變頻器模塊6SL3210-5BB13-7UV1變頻器模塊6SL3210-5BB13-7UV1

6SL3210-5BB13-7UV1 SINAMICS V20 200-240V 1AC -10/+10% 47-63Hz 標(biāo)稱功率 0.37kW 有 60 秒 150 % 過(guò)載 未過(guò)濾 I/O：4 DI，2 DO，2 AI,，1 個(gè)模擬輸出 現(xiàn)場(chǎng)總線：USS/MODBUS RTU 安裝有基本操作面板 保護(hù)：IP20/ UL 開(kāi)放 尺寸：AA 68x142x108（寬x高x深

PLC種類很多，但結(jié)構(gòu)大同小異,，典型的PLC控制系統(tǒng)組成方框圖如圖1-5所示。在組建PLC控制系統(tǒng)時(shí),，需要給PLC的輸入端子連接有關(guān)的輸入設(shè)備（如按鈕,、觸點(diǎn)和行程開(kāi)關(guān)等），給輸出端子接有關(guān)的輸出設(shè)備（如指示燈,、電磁線圈和電磁閥等）,。如果需要PLC與其他設(shè)備通信，可在PLC的通信接口連接其他設(shè)備；如果希望增強(qiáng)PLC的功能,，可給PLC的擴(kuò)展接口接上擴(kuò)展單元,。

圖1-5 典型的PLC控制系統(tǒng)組成方框圖

1.3.2  PLC內(nèi)部組成單元說(shuō)明

從圖1-5可以看出，PLC內(nèi)部主要由CPU,、存儲(chǔ)器,、輸入接口、輸出接口,、通信接口和擴(kuò)展接口等組成。

1. CPU

CPU又稱中央處理器,，它是PLC的控制中心,，它通過(guò)總線（包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線）與存儲(chǔ)器和各種接口連接,，以控制它們有條不紊地工作,。CPU的性能對(duì)PLC工作速度和效率有很大的影響，故大型PLC通常采用高性能的CPU,。

CPU的主要功能有：

①接收通信接口送來(lái)的程序和信息,，并將它們存入存儲(chǔ)器。

②采用循環(huán)檢測(cè)（即掃描檢測(cè)）方式不斷檢測(cè)輸入接口送來(lái)的狀態(tài)信息,，以判斷輸入設(shè)備的輸入狀態(tài),。

③逐條運(yùn)行存儲(chǔ)器中的程序，并進(jìn)行各種運(yùn)算,，再將運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)下來(lái),，然后通過(guò)輸出接口輸出，以對(duì)輸出設(shè)備進(jìn)行有關(guān)控制,。

④監(jiān)測(cè)和診斷內(nèi)部各電路的工作狀態(tài),。

2. 存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器的功能是存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。PLC通常配有ROM（只讀存儲(chǔ)器）和RAM（隨機(jī)存儲(chǔ)器）兩種存儲(chǔ)器,，ROM用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)程序,，RAM用來(lái)存儲(chǔ)用戶程序和程序運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)程序由廠家編寫并固化在ROM存儲(chǔ)器中,，用戶無(wú)法訪問(wèn)和修改系統(tǒng)程序,。系統(tǒng)程序主要包括系統(tǒng)管理程序和指令解釋程序。系統(tǒng)管理程序的功能是管理整個(gè)PLC,，讓內(nèi)部各個(gè)電路能有條不紊地工作,。指令解釋程序的功能是將用戶編寫的程序翻譯成CPU可以識(shí)別和執(zhí)行的程序。

用戶程序是由用戶編寫并輸入存儲(chǔ)器的程序,，為了方便調(diào)試和修改,，用戶程序通常存放在RAM中，由于斷電后RAM中的程序會(huì)丟失,，所以RAM專門配有后備電池供電,。有些PLC采用EEPROM（電可擦寫只讀存儲(chǔ)器）來(lái)存儲(chǔ)用戶程序,，由于EEPROM存儲(chǔ)器中的信息可使用電信號(hào)擦寫，并且掉電后內(nèi)容不會(huì)丟失,，因此采用這種存儲(chǔ)器后可不要備用電池,。

3.輸入/輸出接口電路

輸入/輸出接口電路（即輸入/輸出電路）又稱I/O接口電路或I/O模塊，是PLC與外圍設(shè)備之間的連接橋梁,。PLC通過(guò)輸入接口電路檢測(cè)輸入設(shè)備的狀態(tài),，以此作為對(duì)輸出設(shè)備控制的依據(jù)，同時(shí)PLC又通過(guò)輸出接口電路對(duì)輸出設(shè)備進(jìn)行控制,。

PLC的I/O接口能接收的輸入和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)稱為PLC的I/O點(diǎn)數(shù),。I/O點(diǎn)數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之

PLC外圍設(shè)備提供或需要的信號(hào)電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU只能處理標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào),，所以I/O接口要能進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換,；另外，為了提高PLC的抗干擾能力,，I/O接口一般采用光電隔離和濾波功能,；此外，為了便于了解I/O接口的工作狀態(tài),，I/O接口還帶有狀態(tài)指示燈,。

