（甘肃）中国西门子PLC模块代理商

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在PLC控制系统输出中，开关量输出信号占的比重Zui大，如各种继电器/接触器、电磁阀/电磁铁的线圈输出、指示灯输出等。当负载较小时，一般都可用PLC的输出直接驱动，但对大电流负载需要经中间继电器进行转换，用中间继电器的触点进行驱动。

  为了提高系统的抗干扰能力与工作可靠性，在PLC输出接口电路中，通常也都采用光电隔离的措施，同时还设计有各种滤波电路，以消除干扰。PLC的输出连接通常采用接线端子的形式。

  PLC输出负载的电源原则上都需要外部提供，根据负载电源的类型与实际需要的驱动电流大小，可以选择不同类型的PLC输出形式。

  PLC输出电路的形式多种多样，各PLC生产厂家的产品、同一生产厂家的不同型号PLC甚至是同一型号PLC的不同模块，在内部具体电路的设计上可能都不尽相同，但基本工作原理与要求相同。

  从PLC的输出驱动形式上来说，主要有继电器触点输出、晶体管(或场效应晶体管)输出与双向晶闸管输出三种类型。

  继电器触点输出为交/直流通用驱动方式，输出驱动能力强(一般可以到2~10A)，使用较灵活，在实际应用中使用较普遍。但对在驱动DC12V或3mA以下的小电流、低电压负载时，触点接触性能将影响到输出的可靠性，宜采用直流晶体管输出。此外，当PLC驱动开关频率高的感性负载时，出于对触点使用寿命的考虑，宜采用双向晶闸管输出。

  晶体管输出主要用于直流执行元件的驱动，特别是PLC需要与系统中的其他控制装置进行电子信号连接时，晶体管输出可以大大减少输出延迟时间，提高信号处理速度与可靠性。

  双向晶闸管输出一般用于开关频率高、存在感性的交流执行元件的驱动，与继电器触点输出相比，它可以减少输出延迟时间，延长使用寿命。

  三种形式对外部电路的设计要求不同。

  (1)继电器触点输出。继电器触点输出是PLC常用的输出形式。其主要优点是使用灵活，既可以用于驱动交流负载，也可以驱动直流负载；允许负载电压一般为AC250V/DC50V、电流2A以下。但在SiemensS7系列PLC中、负载电流Zui大可到10A，容量可达80~1000VA(取决于负载性质)。

  但是，继电器触点输出有使用寿命的限制(数十万次)，当开关频率高、负荷重或承受冲击电流时，触点寿命将显著降低。因此，通常不宜用来直接驱动电磁阀、制动器等大电流负载。此外，继电器输出受接触性能与响应时间(一般需要10ms左右)等方面的限制，不宜用于DCL2V或3mA以下的小电流、低电压的负载或高速输出。

  继电器触点输出的连接方式常用的有两种：一是每一输出点的触点均独立输出，即输出触点间完全隔离，无公共端；二是输出触点一端独立，另一端由若干输出接点共用(见图5-17)，公共端为L。

  图5-17 触点输出与外部的连接

  继电器触点输出与外部的连接较自由，对电压的类型、极性无特殊要求，即使对于使用公共端的输出也只需“统一”即可。

  当连接感性负载时，为了延长触点使用寿命，对于直流驱动，通常应在负载两端加过电压抑制(续流)二极管；对于交流驱动，应在负载两端加RC抑制器。

  (2)晶体管输出。晶体管输出的主要优点是响应时间快(一般在0.2ms以下)，使用寿命长。当PLC需要与系统其他控制装置进行电子线路连接时，采用品体管输出可以显著损高处理速度

  晶体管输出可以分NPN集电极开路输出与PNP集电极开路输出两种形式，分别如图5-18所示，这两种输出形式与外部的连接和继电器触点输出(见图5-17)基本相同，但要注意公共端的连接要求。

  由图5-18可见，两种晶体管输出形式公共端的连接区别在于：NPN集电极开路输出以OV作为输出公共端；PNP集电极开路输出以24V作为输出公共端。在S7系列PLC中，一般采用场效应品体管作为驱动元件，其连接方式与PNP集电极开路输出相同，其输出额定电流Zui大可达到5A。

