西门子变频器6SE6420-2UD31-1CA1

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PLC扩展模块

 ①接口模块的规格 在S7-300 PLC(CPU312、312C 除外)中，当PLC的I/O点数超过256点或安装的模块(包括I/O模块与特殊功能模块)数超过8个时，需要在基本机架(或中央机架，简称CR)的基础上通过扩展机架(简称ER)进行扩展。在S7-300中，PLC 大允许连接的扩展机架数为3个。

  用于S7-300 PLC扩展的接口模块有IM365、IM360和IM361共3种基本型号，IM365只能用于扩展(仅能连接一个扩展机架)，扩展时在基本机架与扩展机架均应安装一个IM365模块。IM360/IM361需要配套使用，可以用于多级扩展，扩展时在基本机架上安装M360模块，在扩展机架均安装IM361模块，IM361还可以连接其他IM361模块，多级扩展时可以通过IM361依次串联连接，但是受到S7-300大扩展级的限制(多可以连接3个扩展机架)。

  新S7-300PLC可以选用的扩展接口模块型号与主要技术参数如表2-40所示。

  扩展接口模块的连接 基本机架与扩展机架间需要通过接口模块与连接电缆进行连接(参见图2-70)。

  IM365只能用于扩展(仅能连接一个扩展机架)，扩展时在基本机架与扩展机架上均应安装一个IM365模块。安装了IM365模块的扩展机架上无须再单安装电源模块，扩展机架与基本机架之间的连接电线长度不能超过1m。

  IM365接口模块内部不连接K总线，因此，需要使用K总线的其他模块(如通信处理器模块CP、特殊功能控制模块FM)不能安装在用IM365 接口模块扩展的扩展机架上，见图2-70(a)。

  IM360/IM361需要配套使用，可以用于多级扩展，扩展时在基本机架上安装IM360模块，在扩展机架上均安装IM361模块，IM361还可以连接其他IM361模块，多级扩展时可以通过IM361 依次串联连接，但是受到S7-300大扩展级的限制(多可以连接3个扩展机架)。安装M36I模块的扩展机架上需要电源模块，扩展机架与基本机架之间的连接电缆长度为4cm～10m。

  IM361没有安装模块的限制，所有S7-300的模块都能安装在用IM361接口模块扩展的扩展机架上.见图2-70(b)。

  S7-300 PLC的功能扩展模块众多，除以上开关量控制系统常用的I/O模块、电源模块、扩展接口模块外，主要还有模拟量输入/输出、通信处理器、高速计数、位置控制、称重等功能模块。

PLC控制系统的设计
PLC 控制系统设计包括硬件设计和软件设计。
3.1 PLC控制系统的硬件设计
硬件设计是PLC控制系统的至关重要的一个环节，这关系着PLC控制系统运行的可靠性、安全性、稳定性。主要包括输入和输出电路两部分。
（1） PLC控制系统的输入电路设计。PLC供电电源一般为AC85—240V，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1:1隔离变压器等）;隔离变压器也可以采用双隔离技术，即变压器的初、次级线圈屏蔽层与初级电气中性点接大地，次级线圈屏蔽层接PLC 输入电路的地，以减小高低频脉冲干扰。
PLC输入电路电源一般应采用DC 24V, 同时其带负载时要注意容量，并作好防短路措施，这对系统供电安全和PLC安全至关重要，因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行，一般选用电源的容量为输入电路功率的两倍，PLC输入电路电源支路加装适宜的熔丝，防止短路。
（2） PLC控制系统的输出电路设计。依据生产工艺要求，各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动停止应采用晶体管输出，它适应于高频动作，并且响应时间短;如果PLC 系统输出频率为每分钟6 次以下，应继电器输出，采用这种方法，输出电路的设计简单，抗干扰和带负载能力强。
如果PLC输出带电磁线圈等感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC。
当PLC扫描频率为10次／min 以下时，既可以采用继电器输出方式，也可以采用PLC输出驱动中间继电器或者固态继电器（SSR），再驱动负载。
对于两个重要输出量，不仅在PLC内部互锁，建议在PLC外部也进行硬件上的互锁，以加强PLC系统运行的安全性、可靠性。
对于常见的AC220V交流开关类负载，例如交流接触器、电磁阀等，应该通过DC24V微小型中间继电器驱动，避免PLC的DO接点直接驱动，尽管PLC手册标称具有AC220V交流开关类负载驱动能力。
（3） PLC控制系统的抗干扰设计。随着工业自动化技术的日新月异的发展，晶闸管可控整流和变频调速装置使用日益广泛，这带来了交流电网的污染，也给控制系统带来了许多干扰问题，防干扰是PLC控制系统设计时考虑的问题。一般采用以下几种方式:
隔离:由于电网中的高频干扰主要是原副边绕组之间的分布电容耦合而成，所以建议采用1:1超隔离变压器，并将中性点经电容接地。
屏蔽:一般采用金属外壳屏蔽，将PLC系统内置于金属柜之内。金属柜外壳可靠接地，能起到良好的静电、磁场屏蔽作用，防止空间辐射干扰。
布线:强电动力线路、弱电信号线分开走线，并且要有一定的间隔;模拟信号传输线采用双绞线屏蔽电缆。

