中山西门子PLC代理商
在 24 V 馈线中实现选择性和快速故障定位
SITOP PSE200U 和 SITOP select 选择性模块可对所有 24 V电源进行*扩展，以将负载电流分配到多条馈线并进行监控。将会可靠检测一条或多条馈线中的过载和短路并发出信号。
电路允许存在短暂电流峰值（例如，由较高的突波电流引起的电流峰值），但会在长时间过载时将馈线断开。甚至在高电阻线路上以及在发生“缓慢"短路时，也可确保断开。在这种情况下，小型断路器无法跳闸或跳闸过晚，即使电源装置能够输送所需的跳闸电流。SITOP扩展模块继续毫无中断地向不受影响的馈线提供 24 V 电压和反馈，此特性可避免发生全面系统故障。
SIPLUS extreme 产品基于西门子标准产品。此处的内容摘自相关的标准产品。添加了特定 SIPLUS extreme信息
无论电缆长度或电缆截面积如何，发生过载时均能够可靠关断
每个模块有 4 个负载馈电装置，每个输出具有单独可调的输出电流范围 0.5 – 3 A 或 3 – 10 A
输出电流的电压测量点 (1 V = 1 A)，不需要断开负载电路
带远程诊断功能的两个型号：具有组信号接触器或单通道信号
提供了根据 NEC Class 2 将各输出的功率限制到 100 VA 的型号
通过免费的 SIMATIC S7 或 SIMOTION 函数块 (S7-1500/1200/300/400) 或通过 LOGO!进行分析
可使用电位器设定通道zui大电流，便于组态
3个彩色 LED 灯用于现场的快速故障定位
可从*位置进行远程复位 (PSE200U)
可手动接通/关闭输出，调试方便 (PSE200U)
顺序连接馈线以降低总突波电流
电流和时间调节器上具有密封式透明盖，可防止误调节 (PSE200U)
选择性模块与 24 V 结合使用，可将负载电流分配在多条馈线上，并可将使各个电流。可以检测各回路中由过载或短路引起的故障并选择性关断，这样，其它负载电流通路就不会受故障的影响。这样就可实现快速故障诊断并zui大限度缩短停机时间。
西门子PLC总线模块
1. PS总线模块
这款模块的订货号为6ES7195-7HA00-0XA0，一般用在ET200M的前端，用于连接1个IM153系列通讯模块。西门子PLC通过CPU的DP端口与IM153的DP端口进行连接，实现CPU对远程I/O模块的数据交换。
2. SM总线模块/40
这款模块的订货号为6ES7195-7HB00-0XA0，用于连接2个40mm宽的S7-300系列标准I/O模块使用。用户可以根据需要在ET200M中配置相应的I/O模块，并通过SM总线模块/40固定在有源导轨上，这样就可以实现在通电状态下插拔远程I/O模块，便于控制系统的维护。
3. SM总线模块/80
这款模块的订货号为6ES7195-7HC00-0XA0，与SM总线模块/40类似，它用来连接1个80mm宽的S7-300系列模块。同样的，用户可以对ET200M做相应配置，并实现带电插拔模块功能。
4. IM总线模块
这款模块的订货号为6ES7195-7HD10-0XA0，它与PS总线模块的区别在于。PS总线模块连接1个IM153系列通讯模块，而IM总线模块可以同时连接2个IM153系列通讯模块。这2个IM153系列通讯模块一般为IM153-2冗余系列，将它们配置为冗余通讯单元使用。控制系统的CPU可以通过任意一个IM153-2来实现对ET200M中的远程I/O单元进行数据交换。
西门子LOGO!电源特点
西门子LOGO！电源主要为用户提供针对配电箱的扁平型电源，紧凑设计的 LOGO!电源广泛应用于紧凑系统中。例如：由于其短小、阶梯形外形而在配电箱中广泛使用。宽范围输入，无线干扰B级，较大的温度范围和广泛的认证更能确保其应用于中低端领域。
西门子LOGO！电源的产品基本特性有：
（1）5 V，12 V和15 VDC 均有2 种电流输出；
（2）24 V 有三种电流输出
（3）扁平的 LOGO! 设计，深度仅有 55 mm
（4）85 ~ 264 V AC/110 ~ 300 V DC 宽输入电压范围
（5）*的负载启动冲击电流适应性
（6）可调节的输出电压
（7）绿色 LED 指示“输出电压正常"
（8）-20 ?C ~ +70 ?C 的宽工作温度范围
1 引言