（1）輸入接口電路

PLC的輸入接口電路分為數(shù)字量輸入接口電路和模擬量輸入接口電路。數(shù)字量輸入接口用于接收“1,、0”數(shù)字信號(hào)或開(kāi)關(guān)通斷信號(hào),，又稱開(kāi)關(guān)量輸入接口；模擬量輸入接口用于接收模擬量信號(hào)（連續(xù)變化的電壓或電流）,。模擬量輸入接口通常采用A/D轉(zhuǎn)換電路,，將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字量輸入接口電路如圖1-6所示,。

當(dāng)閉合按鈕SB后,，24V直流電源產(chǎn)生的電流流過(guò)I0.0端子內(nèi)部電路，電流途徑是24V正極→按鈕SB→I0.0端子入→R1→發(fā)光二極管VD1→光電耦合器中的一個(gè)發(fā)光二極管→1M端子出→24V負(fù)極,，光電耦合器的光敏管受光導(dǎo)通,，這樣給內(nèi)部電路輸入一個(gè)ON 信號(hào)，即I0.0端子輸入為ON（或稱輸入為1）,。由于光電耦合器內(nèi)部是通過(guò)光線傳遞的,，故可以將外部電路與內(nèi)部電路進(jìn)行有效的電氣隔離。

輸入指示燈VD1,、VD2用于指示輸入端子是否有輸入,。R2、C為濾波電路，用于濾除輸入端子竄入的干擾信號(hào),，R1為限流電阻,。1M端為同一組數(shù)字量（如I0.0～I(xiàn)0.7）的公共端。從圖1-6中不難看出,，DC24V電源的極性可以改變（即24V也可以正極接1M端）,。

圖1-6 數(shù)字量輸入接口電路

（2）輸出接口電路

PLC的輸出接口電路也分為數(shù)字量輸出接口電路和模擬量輸出接口電路。模擬量輸出接口電路通常采用D/A轉(zhuǎn)換電路,，將數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào),；數(shù)字量輸出接口電路采用的電路形式較多，根據(jù)使用的輸出開(kāi)關(guān)器件不同可分為：繼電器輸出型接口電路,、晶體管輸出型接口電路和雙向晶閘管輸出型接口電路,。

圖1-7所示為繼電器輸出型接口電路。當(dāng)PLC內(nèi)部電路輸出ON信號(hào)（或稱輸出為ON）時(shí),，會(huì)輸出電流流經(jīng)繼電器KA線圈,，繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)KA閉合,，負(fù)載有電流通過(guò),，電流途徑是DC電源（或AC電源）的一端→負(fù)載→Q0.1端子入→內(nèi)部閉合的繼電器KA觸點(diǎn)→1L端子出→DC電源（或AC電源）的另一端。R2,、C和壓敏電阻RV用來(lái)吸收繼電器觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)負(fù)載線圈產(chǎn)生的瞬間反峰電壓,。由于繼電器觸點(diǎn)無(wú)極性，所以輸出端外部電源可以是直流電源,，也可以是交流電源,。

繼電器輸出型接口電路的特點(diǎn)是可驅(qū)動(dòng)交流或直流負(fù)載，允許通過(guò)的電流大,，但其響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng),，通斷變化頻率低。

圖1-7  繼電器輸出型接口電路

圖1-8所示為晶體管輸出型接口電路,，它采用光電耦合器與晶體管配合使用,。當(dāng)PLC 內(nèi)部電路輸出ON信號(hào)（或稱輸出為ON）時(shí)，會(huì)輸出電流流過(guò)光電耦合器的發(fā)光管使之發(fā)光,，光敏管受光導(dǎo)通,，晶體管VT的G極電壓下降。由于VT為耗盡型P溝道晶體管,，當(dāng)G極為高電壓時(shí)截止,，為低電壓時(shí)導(dǎo)通，因此光電耦合器導(dǎo)通時(shí)VT也導(dǎo)通,，相當(dāng)于1L ,、Q0.2端子內(nèi)部接通，有電流流過(guò)負(fù)載，電流途徑是DC電源正極→負(fù)載→1L 端子人→導(dǎo)通的晶體管VT→Q0.2端子出→DC電源負(fù)極,。由于晶體管有極性,，所以輸出端外部只能接直流電源，并且晶體管的漏極只能接電源正極,，源極接電源的負(fù)極,。

晶體管輸出型接口電路反應(yīng)速度快，通斷頻率高（可達(dá)20～200kHz）,，但只能用于驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載,，且過(guò)流能力差。

