第1章 多媒体技术基础知识

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1、第1章S7-1200的硬件与硬件组态1.1S7-1200的硬件1.1.1S7-1200的硬件结构本书以西门子公司新一代的模块化小型PLCS7-1200为主要讲授对象。S7-1200主要由CPU模块（简称为CPU）、信号板、信号模块、通信模块和编程软件组成，各种模块安装在标准导轨上。S7-1200的硬件组成具有高度的灵活性，用户可以根据自身需求确定PLC的结构，系统扩展十分方便。1．CPU模块S7-1200的CPU模块（见图1-1）将微处理器、电源、数字量输入/输出电路、模拟量输入/输出电路、PROFINET以太网接口、高速运动控制功能组合到一个设计紧凑的外

2、壳中。每块CPU内可以安装一块信号板（见图1-2），安装以后不会改变CPU的外形和体积。微处理器相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出，存储器用来储存程序和数据。S7-1200集成的PROFINET接口用于与编程计算机、HMI（人机界面）、其他PLC或其他设备通信。此外它还通过开放的以太网协议支持与第三方设备的通信。图1-1S7-1200PLC图1-2安装信号板2．信号模块输入（Input）模块和输出（Output）模块简称为I/O模块，数字量（又称为开关量）输入模块和数字量输出模块简称为DI模块和DQ模块，模拟量输入模块

3、和模拟量输出模块简称为AI模块和AQ模块，它们统称为信号模块，简称为SM。信号模块安装在CPU模块的右边，扩展能力最强的CPU可以扩展8个信号模块，以增加数字量和模拟量输入、输出点。信号模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和CPU63的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号，数字量输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的数字量输入信号。模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流、电压信号，或者直接接收热电阻、热电偶提供的温度信号。数字量输出模块用来控制接触器、

4、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备，模拟量输出模块用来控制电动调节阀、变频器等执行器。CPU模块内部的工作电压一般是DC5V，而PLC的外部输入/输出信号电压一般较高，例如DC24V或AC220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU中的元器件，或使PLC不能正常工作。在信号模块中，用光耦合器、光敏晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC的内部电路和外部的输入、输出电路。信号模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。3．通信模块通信模块安装在CPU模块的左边，最多可以添加3块通信模块，可以使用点对点通信模块、PROFIBUS模

5、块、工业远程通信模块、AS-i接口模块和IO-Link模块。4．SIMATICHMI精简系列面板与S7-1200配套的第二代精简面板的64K色高分辨率宽屏显示器的尺寸有4.3in、7in、9in和12in这4种，支持垂直安装，用TIA博途中的WinCC组态。它们有一个RS-422/RS-485接口或一个RJ45以太网接口，还有一个USB2.0接口。USB接口可连接键盘、鼠标或条形码扫描仪，可用优盘实现数据记录。5．编程软件TIA是TotallyIntegratedAutomation（全集成自动化）的简称，TIA博途（TIAPortal）是西门子自动化的全

6、新工程设计软件平台。S7-1200用TIA博途中的STEP7Basic（基本版）或STEP7Professional（专业版）编程。1.1.2CPU模块1．CPU的共性1）可以使用梯形图（LAD）、函数块图（FDB）和结构化控制语言（SCL）这3种编程语言。布尔运算指令、字传送指令和浮点数数学运算指令的执行速度分别为0.08μs/指令、1.7μs/和2.3μs/指令。2）S7-1200集成了最大150KB（B是字节的缩写）的工作存储器、最大4MB的装载存储器和10KB的掉电保持存储器。CPU1211C和CPU1212C的位存储器（M）为4096B，其他CP

7、U为8192B。可以用可选的SIMATIC存储卡扩展存储器的容量和更新PLC的固件。还可以用存储卡将程序传输到其他CPU。3）过程映像输入、过程映像输出各1024B。集成的数字量输入电路的输入类型为漏型/源型，电压额定值为DC24V，输入电流为4mA。1状态允许的最小电压/电流为DC15V/2.5mA，0状态允许的最大电压/电流为DC5V/1mA。输入延迟时间可以组态为0.1μs～20ms，有脉冲捕获功能。在过程输入信号的上升沿或下降沿可以产生快速响应的中断输入。继电器输出的电压范围为DC5～30V或AC5～250V。最大电流2A，白炽灯负载为DC30W或

8、AC200W。DC/DC/DC型MOSFET（场效应管）的1状态最