西门子数字量模块6ES7288-2DT08-0AA0

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ST40 CPU模块提供了很多指示LED灯，用来指示CPU模块的状态。比如CPU的运行（RUN）、停止（STOP）、报错（ERROR）指示灯，数字量输入/输出指示灯，以太网网络连接（LINK）和数据传输（Rx/Tx）指示灯等，

S7-200 SMART CPU的存储区分为用户存储区和系统存储区。用户存储区又分为程序存储区、数据存储区和保持存储区。系统存储区包括过程映像区、模拟量存储区、位存储区、临时存储区、顺序控制继电器存储区。

CPU ST40的用户程序存储区的大小为24KB；用户数据存储区的大小为16KB；保持存储区的大小为10KB。CPU ST40的过程映像区包括256位的输入映像和256位的输出映像；模拟量存储区包括56字的输入和56字的输出；位存储区的大小为256位；每一个程序组织单元（POU）都有64个字节的临时存储区；顺序控制继电器存储区的大小为256位。

CPU ST40多支持6个扩展模块和1个信号板模块。

CPU ST40集成了6路高速脉冲计数器：在单相脉冲输入的情况下，其中4路大支持200kHz的脉冲输入，两位2路支持30kHz的脉冲输入；在A/B相脉冲输入的情况下，大支持100kHz的脉冲输入。

CPU ST40集成了3路高速脉冲输出通道，高输出频率为100kHz；集成了14路脉冲输入捕获，可以捕获快速的脉冲信号。

CPUST40的接线图见附录中附图1-3。

2.2.3　经济型CPU模块的特点

本节以CR60s为代表，介绍经济型CPU模块的特点。CPU CR60s的全称是“CPU CR60s AC/DC/Relay”。

CPU CR60s的尺寸为175mm×100mm×81mm（宽度×高度×厚度），功率为10W。

与CPU ST40相同，CPU CR60s的左下角也是RS485接口，编号为X20。

在X20的右边是一个端盖，打开盖子可以看到两个接线端子排，左边编号为X12，右边编号为X13。X12和X13均为继电器输出通道的接线端子排。

X12总共有20个端子，各端子的定义见表2-6。X13总共有10个接线端子

CPU模块的上端也有两个接线端子排，左边编号为X10，右边编号为X11，均为数字量输入的接线端子排 。X10总共有20个接线端子，各端子的定义见表2-8。X11总共有20个接线端子，其中第18、19号端子用来给CPU模块供电。该CPU模块使用120～240V的交流电作为电源，18号端子连接相线（L），19号端子连接中性线（N），20号端子为功能性接地。从1号到17号，均为数字量输入

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在工控行业中，“数字量”又称为“开关量”。顾名思义，它有“开”和“关”两种状态，反映在信号值上就是“1”和“0”两种值。数字量输入模块（Digital Input Module）用来接收外部的开关信号输入，并把接收到的信号传递给CPU。

电路中的按钮是外部数字量输入元件。当按下按钮后，电流从24V电源的正极流入到数字量输入模块中，此时模块的输入通道能检测到输入信号，因此该通道的值为1；当松开按钮时，电路断开，模块的输入通道检测不到电流，因此通道的值为0。

其实数字量模块除了有外部输入电路，还有内部的检测电路，而且内部和外部电路没有电气上的连接，是通过光电耦合在一起的，也就是常说的光电耦合电路。

PLC的数字量输入有两种方式：源型输入和漏型输入。所谓“源型输入”，是指电流从模块的公共端流入，从模块的通道流出的方式。公共端作为电源正极（共阳极），外部的输入线路相当于电源的负极。源型输入可以等效为在模块内部连接一节干电池，电池的负极连接在PLC输入模块的公共端，电池的正极经过输入通道连接到开关，再从开关连接到公共端。当开关闭合后，电流从模块的输入通道流出，经过开关后，从模块的公共端流回到负极。数字量输入通道的内部有光耦合电路，所以不用担心开关闭合会造成短路。源型输入电气原理图。所谓“漏型输入”，是指电流经过外部开关，从模块的通道流入到模块内部，再经过内部电路，从公共端流出的输入方式。公共端作为电源负极（共阴极）。漏型输入相当于在模块外部连接一节干电池，电池的正极连接开关一端，再从开关另一端连接到输入通道，然后经过模块内部电路从公共端流出返回到电池的负极。

工业现场有很多模拟量信号需要采集和控制。所谓“模拟量”，是指其信号值随着时间的变化而连续变化的物理量，比如温度、压力、转速等。模拟量与数字量的区别在于：数字量是离散的，只有0和1两种取值；模拟量的值是连续变化的曲线，在大值和小值之间连续变化。

模拟量信号采集基本是这样一个过程：现场的模拟量传感器将采集的信号通过信号线传送到PLC的模拟量输入模拟量中，CPU通过读取模拟量输入模块的值来获取实际的物理量。常见的模拟量传输信号有：4～20mA、±10V等。

假如当前信号线上的电流等于5mA，那么它表达了一个什么样的含义呢？这“5mA”的信号是怎样被转换成温度或压力的值的呢？我们知道现代的微电子计算机都是基于冯·诺依曼的二进制理论，它只能处理0和1组成的数字量的信号，CPU是无法理解“5mA”表示的含义的。模拟量的信号在被CPU处理之前，都要先转换成数字量，这就常说的模数转换。

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模数转换也称为A/D转换，由专门的模数转换器完成。总体来说，模数转换器包括两个部分，即模拟部分和数字部分，模拟部分主要包括采样器和调节器，采样后的信号经过调制器，然后输出一位一位的数据位流；数字部分是一个数字滤波器，它对模拟部分输出的数字流进行除噪处理，滤除大部分的量化噪声，终得到转换后的数字量结果。

听起来有点抽象，对于模数转换，我们不探究太多的细节，先弄清楚几个与模拟量模块型号选择有关的概念。

① 分辨率：是指将满量程的信号分成N等份，每一份所表示的大小。N越大，分辨率就越高，转换后的数字量就越接近实际模拟量。比如S7-1200的模拟量输入模块SM 1231 AI 4×13bit，名称中的“13bit”表示“12bit”的分辨率+“1bit”的符号位。“12bit”的分辨率表示把满量程信号分成2的12次方（4096）等份；比如满量程信号为温度100℃，那么每一份等于100℃/4096=0.0244℃，表示该模拟量模块能检测到的小温度变化是0.0244℃。如果我们选择“8bit”的模块，它表示把满量程信号分成2的8次方（256）等份；仍以满量程信号为温度100℃为例，则每一份等于100℃/256=0.39℃，所以“8bit”的模块能检测到的小温度变化为0.39℃，显然它的分辨率比12bit的要小很多，对测量信号的变化的敏感度要低。