西門子PLC模塊S7-200EM222CN        西門子PLC模塊S7-200EM222CN

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西門子PLC數字量模塊S7-200EM222CN

PLCI/O模塊的選擇步驟與原則

一般I／O模塊的價格占PLC價格的一半以上。PLC的I／O模塊有開關量I／O模塊、模擬量I／O模塊及各種特殊功能模塊等。不同的I／O模塊，其電路及功能也不同，直接影響PLC的應用范圍和價格，應當根據實際需要加以選擇。

   （一）開關量I／O模塊的選擇

 1. 開關量輸入模塊的選擇

開關量輸入模塊是用來接收現場輸入設備的開關信號，將信號轉換為PLC內部接受的低電壓信號，并實現PLC內、外信號的電氣隔離。選擇時主要應考慮以下幾個方面：

1）輸入信號的類型及電壓等級

開關量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流／直流輸入三種類型。選擇時主要根據現場輸入信號和周圍環境因素等。直流輸入模塊的延遲時間較短，還可以直接與接近開關、光電開關等電子輸入設備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環境下使用。

開關量輸入模塊的輸入信號的電壓等級有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。選擇時主要根據現場輸入設備與輸入模塊之間的距離來考慮。一般5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于傳輸距離較近場合，如5Ｖ輸入模塊遠不得超過１０米。距離較遠的應選用輸入電壓等級較高的模塊。

2）輸入接線方式

開關量輸入模塊主要有匯點式和分組式兩種接線方式，如圖6-2所示。

圖6-2開關量輸入模塊的接線方式

a)匯點式輸入    b)分組式輸入

匯點式的開關量輸入模塊所有輸入點共用一個公共端（COM）；而分組式的開關量輸入模塊是將輸入點分成若干組，每一組（幾個輸入點）有一個公共端，各組之間是分隔的。分組式的開關量輸入模塊價格較匯點式的高，如果輸入信號之間不需要分隔，一般選用匯點式的。

3）注意同時接通的輸入點數量

對于選用高密度的輸入模塊(如32點、48點等)，應考慮該模塊同時接通的點數一般不要超過輸入點數的60％。

4）輸入門檻電平

為了提高系統的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強，傳輸距離也越遠，具體可參閱PLC說明書。

 2. 開關量輸出模塊的選擇

開關量輸出模塊是將PLC內部低電壓信號轉換成驅動外部輸出設備的開關信號，并實現PLC內外信號的電氣隔離。選擇時主要應考慮以下幾個方面：

1）輸出方式

開關量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。

繼電器輸出的價格便宜，既可以用于驅動交流負載，又可用于直流負載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導通壓降小，同時承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，但其屬于有觸點元件，動作速度較慢（驅動感性負載時，觸點動作頻率不得超過1HZ）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場合。

對于頻繁通斷的負載，應該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無觸點元件。但晶閘管輸出只能用于交流負載，而晶體管輸出只能用于直流負載。

2）輸出接線方式

開關量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式，如圖6-3所示。

圖6-3 開關量輸出模塊的接線方式

  a)分組式輸出   b)分隔式輸出

分組式輸出是幾個輸出點為一組，一組有一個公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅動不同電源的外部輸出設備；分隔式輸出是每一個輸出點就有一個公共端，各輸出點之間相互隔離。選擇時主要根據PLC輸出設備的電源類型和電壓等級的多少而定。一般整體式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。

 3）驅動能力

  開關量輸出模塊的輸出電流(驅動能力)必須大于PLC外接輸出設備的額定電流。用戶應根據實際輸出設備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實際輸出設備的電流較大，輸出模塊無法直接驅動，可增加中間放大環節。

  4）注意同時接通的輸出點數量

 選擇開關量輸出模塊時，還應考慮能同時接通的輸出點數量。同時接通輸出設備的累計電流值必須小于公共端所允許通過的電流值，如一個220V／2A的８點輸出模塊，每個輸出點可承受2A的電流，但輸出公共端允許通過的電流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般來講，同時接通的點數不要超出同一公共端輸出點數的60％。

