西门子6ES7211-0BA23-0XB0型号规格
开关电源的工作过程相当容易理解,在线性电源中,让功率晶体管工作在线性模式,与线性电源不同的是,PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态,在这两种状态中,加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小)/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
与线性电源相比,PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波",即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。 脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波,其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。
控制器的主要目的是保持输出电压稳定,其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器,可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于,误差放大器的输出(误差电压)在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。开关电源有两种主要的工作方式:正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很小,但是工作过程相差很大,在特定的应用场合下各有优点。
、西门子PLC总线模块
1. PS总线模块
这款模块的订货号为6ES7 195-7HA00-0XA0,一般用在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6ES7 195-7HB00-0XA0,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6ES7 195-7HC00-0XA0,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6ES7 195-7HD10-0XA0,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SITOP电源是一种高性能开关型稳压电源。SITOP电源系列为用户提供了工业稳压直流电源的完整解决方案,它有多个系列可供用户进行选择。其中一种类型是平板电源,用于墙面安装。平板电源的主要型号介绍如下:
1. PSU100D 12 V / 3.0 A
订货号:6EP1321-1LD00,额定输入电压:100-240VAC,额定输出电压:12VDC,额定输出电流:3A;
2. PSU100D 12 V / 8.3 A
订货号:6EP1322-1LD00,额定输入电压:100-240VAC,额定输出电压:12VDC,额定输出电流:8.3A;
3. PSU100D 24 V / 2.1 A
订货号:6EP1331-1LD00,额定输入电压:100-240VAC,额定输出电压:24VDC,额定输出电流:2.1A;
4. PSU100D 24 V / 3.1 A
订货号:6EP1332-1LD00,额定输入电压:100-240VAC,额定输出电压:24VDC,额定输出电流:3.1A;
5. PSU100D 24 V / 4.1 A
订货号:6EP1332-1LD10,额定输入电压:100-240VAC,额定输出电压:24VDC,额定输出电流:4.1A;
6. PSU100D 24 V / 6.2 A
订货号:6EP1333-1LD00,额定输入电压:100-240VAC,额定输出电压:24VDC,额定输出电流:6.2A;
7. PSU100D 24 V / 12.5 A
订货号:6EP1334-1LD00,额定输入电压:100-240VAC,额定输出电压:24VDC,额定输出电流:12.5A;
开关电源的选型主要考虑以下几个方面:
1、稳定度
当线电压或负载电流变化肘,直流电源的输出电压也会有所起伏。稳压程度由稳压电路的参数决定,参数是指滤波电容的容量和能量释放的速率。
如果给电源供电的一个相对恒定的电源,那么只需基本的负载稳压。稳定度的大小一般定义为空载或满载时输出电压的百分比,或电压的变化值。
2、内部阻抗
相对较大的电源内阻对负载来讲有两点不利,首先是不利于负载稳压电路工作,更为不利的是负载电流的任何变化都会导致直流电源输出的起伏,这种起伏对测试结果的影响同脉冲与噪声对测试结果造成的影响*相同。
3、过载保护
因为一个电源要供给不同的电路使用,这些电路的电流的流量可能是未知的,为了避免对电源的损坏,需设置保护电路的范围。
几乎所有的电源都具有以下特点:在超出输出范围时,要么输出保持在大输出值,要么就自行关闭电源。某些程控电源除可用程序设定输出范围外,还能自动设置电源稳定输出的类型。也就是说,当外电路需要的电压或电流超过设置极*,电源可自动地由恒压源变成恒流源或由值流源变成恒压源。
4、脉动与噪声
理想的直流电源应提供纯净的直流,然而总有一些干扰存在,比如在开关电源输出端口叠加的脉动电流和高频振荡。这两种干扰再加上电源本身产生的尖峰噪声使电源出现断续和随意的漂移。
5、并联或串联工作
