实现S7-200系列PLC的输入输出扩展实例

    例：某一控制系统选用CPU 224，系统所需的输入输出点数各为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点、模拟量输出2点。    1．输入输出扩展方案设计    (1)扩展点数计算。    CPU 224主机有14点数字输入，10点数字数出，没有模拟量输入和数出点。因此：    需要扩展的数字输入点数 24-14=10    需要扩展的数字输出点数 20-10=10    需要扩展的模拟输入点数 6-0=6    需要扩展的模拟输出点数 2-0=2    (2)硬件组态方案设计。    本系统可有多种不同模块的选取组合，以下是可能应用的两种方案。    方案1: EM221(8I)×2; EM222(8O)×2；EM231(4AI)×2；EM232(2AO)×1    方案2: EM221(8I)×1；EM222(8O)×1；EM223(4I4O)×1；EM235(4AIIAO)×2    2．方案验证    PLC的扩展能力是有限的，限制PLC扩展能力的因素包括：    ■ CPU允许的最多扩展模块数。    ■  映像寄存器的数量。    ■ CPU为扩展模块所能提供的最大电流和每种扩展模块消耗的电流。    即PLC主机连接的扩展模块的数量不能超过该主机允许的扩展模块数量；扩展模块点数之和不能超过主机输入和输出映像寄存器的总数；所有扩展模块消耗的电流不能超过CPU所能提供的电流。    在根据需要扩展的输入输出点确定了扩展模块组合方案后，必须对方案进行验证，以确保扩展方案不会超出PLC主机的扩展能力。    下面以方案2为例介绍验证方法。    CPU 224可以扩展7个模块，方案2中的扩展模块的总数为5个，符合要求。    CPU 224有数字量映像寄存器数量为256，输入模拟量映像寄存器为32，输出模拟量映像寄存器为32，方案2中扩展模块点数之和远小于主机输入输出映像寄存器之和，符合要求。    各CPU所能提供的最大SVDC电流如表3.6所示。    表3.6    CPU提供的电流
    CPU 22X可连接的各扩展模块消耗5VDC电流如表3.7所示。    方案2中扩展模块消耗的电流之和=30×1+50×1+40×1+30×2=180mA，没有超过CPU 224允许的660mA驱动电流，满足要求。    表3.7    扩展模块消耗电流
    3．扩展设备的连接    进行I/O扩展时，可以在CPU右边依次连接多个扩展模块，在不同模块组合方案中，各模块在I/O链中的位置排列方式也可以有多种，图3.8所示为方案2的一种模块连接形式。
    图3.8    扩展连接图    4．本机I/O和扩展I/O的编址    S7-200 CPU有一定数量的本机I/O，本机I/O的地址是固定的。扩展模块的地址编号则取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。S7-200系统扩展时输入输出模块的编址需要遵循以下规则：    (1) CPU 22X每种主机所提供的本机I/O点的I/O地址是固定的。    (2)同种类型输入或输出点的模块在链中按与主机的位置而递增。    (3)其他类型模块的有无以及所处的位置不影响本类型模块的编号。    (4)对于数字量，输入输出映像寄存器单位长度为8位（1个字节），本模块高位实际位数未满8位的，未用位不能分配给I/O链的后续模块。    (5)对于模拟量，输入输出以2字节（1个字）递增方式来分配空间。    根据输入输出模块的编址规则，图3.8所示的扩展方案中各模块的编址如表3.8所示。    表3.8    各模块编址