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概述

SIMATIC ET 200 型号

各水平的理想通信

分布机和设备配置在自动化技术中变得普遍了。这将减少线路成本，且灵活性和可靠性得到显著提高。

PROFINET 和 PROFIBUS DP 可用于连接分布式 I/O，而 AS-Interface 用于处理执行器/传感器一级的通信。在整个自动化范围内实现了无故障的数据交换。

PROFIBUS DP

PROFIBUS-DP 是一种快速、标准化的现场总线系统。

通过分布式SIMATIC ET 200I/O系统，数字以及模拟输入和输出可以连接到SIMOTION。智能 I/O 模块也可以搭配 SIMATIC ET 200 实现分布式应用。

同步模式功能允许使用高速PROFIBUS DP、确定性的I/O处理以及集成设备。

PROFINET

PROFINET 是创新的开放式工业以太网标准 (IEC 61158)，适用于工业自动化。使用 PROFINET，设备可从现场级连接到管理级。 SINAMICS 变频器和 SIMATIC ET 200S/SP、SIMATIC ET 200M/MP、SIMATIC ET 200pro 和 SIMATIC ET 200eco/ecoPN 分布式 I/O 系统支持 PROFINET。

使用同步实时 (IRT) 和高速 I/O 时，基于 PROFINET 可以实现 250 μs 的循环时间。

AS-接口

通过AS-接口，现场级的执行器和传感器可以通过简单的双线线路连接。该双线线路还可以在通信中为单独站点提供功率。

PROFINET 上的控制器/设备组态

SIMATIC ET 200 分布式 I/O

SIMATIC ET 200 分布式 I/O 为许多不同的应用程序提供了I/O 系统:

SIMATIC ET 200SP： SIMATIC ET 200SP 分布式 I/O 系统是一种为灵活的可扩展分布式 I/O 系统，用于通过 PROFINET 将过程信号连接至中央控制系统。该分布式 I/O 系统使用起来十分方便，由于设计紧凑，在控制柜中可取得高的经济性。由于运行速度和传输速度较高，与常规系统相比，性能大大提高。

SIMATIC ET 200S：特别用于控制柜安装和时间关键型应用的精密可量 I/O 系统；包括电机起动器以及负载组的安全技术和单独分组。

SIMATIC ET 200MP： 用于控制柜安装的模块化 I/O 系统和 SIMATIC S7-1500 包装系统中的高通道密度。 即使数据量非常大，SIMATIC ET 200MP 也可以实现短总线周期时间和快响应时间。

SIMATIC ET 200M： 用于控制柜安装的模块化 I/O 系统和 SIMATIC S7-300 包装系统中的高通道密度。

SIMATIC ET 200pro：模块I/O系统，具有IP65/67级保护，用于靠近机械的无柜使用；具有框架小、集成PROFIsafe 安全技术、PROFINET 连接和模块热插拔的特点。

SIMATIC ET 200eco:经济的紧凑型 I/O 系统，防护等级为 IP65/67，适合没有控制柜的本地使用，带有灵活、快速的 ECOFAST 或 M12 连接系统（通过 PROFIBUS DP 建立连接）

SIMATIC ET 200eco PN：经济的紧凑型 I/O 系统，防护等级为 IP65/67，适合没有控制柜的本地使用，带有灵活、快速的 M12 连接系统（通过 PROFIBUS IO 建立连接）

对用户程序的循环扫描执行过程，可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段，如图1所示。

    1. 输入采样阶段

   在输入采样阶段，PLCC以扫描方式将所有输入端的输入信号状态（ON/OFF状态）读入到输入映 像寄存器中寄存起来，称为对输入信号的采样。接着转入程序执行阶段，在程序执行期间，即使输入状态变化，输入映像寄存器的内容也不会改变。输入状态的变化只能在下一个工作周期的输入采样阶段才被重新读入。

图1  PLC程序执行的过程

    2. 程序执行阶段

    在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描。如程序用梯形图表示，则总是按先上后下、先左后右的顺序扫描。每扫描到一条指令时所需要的输入状态或其他元素的状态，分别由输入映像寄存器或输出映像寄存器中读入，然后进行相应的逻辑或算术运算，运算结果再存入**寄存器。若执行程序输出指令时，则将相应的运算存入输出映像寄存器。

    3. 输出刷新阶段

    在所有指令执行完毕后，输出映像寄存器中的状态就是欲输出的状态。在输出刷新阶段将其转存到输出锁存电路，再经输出端子输出信号去驱动用户输出设备，这就是PLC的实际输出。PLC重复地执行上述三个阶段，每重复一次就是一个工作周期（或称扫描周期）。工作周期的长短与程序的长短有关。

    由于输入／输出模块滤波器的时间常数，输出继电器的机械滞后以及执行程序时按工作周期进行等原因，会使输入/输出响应出现滞后现象，对一般工业控制设备来说，这种滞后现象是允许的。但一些设备的某些信号要求做出快速响应，因此，有些PLC采用高速响应的输入/输出模块，也有的将顺序程序分为快速响应的高级程序和一般响应速度的低级程序两类。如FANUC-BESK PLC规定高级程序每8ms扫描一次，而把低级程序自动划分分割段，当开始执行程序时，首先执行高级顺序程序，然后执行低级程序的分割段1，然后又去执行高级程序，再执行低级程序的分割段2，这样每执行完低级程序的一个分割段，都要重新扫描执行一次高级程序，以保证高级程序中信号响应的快速性。

