西门子 TP900控制面板

西门子 TP900控制面板

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               在PLC控制系统中，CPU模块是必不可少的，它是整个系统的大脑。【通信模块】根据使用需求选配，PLC需要与外部通信时就选择通信模块。【输入模块】和【输出模块】一般都是必须有，输入是为了采集外部信号，而输出是为了控制外部设备。有人说：“我用CPU只做通信，不做输入也不做输出。”在特殊情况下那样使用也是可以的。常规使用都有数字量输入、数字量输出和通信，基于这种情况，小型的CPU模块集合了数字量输入和数字量输出，同时也集成了对外通信端口。如果当前配置满足使用需求就不需要加扩展模块，不满足使用需求就需要增加对应扩展模块。如果用到【模拟量输入模块】和【模拟量输出模块】时，根据使用需求选配。一套PLC控制系统可以通过扩展模块来实现各种功能和满足各种需求，不过每一种CPU模块支持的扩展模块数量是不同的。具体到某种CPU模块的扩展能力和支持扩展模块的数量要查看对应的说明书。

串口通信模块通常分为以下3类：RS-232通信模块、RS-485通信模块、RS-422通信模块。一般情况下，一个通信模块只支持一种通信方式。为了满足市场需求和兼容性，有的通信模块可能具备两种或者多种通信方式，例如有的模块同时支持RS-485通信和RS-232通信。同一种通信方式也可能支持多种协议，例如通过DB9接口下载程序时，西门子S7-200系列CPU模块和计算机通信采用RS-485通信方式，协议采用PPI协议；西门子S7-300系列CPU模块和计算机通信采用RS-485通信方式，协议采用MPI协议。总结一下：通信接口方式一样，但是采用的通信协议可能不一样。只有通信接口方式一样，并且采用的通信协议一样，二者才能实现通信。如果把通信方式比喻成不同的道路，而协议就是道路上跑的车。如公路上可以跑不同的车，例如卡车、轿车和货车等，但是不能跑火车。某种通信方式支持的协议是有限的，不能支持所有协议。

第1种是根据通信接口的不同来分类，如CPU模块带RS-485通信接口、RS-232通信接口或者网口等。

第2种是根据输入和输出数量不同来分类，如SR20自带12个数字量输入和8个数字量输出，SR30自带18个数字量输入和12个数字量输出。

第3种是根据负载类别来分类，如SR20是通过继电器输出的，没有高速脉冲输出，也就不能做运动控制，而ST20是通过晶体管输出的，有高速脉冲输出，可以做运动控制，但是ST20只能做2个轴的运动控制。如果想做3个轴的运动控制就要选择ST30或者ST40等具备控制3个运动轴的CPU模块。

每一种CPU模块的详细情况和负载能力都要参看对应的手册或者说明书。在设计选型的时候一定要注意：不能等到控制系统做好了，才发现CPU模块选错了。

输入模块主要分两类，一类是数字量输入模块，另一类是模拟量输入模块。数字量输入模块根据接入点数的不同一般分为4DI、8DI、16DI和32DI等，4DI是指有4个数字量输入点，而8DI是指有8个数字量输入点，以此类推。模拟量输入模块一般分为2AI、4AI和8AI等。做PLC控制系统时具体选用哪一种模块需要根据工程项目需求来确定。

模块数量是根据工程项目需求的I/O点来规划和确定的，同时还要预留部分I/O点。后要根据模块手册或者说明书详细核实该模块种类和数量是否满足实际使用需求。本书后续章节对数字量输入模块接线（第6章）和模拟量输入模块接线（第8章）分别做了详细讲解。

输出模块主要分为两类，一类是数字量输出模块，另一类是模拟量输出模块。数字量输出模块根据输出点数的不同一般分为4DO、8DO和16DO等，4DO是指有4个数字量输出点，8DO是指有8个数字量输出点，以此类推。模拟量输出模块一般分为2AO和4AO等。做PLC控制系统时具体选用哪一种模块需要根据工程项目需求来确定

模块数量是根据工程项目需求的I/O点来规划和确定的，同时还要预留部分I/O点。后要根据模块手册或者说明书详细核实该模块种类和数量是否满足实际使用需求

混合模块主要分为两类，一类是数字量输入和输出混合模块，另一类是模拟量输入和输出混合模块。混合模块就是既具备输入信号也具备输出信号的模块，一般输入和输出的通道是分开的，输入通道只能接输入，而输出通道只能接输出。当然也有那种通用通道的模块，就是该通道既可以接输入也可以接输出，也不区分数字量和模拟量。接线的原则依然是按照说明书接线，越复杂的设备越需要详细解读说明书。在实际工作中，混合模块一般是为了匹配输入和输出点数，同时也节约了模块占位的数量。

不同的设备工作方式也不一样。计算机的工作方式为等待命令的工作方式，而PLC的工作方式为循环扫描的工作方式。

PLC的循环扫描原理如下：CPU从条指令开始进行周期性地循环扫描，如果无跳转指令，则从条指令开始逐条按顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回条指令，周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。一个扫描周期主要分为3个阶段：输入刷新阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。

输入扫描：将输入模块的当前状态读取到CPU的输入映像寄存器中，以备程序扫描。

程序扫描：CPU从条用户程序开始，根据输入映像寄存器，及其他数据状态来确定对外部设备的控制，将控制信息送到输出映像寄存器。

输出扫描：将输出映像寄存器的状态传送到输出模块。

PLC主要工作原理图和执行过程。PLC周而复始地执行一系列任务，任务循环执行一次称为一个扫描周期，只要CPU在运行状态就会不停地扫描。

CPU模块主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。CPU模块主要用于诊断PLC电源、内部电路的工作状态及用户程序中的语法错误。采集现场的状态或数据，并输入PLC的寄存器中；逐条读取指令，完成各种运算和操作；将处理结果送至输出端；响应各种外部设备的工作请求。