当一个电源不能满足所需的电压或电流范围时,可将两个或多个电源(或将同一电源的不同输出)并联或串联起来使用。在这种工作模式下,各电源模块间的稳压和控制电路之间的联系仍然存在,只不过一个电源作为主控方另一个电源作为受控方使用。
西门子SITOP电源输入端配置
西门子SITOP电源在使用过程中,需要按照如下的方式进行配置,以便得到合理稳定的使用效果,它的要求如下:
1. 西门子SITOP电源的输入端需要开关以投入或者关闭电源,并且需要保护线路和电源模块的能力,一般选用小型断路器为宜;
2. 当西门子SITOP电源加电时,电源模块会因内部电容的充电而造成一个输入浪涌电流,这个电流将在数毫秒内下降到额定输入电流。除了电源模块内部的阻抗外,输入浪涌电流在很大程度上取决于供电电压、供电系统的阻抗以及电缆的阻抗的大小。各个西门子SITOP电源的大输入浪涌电流已经在电源规格表上列出,这对于线路侧的保护设计取值非常重要;
3. 单相交流电输入的西门子SITOP电源已经具有内部保护。对于交流侧而言,仅需要为线路提供保护设备,其参数取决于所使用的电缆的额定值。西门子SITOP电源参数表和操作手册中推荐的断路器规格,保证了在的情况下,所可能产生的大浪涌电流也不会使断路器分断;
4. 三相交流电输入的西门子SITOP电源没有内部保护电路。必须有线路侧的保护设备提供电缆和设备保护。参数表和操作手册中的保护设备,与相应电源模块的特性符合,因此非常适合使用。
1. S7200系列plc系统基本构成
SIMATIC S7—200硬件系统的配置方式采用整体式加积木式,即主机中包含一定数量的本机I/O,同时还可以扩展各种功能模块。一个完整的PLC系统如图1所示。
图1 S7—200硬件系统组成
CPU模块又称为主机是系统的核心,它包括CPU、存储器、基本输入输出点和电源等。它实际就是一个完整的控制系统,可以单独完成一定的控制任务。
主机I/O数量不能满足控制系统的要求时,用户可以根据需要扩展各种I/O模块,所能连接的扩展单元的数量和实际所能使用的I/O点数是由多种因素共同决定的。当需要完成某些特殊功能的控制任务时,可扩展特殊功能模块,以完成某种特殊的控制任务。
利用网络接口,可以充分和方便地利用为SIMATICS7—200系统的硬件和软件资源而开发和使用的一些设备,主要有编程设备、人机操作界面和网络设备等。
所有以上这些硬件设备,都在一个统一的工业软件平台上编程和运行,为了更好地管理和使用这些设备,S7—200PLC配备了许多功能强大的专用功能指令,方便地实现各种控制目的。
2. 主机(CPU)模块
S7—200系统CPU 22*系列PLC主机(CPU模块)的外形如图2所示。 S7—200CPU模块包括一个中央处理单元、存储器、电源以及数字I/O点,这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序,以便对工业自动化控制任务或过程进行控制。输人部分从现场设备中采集信号,输出部分则输出控制信号,控制工业过程中的设备。
图2 CPU 22*系列PLC的CPU外形
从CPU模块的功能来看,SIMATICS7—200系列小型可编程序控制器发展至今,经历了两代:代产品的CPU模块为CPU 21*,现已停产。第二代产品的CPU模块为CPU 22*,是在21世纪初投放市场的。其速度快,具有极强的通讯能力。它具有四种不同结构配置的CPU单元。
(1)CPU 221 CPU 221具有6输入/4输出,共计10个点的I/O,无扩展能力,有6 KB程序和数据存储空间。还具有4个独立的30 kHz高速计数器,2路独立的20 kHz高速脉冲输出端,1个RS—485通讯/编程口,具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由通讯方式。非常适合于小点数的控制系统。
(2)CPU 222 CPU 222除了具有CPU 221的功能外,其不同点在于:它有8输人/6输出,共计14点I/O。可以带两个扩展模块,多扩展8路模拟量和64个I/O,因此是更广泛的全功能控制器。
(3)CPU 224 它在CPU 222的基础上使主机的输入输出点数增为24点,有14输入/10输出,可以带7个扩展模块,大可扩展为168点数字量或者35点模拟量的输入和输出;存储容量也进一步增加,有内置时钟,还增加了一些数学指令和高速计数器的数量,具有较强的控制能力。
(4)CPU 226 这种模块在CPU 224的基础上功能又进一步增强,有24输入/16输出,主机输入和输出点数增到40点,大可扩展为248点数字量或35点模拟量;增加了通讯口的数量,通讯能力大大增强;它可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。
现在西门子公司新推出了一种增强型的CPU 226XM,它在用户程序存储容量上扩大到8K字,其他指标和CPU 226相同。
每一款主机模块上都集成了24V直流电源,可以直接用于连接传感器和执行机构。利用EEPROM存储存储程序和配置信息。用户数据可通过主机的超级电容存储若干天,电池模块可选,可使数据的存储时间延长到200天。可以用普通输入端子捕捉比CPU扫描周期更快的脉冲信号,利用中断输入,允许以极快的速度对信号的上升沿做出响应。速度为30 kHz的高速计数器可以编程,并具有复位输入端,多个独立的输入端,可同时用作加减计数,可以连接相应数量的相位差为90度的A/B相增量编码器。2路大可达20kHz的高频脉冲输出,可用以驱动步进电机和伺服电机以实现准确定位任务。可以用模块上的电位器来改变它对应的特殊寄存器中的数值,可以即时更改程序运行中的一些参数,如定时/计数器的设定值、过程量的控制参数等。实时时钟可用以对信息加注时间标记,记录机器运行时间或对过程进行时间控制。S7—22*各主机的主要技术性能指标如表所列。