  5)輸出的電流與負載類型、環境溫度等因素有關

開關量輸出模塊的技術指標，它與不同的負載類型密切相關，特別是輸出的電流。另外，晶閘管的輸出電流隨環境溫度升高會降低，在實際使用中也應注意。

（二）模擬量I／O模塊的選擇

  模擬量I／O模塊的主要功能是數據轉換，并與PLC內部總線相連，同時為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A／D）模塊是將現場由傳感器檢測而產生的連續的模擬量信號轉換成PLC內部可接受的數字量；模擬量輸出(D／A)模塊是將PLC內部的數字量轉換為模擬量信號輸出。

  典型模擬量I／O模塊的量程為-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根據實際需要選用，同時還應考慮其分辨率和轉換精度等因素。

  一些PLC制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊，可用來直接接收低電平信號（如RTD、熱電偶等信號）。

(三)特殊功能模塊的選擇

 目前，PLC制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I／O模塊，有的還推出了自帶CPU的智能型I／O模塊，如高速計數器、凸輪模擬器、位置控制模塊、PID控制模塊、通信模塊等

時鐘和電池模塊

√  實時時鐘和日歷

（對于 221/222 CN CPU）

√  一般可備份 200 天

電池模塊

√  內部數據備份（數據塊）

√  一般可備份 200 天

內存模塊（存儲卡模塊）

√  程序傳送和備份

√  數據記錄文件，配方

文件和通用文件存儲

可選配件：

存儲卡模塊

實時時鐘模塊

電池模塊

Technical Specifications

西門子PLC數字量模塊S7-200EM222CN

PLC節省輸入點數的方法

一般認為輸入點數是按系統輸入信號的數量來確定的。但在實際應用中，通過以下措施可達到節省PLC輸入點數的目的，下面以FX1N系列PLC來介紹。

（1）分組輸入  如圖1所示，系統有“手動”和“自動”兩種工作方式。用X000來識別使用“自動”還是“手動”操作信號，“手動”時的輸入信號為SB0～SB3，“自動”時的輸入信號為S0～S3，如果按正常的設計思路，那么需要X000～X007一共8個輸入點，若按圖1的方法來設計，則只需X001～X004一共4個輸入點。圖中的二極管用來切斷寄生電路。如果圖中沒有二極管，系統處于自動狀態，SB0、SB1、S0閉合S1斷開，這時電流從COM端子流出，經SB0、SB1、S0形成寄生回路流入X000端子，使輸入位X002錯誤地變為ON。各開關串聯了二極管后，切斷了寄生回路，避免了錯誤的產生。但使用該方法應考慮輸入信號強弱。

圖1  分組輸入

（2）矩陣輸入  如圖2所示為4×4矩陣輸入電路，它使用PLC的四個輸入點（X000～X003）和四個輸出點（Y000～Y003）來實現16個輸入點的功能，特別適合PLC輸出點多而輸入點不夠的場合。當Y000導通時，X000～X003接受的是Q1～Q4送來的輸入信號；當Y001導通時，X000～X003接受的是Q5～Q8送來的輸入信號；當Y002導通時，X000～X003接受的是Q9～Q12送來的輸入信號；當Y003 導通時，X000～X003接受的是Q13～Q16送來的輸入信號。將Y000的常開點與X000～X003串聯即為輸入信號Q1～Q4；將Y1的常開點與X000～X003串聯即為輸入信號Q5～Q8；將Y002的常開點與X000～X003串聯即為輸入信號Q9～Q12；將Y003的常開點與X000～X003串聯即為輸入信號Q13～Q16。

圖2  矩陣輸入

使用時應注意的是除按圖2進行接線外，還必須有對應的軟件來配合，以實現Y000～Y003輪流導通；同時還要保證輸入信號的寬度應大于Y000～Y003輪流導通一遍的時間，否則可能丟失輸入信號。該方法的缺點是使輸入信號的采樣頻率降低為原來的三分之一，而且輸出點Y000～Y003不能再使用。

（3）組合輸入  對于不會同時接通的輸入信號，可采用組合編碼的方式輸入。如圖3所示，三個輸入信號SB0～SB2只占用兩個輸入點，M0～M2圖3  組合輸入