  晶体管的驱动能力一般要小于继电器触点输出，允许负载电压一般为DC5~30V，允许的负载电流为0.2~0.5A。当晶体管输出用于驱动感性负载时，为了防止过电压冲击，应在负载两端加过电压抑制(续流)二极管，但在这种情况下应特别注意二极管的极性，防止极性错误引起的输出短路。

  (3)双向晶闸管输出。双向晶闸管输出用于驱动交流负载，可以使交流电路实现“无触点通/断”，解决继电器触点的使用寿命问题。此外，双向品闸管输出的响应速度也比继电器触点输出的要高得多。

  双向晶闸管输出一般采用公共端连接的形式，每4～8点为一组，晶闸管的触发电路与PLC内部电路间采用光电耦合器件隔离。双向晶闸管输出驱动能力一般要小于继电器触点输出，允许负载电压一般为AC85~242V；单点输出电流在0.2~0.5A，当多点共用公共端时，每点的输出电流应相应减小(如单点驱动能力为0.3A的双向晶闸管输出，在4点共用公共端时，Zui大允许输出为0.8A/4点)。

  图5-18 晶体管输出与外部的连接

  晶闸管的两端通常并联有RC过电压抑制器(通常为0.015μF/22Ω左右)，因此，与继电器触点输出不同，它在PLC输出OFF时，仍然有1~2mA的开路漏电流，所以对于小型继电器与微电流负载，可能会产生无法关断的现象。

PLC控制系统有哪些类型

 在控制系统的控制要求明确以后，应根据对象的要求，确定系统的总体控制方案。一般来说，以PLC作为主体的控制系统，根据不同的应用场合，可选择如下四种基本的控制类型。

  ①单机控制

  单机控制是指一个控制对象(设备、简单生产线等)采用一台PLC进行控制的情况，适用于控制对象单一、设备的各控制部分相对集中、控制对象与其他设备间无协同控制要求的场合。单机控制在PLC应用领域的用量大，大多数采用中、小规格PLC的控制系统均属于此类。

  单机控制系统的硬件构成主要以PLC的I/O模块、功能模块以及其他辅助控制装置(如伺服驱动器、变频器、外部传感器)为主;软件设计时着重于PLC基本指令与应用指令的编程;通信一般在PLC与人机界面(如触摸屏等)、PLC与其他辅助控制装置(如伺服驱动器、变频器等)之间进行，直接使用PLC的标准RS-232、RS-422、RS-485等接口，不需要进行通信的编程。

  ②集中控制系统

  集中控制是指利用一台PLC控制多个控制对象(如数台设备、生产线等)的情况，适用于控制对象相对集中，单台设备的动作较简单，对象动作间有协同控制要求的多对象控制的场合。

  集中控制系统与单机控制系统一样，只使用一台PLC进行控制，从某种意义上说，它只是单机控制系统的扩展，其实质相同，系统的硬件、软件构成一致。

  采用了集中控制的全部控制对象的动作由同一台PLC进行控制，对象间的动作协调性好，现场调试方便。另外，控制对象间的数据传送、状态检测无需的通信线路与通信程序，故可以降低生产成本，方便调试与维修。

  集中控制的缺点是当控制对象的某一部分发生故障时，全系统都要停止工作。因此，在PLC选择、系统设计时应特别注重系统的安全性与"冗余"条件。

  ③远程I/O控制系统

  远程I/O控制系统可以说是集中控制系统的一种，它同样是由一台PLC控制多个控制对象，但远程I/O控制系统中的部分控制对象远离PLC主机布置，需要通过远程I/O模块与主机进行连接。远程I/O控制系统适用于设备体积较大，控制对象相对分散，但对象动作间有协同控制要求的场合。

  采用远程控制的PLC系统与单机控制、集中控制的区别主要是在PLC主机与远程I/O的通信上。远程I/O控制系统一般都需要采用现场总线(如PROFIBUS-DP、CC-Link等)进行PLC与I/O单元间的数据通信与信息交换，它对PLC的通信功能有一定的要求。