技术指标 | CPU221 | CPU222 | CPU224 | CPU226 |
外型尺寸/mm | 90*80*62 | 90*80*62 | 120.5*80*62 | 190*80*62 |
存储器 | ||||
用户程序 | 2048字 | 2048字 | 4096字 | 4096字 |
用户数据 | 1024字 | 1024字 | 2560字 | 2560字 |
用户存储器类型 | EEPROM | EEPROM | EEPROM | EEPROM |
数据后备(超级电容) | 50小时 | 50小时 | 50小时 | 50小时 |
输入/输出 | ||||
本机I/O | 6入/4出 | 8入/6出 | 14入/10出 | 24入/16出 |
可扩展模块数量 | 无 | 2 | 7 | 7 |
数字量I/O映像区 | (128入/128出) | (128入/128出) | (128入/128出) | (128入/128出) |
模拟量I/O映像区 | 无 | 16入/16出 | 32入/32出 | 32入/32出 |
布尔指令执行速度 | 0.37 μs/指令 | 0.37 μs/指令 | 0.37 μs/指令 | 0.37 μs/指令 |
主要内部继电器 | ||||
I/O映像寄存器 | 128I和128Q | 128I和128Q | 128I和128Q | 128I和128Q |
内部通用继电器 | 256 | 256 | 256 | 256 |
计数器/定时器 | 256/256 | 256/256 | 256/256 | 256/256 |
字入/字出 | 无 | 16/16 | 32/32 | 32/32 |
顺序控制继电器 | 256 | 256 | 256 | 256 |
附加功能 | ||||
内置高速计数器 | 4H/2W(20KHz) | 4H/2W(20KHz) | 6H/4W(20KHz) | 6H/4W(20KHz) |
模拟量调节电位器 | 1 | 1 | 2 | 2 |
高速脉冲输出 | 2(20 kHz,DC) | 2(20 kHz,DC) | 2(20 kHz,DC) | 2(20 kHz,DC) |
通讯中断 | 1发送/2接受 | 1发送/2接受 | 1发送/2接受 | 1发送/2接受 |
硬件输入中断 | 4,输入滤波器 | 4,输入滤波器 | 4,输入滤波器 | 4,输入滤波器 |
定时中断 | 2(1-255 ms) | 2(1-255 ms) | 2(1-255 ms) | 2(1-255 ms) |
实时时钟 | 有(时钟卡) | 有(时钟卡) | 有(内置) | 有(内置) |
口令保护 | 有 | 有 | 有 | 有 |
通讯功能 | ||||
通讯口数量 | 1(RS-485) | 1(RS-485) | 1(RS-485) | 2(RS-485) |
支持协议 | PPI,DP/T | PPI,DP/T | PPI,DP/T | PPI,DP/T |
PPI主站点到点 | NETR/NETW | NETR/NETW | NETR/NETW | NETR/NETW |
表 S7—22*各主机的主要技术性能指标
3. 扩展模块
输入和输出点是系统与被控制对象的连接点。用户可以使用主机I/O和扩展I/O。S7—200系列CPU提供一定数量的主机数字量I/O点,但在主机点数不够的情况下,就必须使用扩展模块的I/O点。有时需要完成过程量控制时,可以扩展模拟量的输入/输出模块。当需要完成某些特殊功能的控制任务时,S7—200主机可以扩展特殊功能模块。所以S7—200扩展模块包括数字量输入/输出扩展模块、模拟量输入/输出扩展模块和功能扩展模块。典型的输入/输出模块和特殊功能模块有:
(1) 数字量I/O扩展模块
S7—200PLC系列目前总共可以提供几类数字量输入/输出扩展模块:
输入扩展模块EM221有三种:8点DC24V输入;16点DC24V输入;8点光电隔离输入,交直流通用,可直接输入交流220V。
输出扩展模块EM222有五种:4点DC24V输出;4点继电器输出;8点DC24V输出,8点继电器输出;8点光电隔离晶闸管输出。
输入/输出混合扩展模块EM223有六种:分别为4点、8点、16点输入/4点、8点、16点输出的各种组合,三种为DC24V输出,另三种为继电器输出。
(2) 模拟量I/O扩展模块
模拟量输入扩展模块EM231有3种:4路模拟量输入,输入量程可配置为4——20mA、0——5V、0——10V、±5V或±10V等;2路热电阻输入;4路热电偶输入。12位精度。
模拟量输出扩展模块EM232:具有2路模拟量输出。12位精度。
模拟量输入/输出扩展模块EM235:具有4路模拟量输入和1路模拟量输出(占用2路输出地址)。12位精度。
(3)功能扩展模块
功能扩展模块有EM253位置控制模块、EM277 PROFIBUS-DP模块、EM241调制解调器模块、CP243-1以太网模块和CP243-2 AS-i接口模块等。
扩展模块时,通过CPU模块和扩展模块上的扩展电缆把各个扩展模块依次串接起来,形成一个扩展链。在进行大I/O配置的预算时要考虑以下几个因素的限制:允许的扩展模块数、映像寄存器的数量、CPU为扩展模块所能提供的大电流和每种扩展模块消耗的电流