西门子6ES7235-0KD22-0XA8

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PLC 硬件系统设计

1 ． PLC 型号的选择

在作出系统控制方案的决策之前，要详细了解被控对象的控制要求，从而决定是否选用 PLC 进行控制。

在控制系统逻辑关系较复杂（需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等）、工艺流程和产品改型较频繁、需要进行数据处理和信息管理（有数据运算、模拟量的控制、 PID 调节等）、系统要求有较高的可靠性和稳定性、准备实现工厂自动化联网等情况下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，国内外众多的生产厂家提供了多种系列功能各异的 PLC 产品，使用户眼花缭乱、无所适从。所以全面权衡利弊、合理地选择机型才能达到经济实用的目的。一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。机型的选择可从以下几个方面来考虑。

（ 1 ）对输入 / 输出点的选择

盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。

要先弄清除控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15 ～ 20 ％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需 PLC 的点数。

另外要注意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的 60 ％； PLC 每个输出点的驱动能力（ A/ 点）也是有限的，有的 PLC 其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异；一般 PLC 的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。在选型时要考虑这些问题。

PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种 PLC 平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需要隔离，则应选择前两种输出方式的 PLC 。

（ 2 ）对存储容量的选择

对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘 10 字 / 点＋输出总点数乘 5 字 / 点来估算；计数器/ 定时器按（ 3 ～ 5 ）字 / 个估算；有运算处理时按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模拟量输入 / 输出的系统中，可以按每输入 / （或输出）一路模拟量约需（ 80 ～ 100 ）字左右的存储容量来估算；有通信处理时按每个接口 200 字以上的数量粗略估算。后，一般按估算容量的50 ～ 100 ％留有裕量。对缺乏经验的设计者，选择容量时留有裕量要大些。

（ 3 ）对 I/O 响应时间的选择

PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在 2 ～ 3 个扫描周期）等。对开关量控制的系统，PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑 I/O 响应问题。但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。

（ 4 ）根据输出负载的特点选型

不同的负载对 PLC 的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的 PLC 有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的 PLC 。

（ 5 ）对在线和离线编程的选择

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S7-200 SMART 设备安装准则

S7-200 SMART 设备设计得易于安装。 S7-200 SMART

可采用水平或垂直方式安装在面板或标准 DIN 导轨上。 S7-200 SMART

体积小，用户能更有效地利用空间。

警告

S7-200 SMART PLC 安装的安全要求

S7-200 SMART PLC 是敞开式控制器。 必须将 PLC 安装在机柜、控制柜或电控室内。

仅限获得授权的相关人员可以打开机柜、控制柜或进入电控室。

不遵守这些安装要求可能导致人员死亡或重伤和/或设备损坏。

安装 PLC 时务必遵守这些要求。

将设备与热源、高压和电气噪声隔离开

作为布置系统中各种设备的基本规则，必须将产生高压和高电噪声的设备与 PLC

等低压逻辑型设备隔离开。

在面板上配置 PLC

的布局时，应注意发热设备并将电子型设备安装在控制柜中温度较低的区域内。

少暴露在高温环境中可延长所有电子设备的使用寿命。

还要考虑面板中设备的布线。

避免将低压信号线和通信电缆铺设在具有交流电源线和高能量快速开关直流线的槽中。

留出足够的间隙以便冷却和接线

S7-200 SMART 设备设计成通过自然对流冷却。

为保证适当冷却，必须在设备上方和下方留出至少 25 mm 的间隙。

此外，模块前端与机柜内壁间至少应留出 25 mm 的深度。

小心

温度相关注意事项

垂直安装时，允许的环境温度将降低 10

摄氏度。户外操作时，温度变化过大可能会导致过程操作不稳定或轻微人身伤害。

将 CPU 安装在所有扩展模块的下方，如下图所示。

模块安装请遵循规定的相关指南，以确保适当冷却。

SIMATIC S7-200 Micro PLC具有统一的模块化设计－目前不是很大，但是未来不可*的定制解决方案。这一切都使得SIMATIC S7-200 Micro PLC在一个紧凑的性能范围内为自动化控制提供一个非常有效和经济的解决方案。

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应用领域

简单自动

化任务用SIMATIC S7-200Micro PLC

SIMATIC S7-200的应用领域从更换继电器和接触器一直扩展到在单机、网络以及分布式配置中更复杂的自动化任务。S7-200也越来越多地提供了对以前曾由于经济原因而开发的特殊电子设备的地区的进入。