  PLC的配线主要包括电源接线、接地、I/O接线及对扩展单元的接线等。

（1）电源接线与接地

PLC的工作电源有120/230V单相交流电源和24V直流电源。系统的大多数干扰往往通过电源进入PLC，在干扰强或可靠性要求高的场合，动力部分、控制部分、PLC自身电源及I/O回路的电源应分开配线，用带屏蔽层的隔离变压器给PLC供电。隔离变压器的一次侧好接380V，这样可以避免接地电流的干扰。输入用的外接直流电源好采用稳压电源，因为整流滤波电源有较大的波纹，容易引起误动作。

良好的接地是抑制噪声干扰和电压冲击保证PLC可靠工作的重要条件。PLC系统接地的基本原则是单点接地，一般用*自的接地装置，单独接地，接地线应尽量短，一般不过20m，使接地点尽量靠近PLC。

²        ²        交流电源接线安装如图42所示。说明如下：

1用一个单开关a将电源与CPU 所有的输入电路和输出(负载)电路隔开。

2用一台过流保护设备b以保护CPU 的电源输出点以及输入点，也可以为每个输出点加上保险丝。

3当使用Micro PLC 24VDC 传感器电源c时可以取消输入点的外部过流保护，因为该传感器电源具有短路保护功能。

4将S200 的所有地线端子同近接地点d相连接以提高抗干扰能力。所有的接地端子都使用14 AWG或1.5mm² 的电线连接到独立接地点上(也称一点接地)。

5本机单元的直流传感器电源可用来为本机单元的直流输入e，扩展模块f，以及输出扩展模块g供电。传感器电源具有短路保护功能。

6在安装中如把传感器的供电M端子接到地上h可以抑制噪声。

²        ²        直流电源安装如图43所示。说明如下：

1用一个单开关a，将电源同CPU 所有的输入电路和输出(负载)电路隔开。

2用过流保护设备b、c、d，来保护CPU 电源、输出点，以及输入点。或在每个输出点加上保险丝进行过流保护。当使用Micro 24VDC 传感器电源时不用输入点的外部过流保护。因为传感器电源内部具有限流功能。

3用外部电容e来保证在负载突变时得到一个稳定的直流电压。

4在应用中把所有的DC 电源接地或浮地f（即把全机浮空，整个系统与大地的绝缘电阻不能小于50兆欧）可以抑制噪声，在未接地DC 电源的公共端与保护线PE之间串联电阻与电容的并联回路g ，电阻提供了静电释放通路，电容提供高频噪声通路。常取R=1M ，C=4700pf。

5将S200 所有的接地端子同近接地点h连接，采用一点接地，以提高抗干扰能力。

624V 直流电源回路与设备之间，以及120/230V交流电源与危险环境之间，必须进行电气隔离。

（2）I/O接线和对扩展单元的接线

 可编程控制器的输入接线是指外部开关设备PLC的输入端口的连接线。输出接线是指将输出信号通过输出端子送到受控负载的外部接线。

 I/O接线时应注意：I/O线与动力线、电源线应分开布线，并保持一定的距离，如需在一个线槽中布线时，须使用屏蔽电缆；I/O线的距离一般不过300m；交流线与直流线，输入线与输出线应分别使用不同的电缆；数字量和模拟量I/O应分开走线，传送模拟量I/O线应使用屏蔽线，且屏蔽层应一端接地。

      PLC的基本单元与各扩展单元的连接比较简单，接线时，先断开电源，将扁平电缆的一端插入对应的插口即可。PLC的基本单元与各扩展单元之间电缆传送的信号小，频率高，易受干扰。因此不能与其他连线敷设在同*槽内。

  下面从8个方面对PLC与继电器控制逻辑的性能和价格进行相比较：

        ① 控制逻辑：继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，其连线多而复杂，体积大，功耗大，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。另外继电器触点数目有限，每只一般只有4～8对触点，因此灵活性和扩展性都很差。而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序，故称为“软接线”，其连线少，体积小，加之PLC中每只软继电器的触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性都很好。PLC由中大规模集成电路组成，功耗小。

     ② 工作方式：当电流接通时，继电控制线路中各继电器都处于受约状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合。而PLC的控制逻辑中，各继电器都处于周期性循环扫描接通之中，从宏观上看，每个继电器受制约接通的时间是短暂的。

     ③ 控制速度：继电控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低。触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级。另外机械触点还会出现抖动问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级。PLC内部还有严格的同步，不会出现抖动问题。

     ④ **控制：继电控制逻辑利用时间继电器的滞后动作进行**控制。时间继电器一般分为空气阻尼式、电磁式、半导体式等，其定时精度不高，定时时间易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难。有些特殊的时间继电器结构复杂，不便维护。

        PLC使用半导体集成电路作定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，定时范围一般从0.1 s到若干分钟甚至长，用户可根据需要在程序中设定定时值，然后由软件和硬件计数器来控制定时时间，定时精度小于10 ms且定时时间不受环境的影响。

     ⑤ 计数控制：PLC能实现计数功能，而继电控制逻辑一般不具备计数控制功能。

        ⑥ 设计与施工：使用继电控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难。工程越大，这一点就越**。而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计(包括梯形图和程序设计)可以同时进行，，且调试和修改都很方便。

    ⑦ 可靠性和可维护性：继电控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏，并**械磨损，寿命短，因此可靠性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，它体积小、寿命长、可靠性高。PLC还配备有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。

     ⑧ 价格：继电控制逻辑使用机械开关、继电器和接触器，价格比较便宜。而PLC使用中大规模集成电路，价格比较昂贵。