  远程控制系统的硬件构成，需要在单机与集中控制1/O模块、功能模块以及其他辅助控制装置(如伺服驱动器、变频器、外部传感器)的基础上，增加远程I/O模块、总线接口通信模块、现场总线等必要的功能模块与硬件设施。为了更好地对控制现场进行观察与监控，系统中一般需要现场监视器、状态显示器等必要的外部设备，系统构成相对较复杂。

  远程控制系统软件设计不仅需要应用PLC基本指令与应用指令，而且还需要对现场总线的通信，现场监视器、状态显示器等外部设备进行设计与编程，用户程序较复杂，对程序存储容量要求较高;系统软件设计、现场调试的工作量较大;安装、调试的时间较长。

  ④分布式控制系统

  分布式PLC控制系统是一种以PLC为主体构成的网络控制系统。系统的一个(或相对集中的数个)控制对象由一台立的PLC进行控制，构成相对立的单机(或集中控制)控制单元;各单元PLC之间通过网络总线连接，组成生产现场控制网，并由上位机进行统一调度与管理。分布式PLC控制系统适用于柔性加工系统(FMS)、车间自动化系统、大型生产线、装配流水线等，是目前PLC应用领域的阶段。

  分布式PLC控制系统与远程I/O控制系统、集中控制系统是整体与局部的关系，系统需要对多台PLC控制单元进行集中、统一的调度与管理。因此，它事实上是单机控制系统、集中控制系统、远程ID控制系统的集成与综合。

  分布式PLC控制系统各相对立的PLC单元，同样需要使用现场总线等通信技术进行PLC与I/O单元间、PLC与PLC、PLC与上位机、PLC与I/O设备间的数据通信与信息交换，系统上位机还需要对各PLC单元间进行调度与管理，因此，对PLC的网络通信功能要求很高。

  分布式PLC控制系统的硬件构成庞大，它需要在多个立PLC单元的基础上增加网络通信，现场监控、调度管理、上位机等外部设备。系统设计往往需要通过分单元设计、总体集成设计等措施，由多人协作共同完成。

  分布式PLC控制系统的软件设计与其他类型控制系统的区别主要是在系统集成上，各单元间的网络通信、网络管理软件设计工作量较大;对PLC程序存储容量、通信功能要求较高;系统软件的集成调试工作量大;安装、调试的时间长;系统可靠性要求高;往往需要多人协作、分单元共同完成。

S7-400

SIMATIC S7-400 是中端到性能范围内功能强大的 PLC。

SIMATICS7-400具有模块化、无风扇设计和较高扩展能力，并具有全面的通信和网络功能，可以简便实现分布式结构，用户操作十分方便，因此成为中端到性能范围内要求极为苛刻的任务的理想解决方案。

SIMATIC S7-400 的应用领域包括：

由于具有多种性能等级的 CPU，并有具备大量用户友好的功能的广泛模块，用户可以根据具体情况执行其自动化任务。

任务扩展时，可通过附加模块随时对控制器进行扩展，成本不会很高。

SIMATIC S7-400 是一种通用控制器：

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在自动化技术的许多领域中，对自动化系统的可用性（从而故障安全性）的需求在不断提高。在许多领域中，设备停机会产生的成本。此时，只有冗余系统才能满足可用性要求。

容错型 SIMATICS7-400H即能满足这些要求。即使在一个或多个故障导致控制器的部件出现故障时，也能继续运行。通过以这种方式实现的可用性让SIMATICS7-400H 尤其适用于以下应用领域：

订货数据

关于 S7-400H 组件的订货数据，请参见在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相应模块。

S7-400F/FH

SIMATICS7-400F/FH故障安全自动化系统可在安全要求较高的工厂中使用。它可对立即停机不会给人员或环境带来危险的过程进行控制。S7-400F/FH具有两种基本设计：

通过另外使用标准模块，可以建立一个全集成控制系统，可在非安全相关和安全相关任务共存的工厂环境中使用。可以使用相同的标准工具对整个工厂进行组态和编程。