有多種型號(hào)，常見(jiàn)的有DC±10V，±20mA，4~20mA，1~5V等輸出模板。Siemens公司S7-300的6ES7 332-7ND00-0AB0模擬量輸出模板具體的技術(shù)指標(biāo)如下所示。
    輸出點(diǎn)數(shù)：4點(diǎn)；
    負(fù)載阻抗：電壓輸出，小為1 KΩ；電流輸出，（大）500Ω；
    負(fù)載接線(xiàn)：4線(xiàn)連接；
    輸出信號(hào)數(shù)字分辨率：11 位 + 符號(hào)位（在±10V，±20mA，4~20mA，1~5V 時(shí)）；12 位（在0~10V，0~20mA 時(shí)）；
    轉(zhuǎn)換時(shí)間：每個(gè)通道0.8 ms；
    允許過(guò)載能力：近似25%；
    短路保護(hù)：有；
    短路電流：近似25 mA；
    隔離測(cè)試條件：500 V DC；
    基本誤差：電壓輸出±0.2%，電流輸出±0.3%;
    供電電壓：正常值＋24V，允許范圍20~30V;
    電流消耗：背板總線(xiàn)，供電60 mA；從＋24V供電，典型240 mA。
    (3)　電源，機(jī)架及擴(kuò)展箱
    PLC系統(tǒng)均包含有供系統(tǒng)使用的電源。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，有的電源自成一個(gè)單元，通過(guò)接插件與總線(xiàn)單元相連，提供系統(tǒng)使用。例如，Siemens公司S7-300的PS 307單元或S7-400的PS407單元。這兩種單元由外部230V或AC120V供電，生成DC24V穩(wěn)壓輸出，供CPU和I/O模板使用，PS 307大有10A輸出能力，PS 407大有20A輸出能力，CPU單元內(nèi)部能將DC24V轉(zhuǎn)換成DC9V供電路使用。PS 307和PS 407單元的負(fù)載能力較強(qiáng)，除了可供CPU使用外，還可以提供I/O模板（例如，24V直流輸入模板，繼電器輸出模板等）使用。

 西門(mén)子6ES7468-1BB50-0AA0

理論上如果電容存儲(chǔ)的能量多，可以用來(lái)釋放出來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，避免能量浪費(fèi)，但是電容的容量有限，而電容的耐壓也是有限的，當(dāng)母線(xiàn)電容的電壓高到一定程度，就可能會(huì)損壞電容了，有些還可能損壞IGBT，所以需要及時(shí)通過(guò)制動(dòng)電阻來(lái)釋放電，這種釋放，是白白浪費(fèi)掉的，是一種沒(méi)有辦法的做法。母線(xiàn)電容是個(gè)緩沖區(qū)，容納能量有限三相交流電全部整流后，接入電容，滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)候，母線(xiàn)正常的電壓大約是倍，*=伏，這個(gè)電壓當(dāng)然會(huì)實(shí)時(shí)波動(dòng)的，但是低不能低于伏，否則會(huì)欠壓報(bào)警保護(hù)。

　　PLC內(nèi)部集成了CPU，存儲(chǔ)器，I/O電路，通訊電路，開(kāi)關(guān)電源等，是各部分協(xié)調(diào)工作，因此，單就PLC硬體上的維修，具有一定的學(xué)問(wèn)。PLC型號(hào)眾多，但內(nèi)部大同小異，原理基本一樣。今天我就以西門(mén)子S7-200PLC為例，談?wù)凱LC硬件維修的一些思路和方法，不但對(duì)工控初級(jí)維修有指導(dǎo)性的幫助,此文也對(duì)PLC初學(xué)者更好的理解PLC這門(mén)理論，有積極的幫助。

　　CPU板為PLC中的核心部件，也是維修當(dāng)中棘手的地方，CPU板出問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致PLC故障燈常亮，PLC不運(yùn)行，現(xiàn)就CPU板各元件說(shuō)明如下：1：CPU元件：即中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。

　　變頻器一開(kāi)，儀表信號(hào)亂跳。變頻器干擾問(wèn)題四大解決方案對(duì)變頻器產(chǎn)生的諧波進(jìn)行抑制處理，可選的濾波產(chǎn)品有變頻器輸入濾波器變頻器輸出濾波器變頻器輸入電抗器變頻器輸出電抗器等。在輸入電路內(nèi)串入電抗器是抑制較低諧波電流的有效方法。變頻器一開(kāi)，儀表信號(hào)亂跳。變頻器干擾問(wèn)題四大解決方案此外，為防止變頻器干擾信號(hào)和控制回路，需要給控制器儀表和工控機(jī)采用單獨(dú)的隔離電源進(jìn)行供電。其實(shí)在現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單方法是將儀表遠(yuǎn)離變頻器。

驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大對(duì)起動(dòng)有利，以設(shè)置為～%較妥。制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值越小，其制動(dòng)力越大，適合急加減速的場(chǎng)合，如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定數(shù)值設(shè)置過(guò)大會(huì)出現(xiàn)過(guò)壓報(bào)警現(xiàn)象。

　實(shí)現(xiàn)指令解釋?zhuān)瑘?bào)警處理等，和PC機(jī)的BIOS差不多，系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞很大程度上決定了PLC的性能。如果里面的數(shù)據(jù)丟失，或芯片損壞會(huì)引起不開(kāi)機(jī)，報(bào)警現(xiàn)象。在平時(shí)的維修當(dāng)中，ROM故障所占的比例也是很大的。

　　可以用編程器重刷固件程序（事先有備份），來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題。（2）用戶(hù)存儲(chǔ)器用戶(hù)存儲(chǔ)器包括用戶(hù)程序存儲(chǔ)器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。用戶(hù)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放用戶(hù)針對(duì)具體控制任務(wù)采用PLC編程語(yǔ)言編寫(xiě)的各種用戶(hù)程序。

　　理論上如果電容存儲(chǔ)的能量多，可以用來(lái)釋放出來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，避免能量浪費(fèi)，但是電容的容量有限，而電容的耐壓也是有限的，當(dāng)母線(xiàn)電容的電壓高到一定程度，就可能會(huì)損壞電容了，有些還可能損壞IGBT，所以需要及時(shí)通過(guò)制動(dòng)電阻來(lái)釋放電，這種釋放，是白白浪費(fèi)掉的，是一種沒(méi)有辦法的做法。母線(xiàn)電容是個(gè)緩沖區(qū)，容納能量有限三相交流電全部整流后，接入電容，滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)候，母線(xiàn)正常的電壓大約是倍，*=伏，這個(gè)電壓當(dāng)然會(huì)實(shí)時(shí)波動(dòng)的，但是低不能低于伏，否則會(huì)欠壓報(bào)警保護(hù)。

　　用戶(hù)程序存儲(chǔ)器根據(jù)所選用的存儲(chǔ)器單元類(lèi)型的不同（可以是RAM、EPROM或EEPROM存儲(chǔ)器），其內(nèi)容可以由用戶(hù)修改或增刪。用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以用來(lái)存放（記憶）用戶(hù)程序中所使用器件的ON/OFF狀態(tài)和數(shù)據(jù)等。
　　用戶(hù)存儲(chǔ)器的大小關(guān)系到用戶(hù)程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指標(biāo)之一。為了便于讀出、檢查和修改，用戶(hù)程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，即隨機(jī)存儲(chǔ)器。