圖1-8  晶體管輸出型接口電路

圖1-9所示為雙向晶閘管輸出型接口電路,，它采用雙向晶閘管型光電耦合器,。當(dāng)PLC 內(nèi)部電路輸出ON信號(hào)（或稱輸出為ON）時(shí)，會(huì)輸出電流流過(guò)光電雙向晶閘管內(nèi)部的發(fā)光管,，內(nèi)部雙向晶閘管受光導(dǎo)通,，電流可以從上往下流過(guò)晶閘管，也可以從下往上流過(guò)晶閘管,。由于交流電源的極性是周期性變化的,，所以晶閘管輸出接口電路外部通常接交流電源。

雙向晶閘管輸出型接口電路的響應(yīng)速度快,，動(dòng)作頻率高,，一般用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載。

圖1-9  雙向晶閘管輸出型接口電路

4.通信接口

PLC配有通信接口,，可通過(guò)通信接口與編程器,、打印機(jī)、其他PLC,、計(jì)算機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信,。PLC與編程器或?qū)懭肫鬟B接，可以接收編程器或?qū)懭肫鬏斎氲某绦?；PLC與打印機(jī)連接,，可將過(guò)程信息、系統(tǒng)參數(shù)等打印出來(lái),；PLC與人機(jī)界面（如觸摸屏）連接,，可以在人機(jī)界面直接操作PLC或監(jiān)視PLC工作狀態(tài)；PLC與其他PLC連接,，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò),，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模控制,；PLC與計(jì)算機(jī)連接,，可組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。

5.擴(kuò)展接口

為了提升PLC的性能,，增強(qiáng)PLC的控制功能,，可以通過(guò)擴(kuò)展接口給PLC增加一些專用功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊,、閉環(huán)控制模塊,、運(yùn)動(dòng)控制模塊、中斷控制模塊等,。

6. 電源

PLC一般采用開(kāi)關(guān)電源供電,，與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好,、抗干擾能力強(qiáng)PLC的電源對(duì)電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高,，一般允許電源電壓在其額定值±15%的范圍內(nèi)波動(dòng)。有些PLC還可以通過(guò)端子向外提供直流24V穩(wěn)壓電源,。

1.3.3  PLC的工作方式

PLC是一種由程序控制運(yùn)行的設(shè)備,，其工作方式與微型計(jì)算機(jī)不同。微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行到結(jié)束指令時(shí),，程序運(yùn)行結(jié)束,；PLC運(yùn)行程序時(shí)，會(huì)按順序依次逐條執(zhí)行存儲(chǔ)器中的程序指令,，當(dāng)執(zhí)行完最后的指令后,，并不會(huì)馬上停止,，而是又從頭開(kāi)始再次執(zhí)行存儲(chǔ)器中的程序,，如此周而復(fù)始，PLC的這種工作方式稱為循環(huán)掃描方式,。

PLC的一般工作過(guò)程如圖1-10所示,。

圖1-10  PLC的一般工作過(guò)程

PLC通電后，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化,，將內(nèi)部電路恢復(fù)到初始狀態(tài),，然后進(jìn)行自我診斷檢測(cè)內(nèi)部電路是否正常，以確保系統(tǒng)能正常運(yùn)行,，診斷結(jié)束后對(duì)通信接口進(jìn)行掃描,，若接有外部設(shè)備則與之通信。通信接口無(wú)外設(shè)或通信完成后,，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行輸入采樣,，檢測(cè)輸入端的輸入狀態(tài)（輸入端外部開(kāi)關(guān)閉合時(shí)輸入為ON，斷開(kāi)時(shí)輸入為OFF）,，并將這些狀態(tài)值寫入輸入映像寄存器（也稱輸入繼電器）,。然后開(kāi)始從頭到尾執(zhí)行用戶程序,，程序執(zhí)行結(jié)束后，將得到的輸出值寫入輸出映像寄存器（該過(guò)程稱為輸出刷新）,，輸出映像寄存器通過(guò)輸出電路使輸出端內(nèi)部的硬件繼電器,、晶體管或晶閘管導(dǎo)通或斷開(kāi)，從而產(chǎn)生控制輸出,。以上過(guò)程完成后,，系統(tǒng)又返回，重新開(kāi)始自我診斷,，以后不斷重復(fù)上述過(guò)程,。

PLC有兩個(gè)工作狀態(tài)RUN（運(yùn)行）狀態(tài)和STOP（停止）狀態(tài)。當(dāng)PLC工作在RUN狀態(tài)時(shí),，系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行用戶程序當(dāng)PLC工作在STOP狀態(tài)時(shí),，系統(tǒng)不執(zhí)行用戶程序。PLC正常工作時(shí)應(yīng)處于RUN狀態(tài),，而在向PLC寫入程序時(shí),，應(yīng)讓PLC處于STOP狀態(tài)。PLC的兩種工作狀態(tài)可通過(guò)面板上的開(kāi)關(guān)切換,。

PLC工作在RUN狀態(tài)時(shí),，自我診斷至輸出刷新過(guò)程會(huì)反復(fù)循環(huán)執(zhí)行，執(zhí)行一次所需要的時(shí)間稱為掃描周期,，一般為1～100ms,。掃描周期用戶程序的長(zhǎng)短、指令的種類和CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系,。

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