 在许多控制场合、需要对控制信号进行分频，常见的有二分频、四分频控制等。二分频控制即是将诸如输入信号脉冲I0.1分频输出，输出脉冲Q0.0为10.1的二分频。

  二分频电路的梯形图、时序图及其语句表如图6-50所示。当输入10.1在A时刻接通(ON)，此时内部标志位存储器 M0.0上将产生单脉冲。然而输出映像寄存器 00.0在此之前并未得电，其对应的动合触点处于断开状态。因此，扫描程序至第2行时，尽管M0.0得电，内部标志位存储器 M0.2也不可能得电。扫描至第3行时，Q0.0得电并自锁。此后这部分程序虽多次扫描，但由于M0.0仅接通一个扫描周期，M0.2不可能得电。00.0对应的动合触点闭合，为M0.2得电做好了准备。等到A时刻、输入I0.1再次接通(ON)，M0.0 上再次产生单脉冲。因此，在扫描第2行时，内部标志位存储器M0.2条件满足得电，M0.2对应的动断触点断开。执行第3行程序时，输出映像寄存器00.0断电，输出信号消失。以后，虽然10.1继续存在，但由于MO，0品单脉冲信号，虽多次扫描第3行，输出映像寄存器CO，0也不可能得电。在A时刻，输入ID1第三次出现(ON)，M0.0上又产生单脉冲，输出Q0.0再次接通。4时刻，输出 Q0.0再次断电……得到输出正好是输入信号的二分频。这种逻辑每当有控制信号时，就将状态翻转(ON→ OFF→ON→OFF→…)，因此也可用作脉冲发生器。

  图6-50二分频电路的梯形图、时序图及其语句表

  (a)梯形图;(b)时序图;(c)语句表

  用微分上升沿 P 指令和两个内部标志位存储器M0.0与M0.2将规则频率的10.1输入信号，转化为脉宽为I0.1两倍的Q0.0信号输出。

  图6-4(a)是用DIFU(13)指令组成的二分频电路，在第一个输入脉冲信号0000到来时，1000接通一个扫描周期。因为第三行还未执行，CPU执行第二行时，常开触点0500 仍断开，1100为OFF，其常闭触点闭合。执行第二行时，输出继电器被接通并保持。当第二个输入脉冲0000到来，执行第二行时，常开触点0500已接通，1100为ON。执行第三行时，虽有触发脉冲1000，因常闭触点1100已断开，输入继电器变为OFF，其时序如图6-4 (b)所示。按上述电路原理，PLC可组成任意分频的二进制分频电路。