除了五种不同CPU的全面基本功能，SIMATIC S7-200的模块化系统技术还提供了一系列可升级的扩展模块，以满足各种需求对功能性的*要求。

由于其各种与众不同的特点，S7-200已经在范围内涵盖各种行业的应用程序中得到了证实：

CPU 221

简单自动化任务用的小型CPU－如果您想变更为一个非常经济地执行简单自动化任务的有效解决方案，这是好的小型设备。还可以在扩展的温度范围内使用。

更复杂任务用的CPU 222可扩展的小型CPU－更复杂的机器和小型系统解决方案用的能够胜任的紧凑型封装。

更高通讯和计算要求用 CPU－为要求速度和特殊通讯能力的复杂任务用的高性能 CPU。

简单驱动任务用的 CPU－方便地实施简单驱动任务用的CPU 224版本－有两个接口，两个模拟输入和一个模拟输出，以及两个100 kHz脉冲输出和2个高速200kHz 计数器。

较大技术性工作用的高性能CPU－用于具有已扩展输入和输出以及两个RS485接口的复杂的自动化任务的多功能高性能CPU。

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优点

SIMATIC S7-200发挥统一而经济的解决方案。整个系统的系列特点

强大的性能，

优模块化和

开放式通讯。

S7-200 性能*，久经考验，适合于工业领域的各种应用：

结构紧凑小巧－狭小空间处任何应用的理想选择

在所有CPU型号中的基本和高级功能，

大容量程序和数据存储器

杰出的实时响应－在任何时候均可对整个过程进行*控制，从而提高了质量、效率和安全性

易于使用STEP 7-Micro/WIN工程软件－初学者和专家的理想选择

集成的 R-S 485接口或者作为系统总线使用

极其快速和的操作顺序和过程控制

通过时间中断完整控制对时间要求严格的流程

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设计和功能

可选模块

在性能范围中佳模块化5个不同的CPU，具有全面的基本功能和集成的Freeport通讯接口

用于各种功能的一系列扩展模块：

－数字/模拟扩展，可升级至具体要求，作为从站的PROFIBUS通讯

－作为主站的AS-Interface通讯

－确切的温度测量

－定位

－远程诊断

－以太网/互联网通讯

－SIWAREX MS

称重模块

HMI功能

带有Micro/WIN附加指令库的STEP 7-Micro/WIN软件

引人注目的系统工程－目前的特点是用于完整自动化任务的各种不同要求的尺寸和佳的解决方案

主要特点

突出数据记录用记忆卡，配方管理，STEP 7-Micro/WIN的项目节约，以及各种格式的文件存储

PID自动调谐功能

用于扩展通讯选项的2个内置串口，例如：与其它制造商的设备配套使用（CPU 224 XP, CPU 226）

具有内置模拟输入/输出的CPU 224 XP

实时响应

*的技术直至后的细节确保我们的CPU发挥杰出的实时响应率：

4个或6个独立的硬件计数器，每个30 kHz，带有CPU 224 XP的2 x 200 kHz，例如：通过增量编码器或者高速记录过程事件的路径监测

4个独立的报警输入，输入滤波时间0.2毫秒至程序起动－大过程安全

对应用程序快速事件大于0.2 ms信号的脉冲捕捉功能

2个脉冲输出，每个 20 kHz，或者具有脉冲宽度调制和脉冲无脉冲设定点的CPU 224 XP 的2 x 100 kHz－例如：用于控制步进电机

2个定时中断，在1ms处开始，以1ms的增量进行调节－用于迅速变化过程的无扰控制

快速模拟输入－具有25 μs的信号转换，12位分辨率

实时时钟

定时中断

1至255ms，具有1 ms的分辨率

例如：在转四分之一圈后，以3000 RPM的转速可以在螺钉插入机上记录和处理信号。可以实现非常的记录，例如：拧紧扭矩，以确保螺钉的佳紧固。

快速计数器

彼此、其他操作和程序周期均独立运行

当达到用户可选择的计算值时，中断触发－从检测到输入信号到切换输出的反应时间为300 μs

当增量位置编码器用于确切定位时的4边缘评估

模块化可扩展性

报警输入

4个独立的输入

用于快速连续登记信号

用于信号检测的200 μs–500 μs 响应时间/用于信号输出的300 μs

对正向和/或负向信号边沿的响应在一个队列中多16次中断，取决于优先顺序