【PLC应用技术】S7-1200的硬件结构——信号板与信号模块

导读

本章节主要介绍西门子公司S7-1200系列可编程序控制器（PLC）的基本结构与应用特点，对它的编程环境及应用进行详细的讲解，结合实例介绍典型指令编程方法，并介绍PLC应用设计中应注意的主要问题。

各种CPU的正面都可以增加一块信号板。信号模块连接到CPU的右侧，以扩展其数字量或模拟量I/O的点数。CPU 1211C不能扩展信号模块，CPU 1212C只能连接两个信号模块，其他CPU可以连接8个信号模块。所有的S7-1200 CPU都可以在CPU的左侧安装最多3个通信模块。

1. 信号板

​S7-1200所有的CPU模块的正面都可以安装一块信号板，并且不会增加安装的空间。有时添加一块信号板，就可以增加需要的功能。有下列信号板和电池板：

（1）SB 1221数字量输入信号板，4点输入的最高计数频率为200kHz。 数字量输入、数字量输出信号板的额定电压有DC 24V和DC 5V两种。

（2）SB 1222数字量输出信号板，4点固态MOSFET输出的最高计数频率为200kHz。

（3）SB 1223数字量输入/输出信号板，2点输入和2点输出的最高频率均为200kHz。

（4）SB 1231热电偶信号板和RTD（热电阻）信号板，它们可选多种量程的传感器，分辨率为0.1℃/0.1℉，15 位+符号位。

（5）SB 1231模拟量输入信号板，有一路12位的输入，可测量电压和电流。

（6）SB 1232模拟量输出信号板，一路输出，可输出分辨率为12位的电压和11位的电流。

（7）CB 1241 RS485信号板，提供一个RS-485接口。

（8）BB 1297电池板，适用于实时时钟的长期备份。

2. 数字量I/O模块

数字量输入/数字量输出（DI/DQ）模块和模拟量输入/模拟量输出（AI/AQ）模块统称为信号模块。可以选用8点、16点和32点的数字量输入/模拟量输出模块，来满足不同的控制需要。8继电器输出（双态）的DQ模块的每一点，可以通过有公共端子的一个常闭触点和一个常开触点，在输出值为“0”和“1”时，分别控制两个负载。

所有的模块都能方便地安装在标准的35mm DIN导轨上。所有的硬件都配备了可拆卸的端子板，不用重新接线，就能迅速地更换组件。

3. 模拟量I/O模块

在工业控制中，某些输入量（例如压力、温度、流量、转速等）是模拟量，某些执行机构（例如电动调节阀和变频器等）要求PLC输出模拟量信号，而PLC的CPU只能处理数字量。模拟量首先被传感器和变送器转换为标准量程的电流或电压，例如

4～20mA，±0～10V，PLC用模拟量输入模块的A-D转换器将它们转换成数字量。带正负号的电流或电压在A-D转换后用二进制补码来表示。模拟量输出模块的D-A转换器将PLC中的数字量转换为模拟量电压或电流，再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是实现A-D转换（模拟量输入）和D-A转换（模拟量输出）。A-D转换器和D-A转换器的二进制位数反映了它们的分辨率，位数越多，分辨率越高。模拟量输入/输出模块的另一个重要指标是转换时间。

（1）SM 1231模拟量输入模块

有4路、8路的13位模块和4路的16位模块。模拟量输入可选±10V、±5V和0～20mA、4～20mA等多种量程。电压输入的输入电阻大于等于9MΩ，电流输入的输入电阻为280Ω。双极性模拟量满量程转换后对应的数字为–27648～27648，单极性模拟量为0～27648。

（2）SM 1231热电偶和热电阻模拟量输入模块有4路、8路的热电偶（TC）模块和4路、8路的热电阻（RTD）模块。可选多种量程的传感器，分辨率为0.1℃/0.1℉，15位+符号位。

（3）SM 1232模拟量输出模块

有2路和4路的模拟量输出模块，–10～+10V电压输出为14位，最小负载阻抗1000Ω。0～20mA或4～20mA电流输出为13位，最大负载阻抗600Ω。–27648～27648对应满量程电压，0～27648对应满量程电流。

电压输出负载为电阻时转换时间为300μs，负载为1μF电容时转换时间为750μs。电流输出负载为1mH电感时转换时间为600μs，负载为10mH电感时为2ms。

（4）SM1234 4路模拟量输入/2路模拟量输出模块

SM 1234模块的模拟量输入和模拟量输出通道的性能指标分别与SM 1231 AI4x13bit模块和SM 1232 AQ 2x 14bit模块的相同，相当于这两种模块的组合。

内容来源：《电气工程基础与应用》

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