可编程序控制器(Programmable LogicController)简称为plc，它具有可靠性高、抗干扰能力强等突出优点，因而广泛应用于工业控制领域，已经成为现代工业自动化的主要支柱之一。在PLC控制系统的设计中，经常会遇到I/O点资源紧张以及性价比矛盾的问题。有些被控设备需要具有手动、自动的工作方式，且手动部分控制按钮较多;有些自动生产线中，进行位置检测的行程开关或者用于系统工作状态指示的输出比较多，都会使占用的I/O点大为增加。一般通过增加扩展模块来解决，但PLC的I/O点价格昂贵，且还有扩展模块数目和I/O点数目的限制，如SIEMENS的CPU226大扩展模块数目为7，大扩展168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。若此时再增加CPU，势必使得系统性价比大为降低，在这种情况下，扩展I/O点数具有较大的实际意义。本文以SIEMENS的S7-200PLC为例，探讨如何扩展PLC控制系统中I/O点数的方法。 2 硬件电路I/O点扩展方法
2.1 分时分组输入
对于既有手动方式又有自动方式，而二者不可能同时执行的PLC工作方式，不同工作方式的输入可以共用一个PLC的输入点。分时分组输入扩展I／O点数接线图如图l所示。I1.0用来输入自动/手动命令信号，供自动和手动程序切换用;二极管用来切断寄生电路，避免错误信号的产生;SA用来切换自动和手动操作方式。
图1 分时分组输入接线图 2.2 共用输出触点
对于通断状态完全相同的负载，在输出点功率允许的情况下，可以并联于同一输出点上，即用一个输出点带动多个负载，需特别注意的是不能超出每个输出点的允许负载能力。接线方式如图2所示。
图2 共用输出点接线图 2.3 合并输入触点
对于一个由如图3所示的按钮和接触器实现的电动机多点起动、停止的控制要求，例如可在三处实现启动和停止，其中，SB1、SB2、SB3为起动按钮，SB11、SB12、SB13为停止按钮。可以将每个按钮接PLC的一个输入点，很容易便可实现。若PLC的输入点较为紧张，则可以用图4所示的方式接线，与每个按钮占用一个输入点的方式相比，该方法的软件编程更为简单。
图3 电动机电气控制原理图
图4 电动机PLC控制接线图
3 软件编程I/O点扩展方法
软件扩展的基本思想是一点两用或轮序复用。即当按钮初次按下时，输出要求为高;当按钮再次按下时，输出要求为低;再按下时又为高，依此类推。这样就可以节省一个输入点，当系统有较多开关量控制时可节省较多输入点，如主机ON和主机OFF，纸料座上和纸料座下，都可以只用一个输入点来控制。实现“一点两用”的编程方法较多，如利用内部辅助继电器、定时器、计数器、移位指令等，本文仅介绍几种简便方法。
3.1 利用边沿检测、输出指令
若按钮SB连到I0.0上，输出控制Q0.0，利用边沿检测和输出指令实现“一点两用”，用STEP7V5.3编制的STL程序如下。
A I0.0
FP M0.0
= M0.1
A M0.1
A Q0.0
= M0.2
A(
O M0.1
O Q0.0
)
AN M0.2
= Q0.0
程序说明:当第1次按下按钮SB时，I0.0的常开触点闭合，在RLO边沿检测指令FP的作用下，辅助继电器M0.1接通一个扫描周期，从而输出继电器Q0.0的线圈得电，且Q0.0构成自锁(保持)电路，同时Q0.0另一对常开触点闭合，为M0.2接通做准备;当第2次按下按钮SB时，在FP指令的作用下，M0.1的常开触点接通M0.2的线圈回路，M0.2的常闭触点切断了PLC的输出，从而实现一点两用。
3.2 利用边沿检测、跳转指令
若利用边沿检测和跳转指令，实现起来较为简便，其STL程序如下。
A I0.0
FP M0.0
JNB OUT
AN Q0.0
= Q0.0
OUT: NOP0
程序说明:第4、5个语句的功能是实现Q0.0的自取反，但若没有前面的跳转指令，则程序每个扫描周期都会将Q0.0的状态取反一次;第1、2句的作用是限定只有当I0.0的上升沿到时取反一次，否则跳出取反程序段，从而实现一点两用。
3.3 利用边沿检测、异或指令
若利用边沿检测和异或指令实现起来更为简便，程序如下。
A I 0.0
FP M0.0
X Q0.0
= Q0.0
程序说明:当第1次检测到I0.0的上升沿，此时Q0.0为0，所以异或后输出Q0.0为1，第2个扫描周期来时，已经不是I0.0的上升沿了，因此为0，然而此时Q0.0确为1，所以异或后保持结果仍为1;第2次检测到上升沿时，Q0.0为1，异或后输出Q0.0的结果为0，等到下一个扫描周期到时，已经不是上升沿了，而此时Q0.0还是为0，因此异或保持输出仍为0。
[NextPage] 4 硬件和软件结合I/O点扩展方法
4.1 硬件编码和软件译码，扩展输入点
在控制系统输入信号较多的情况下，可以利用编码器对输入信号编码，然后引到PLC的输入端，再通过PLC内部程序配合进行译码，对各个输入信号加以识别，可以大大减少对输入点的占用。PLC的外部接线如图5所示。由于普通编码器在有多个信号同时输入时会出现乱码，故可采用8线-3线优先编码器74LS148，设定好信号的优先权，有时还要将编码器的选通输出端和扩展端也接入PLC中，配合程序减少误判断。另外，还要注意的是电平的匹配问题(信号电路的＋5V和PLC的＋24V之间)以及PLC的输入口对信号识别所要求的技术规范(驱动电流和电压能识别的范围)，有时还需增加适当的信号放大和隔离电路。
图5 硬件编码接线图 下面以按钮SB2按下为例，说明PLC内部软件译码的程序识别方法。由74LS148的功能表可知，该芯片低电平有效，因此图5中用3个非门将输出电平转换成正逻辑。若SB2按下，无论SB0和SB1是否按下，但SB3～SB7均未按下;此时，ABC的输出为101，经过非门后I0.0，I0.1，I0.2的状态分别为0，1，0;对应的STL译码程序如下。
LDN I0.0
A I0.1
AN I0.2
= M0.2
这样，笔者在程序里用M0.2的常开触点代替了按钮SB2。即当按钮SB2按下，M0.2为1;SB2弹起，M0.2又为0，从而实现了软件译码的功能。另外需要指出，该方法在PLC的每一个扫描周期只能读入8个输入中的一个输入状态，若有2个以上开关闭合，PLC只能检测出优先权高的那个信号。
4.2 软件编码和硬件译码，扩展输出点
在控制系统输出信号较多的情况下，可以通过PLC的内部程序对输出信号进行编码，然后通过硬件译码器 进行译码，驱动负载工作，这可以大大的减少对输出点的占用。PLC的外部接线如图6所示，采用3线-8线译码器74LS138。此时，同样存在电平匹配的问题，即PLC的直流模块典型输出为＋24V，而信号电路的工作电压一般为＋5V，因此，有时同样需要增加信号电路以及功率放大电路以驱动负载工作。
图6 PLC接线图 下面以如何让Q2为1为例，说明PLC内部软件的编码方法。由74LS138的功能表可知，若要使输出Q2为1，应该使Y2输出为0;即对应的ABC应该为010，从而得到只要让PLC的Q0.0，Q0.1，Q0.2分别为0，1，0即可;对应的STL编码程序如下，其中M1.2为置位输出Q2的条件。
LD M1.2
S Q0.0, 1
R Q0.1, 1
S Q0.2, 1
这样，只需对Q0.0，Q0.1，Q0.2进行组合就可以实现对输出Q0～Q7分别置为1。本方法存在一个明显的缺点，即每一个扫描周期只能输出八种状态中的一种，若要同时置位输出Q0和Q1是不能实现的。
4.3 用N个输入点识别N×(N＋1)/2个输入信号
若我们将输入信号接成图7的形式，再配合以软件编程便可以实现用3个输入点识别3×(3＋1)/2＝6个输入信号。其基本思想是:当SB1按下时，PLC只检测到了I0.0为“1”，此时I0.1和I0.2的状态均为“0”，那么在程序里就将I0.0的常开触点和I0.1、I0.2的常闭触点相与来识别SB1的状态;若SB2按下时，I0.0和I0.1均为“1”，I0.2为“0”，此时识别程序应该为I0.0和I0.1的常开触点与上I0.2的常闭触点;其它点的情况类似，输入信号SB1和SB2的STL识别程序如下，其中，M2.1、M2.2的状态就代表了信号SB1、SB2的状态。
LD I0.0
AN I0.1
AN I0.2
= M2.1
//信号SB1的识别
LDN I0.0
A I0.1
A I0.2
= M2.2
//信号SB2的识别
需要指出:这种方法不能识别2个及2个以上的信号同时为1的情况，如SB1和SB3同时接通，程序会把它当成SB2接通的情况识别。图7中二极管的作用是为了隔断寄生电流形成通路。其实，用3个输入点多可以7个信号的识别，如果在图7中再加一个SB7，用3个二极管连到I0.0、I0.1、I0.2上，则可以通过将3个点的常开触点相与来识别SB7，但这样过于繁琐，因此一般不采用。
图7 硬件接线图
4.4 用输入/输出口组成矩阵式键盘
若控制系统需要设计键盘，常规的思路是每个按键接一个输入口。然而，当键数增加时，极为浪费输入点，因此仿照微机系统中制作矩阵式键盘的思路，在PLC系统中利用I/O点组成矩阵式键盘，如图8所示为3×3键盘结构图。编程思路:首先，判断整个键盘上有无键按下，方法是将行全输出为1，然后读入列的状态，如果列读入的状态全为0，则无键按下，不全为0则有键按下;其次，逐列扫描，方法是依次将行线送1，检查对应列线的状态，若列线全为0，则按键不在此行;若不全为0，则按键必在此行，且是与1电平列线相交的那个键。由此可见，对应的软件编程比较复杂，但是在有些小型的控制系统中可以避免增加操作屏或触摸屏，从而提高系统性价比。若需要详细的硬件设计图和软件程序可与作者联系。
图8 3×3键盘结构图 5 结束语
本文从硬件设计、软件编程以及硬件软件结合三个方面探讨了扩展PLCI/O点的方法。在具体应用时，还需考虑每种扩展方法的一些优缺点以及抗干扰能力等问题。若能合理的利用这些方法，必能有效的节省PLC的I/O点数，降低系统成本，提供性价比，更为充分的发挥PLC的优势 |
