西门子总代理商电线电缆供应

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S7-400PLC集中式和分布式扩展形式

单个PLC机架的安装模块总数受到机架尺寸的限制，机架的安装模块数(插槽位置)大为18个。在控制系统较为复杂、1/O点数多的场合，需要通过扩展接口模块、扩展电缆、扩展机架等增加模块的安装位置进行PLC的扩展。

  在分布式PLC控制系统中，为了实现PLC对远程I/O点的控制，同样需要通过远程I/()扩展接口、扩展电缆、扩展机架等连接远程I/O点。

  S7-400 PLC根据不同的情况可以选用如下不同的扩展类型。

  ①集中控制式PLC扩展 集中控制式PLC控制系统用于控制复杂、I/O模块与功能模块众多，但控制对象相对集中，PLC系统可以统一安装于控制柜(或控制室)，各PLC模块间的安装距离在1.5～3m的场合。

  集中控制式PLC可以采用如下两种扩展形式。

  a.简易I/O扩展。这是一种仅用于PLC基本I/O扩展的连接形式，扩展单元与中央单元间只连接PLC的并行1/O连接总线(Parallel Backplane Bus，简称P总线)，扩展单元上可以安装的模块功能受到局限。

  采用简易1/O扩展的PLC，系统大的扩展单元连接数为4个，大连接距离为1.5m。为了降低系统的成本，简易I/O扩展时应选择后述的ER型简易扩展机架与相应的扩展接口模块。

  S7-400 PLC的集中式简易扩展连接如图2-103所示。集中式简易扩展方式具有如下特点：

  (a)中央控制单元与扩展单元间用IM460-1/IM461-1扩展接口模块连接;

  (b)扩展接口模块IM460-1/IM461-1间只连接PLC的并行I/O连接总线(P)，不连接通信总线(Communication Bus，简称C总线);

  (c)中央控制单元大只能安装2个IM460-1模块;

  (d)每个1M460-1模块带有2个相同的扩展接口，2接口均可通过468-3连接电缆与扩展单元的接口模块IM461-1连接;

  (e)扩展单元接口模块IM461-1具有输入与输出2个接口，输入接口通过468-3连接电缆与中央单元的接口模块M460-1连接;输出接口上安装461-1“终端连接器”;

  (f)扩展单元上的接口模块IM461-1不可以再向下进行串联式连接，因此，1个IM460-1 接口模块多可连接的扩展单元数为2个，整个PLC大可以连接的扩展单元数量为4个;

  (g)扩展单元安装模块的功能受到限制;

  (h)扩展单元的DC5V电源由接口模块提供(每1单元为DC5V/5A)，扩展单元本身不安装电源模块;

  (i)扩展单元与中央控制单元的距离不能超过1.5m。

  b.标准扩展。这是一种用于集中控制式PLC扩展的标准连接形式，扩展单元与中央单元间有完整的并行I/O连接总线(P总线)与通信总线(C总线)，总线连接的功能不受任何限制，因此，扩展单元上可以安装任何S7-400系列的I/O模块与功能模块。

  采用标准扩展的PLC，系统大扩展单元实际连接数不能超过21个(理论上可以为48 个)，大连接距离为3m。扩展时应选择下述的UR型扩展机架与相应的扩展接口模块。

  S7-400 PLC的集中式标准扩展连接如图2-104所示。

  集中式标准扩展方式具有如下特点;

  (a)中央控制单元与扩展单元间用IM460-0/IM461-0接口模块连接;

  (b)扩展接口模块IM460-0/IM461-0间同时连接PLC的并行I/O连接总线(P总线)与通信总线(C总线);

  (c)中央控制单元大能安装6个IM460-0模块;

  (d)每个IM460-0模块带有2个相同的扩展接口，2接口均可通过468-1连接电线与扩展单元的接口模块IM461-0连接;

  (e)扩展单元的接口模块IM461-0具有输入与输出2个接口，1扩展单元的输入接口通过468-1连接电缆与中央单元的接口模块IM460-0连接;输出接口可以与其他扩展单元接口模块IM461-0的输入接口进行"串联"式连接;

  (D扩展单元的大"串联"扩展级数为4级，后一个IM461-0模块的输出接口上应安装461-0“终端连接器”;

  (g)采用1个IM460-0接口模块的多扩展单元连接数为8个;但整个PLC大可以连接的扩展单元数量为21个;

  (h)扩展单元安装模块的功能不受限制;

  (i)IM460-0接口模块不提供DC5V电源，扩展单元单安装PS电源模块;(j)扩展单元与中央控制单元的距离不能超过3m。

  ②分布式PLC扩展 分布式PLC控制扩展系统用于系统规模较大、控制对象分散、PLC的中央控制器与控制对象的I/O距离较远、需要PLC对远程I/O进行控制的场合。这种情况下，PLC的中央控制器与相应的操作、显示面板，I/O模块等统一安装在控制柜(或控制室)内;分散的1/O点按照相对集中的原则，连接到各个远程扩展单元上，从而组成分布式(或远程I/O控制)PLC扩展系统。

  a.分布式PLC的扩展形式。分布式PLC控制扩展系统可以用于模块间安装距离大于3m的场合，可采用如下3种扩展形式。

  (a)简易I/O扩展。与集中式扩展一样，这是一种仅用于PLC基本I/O扩展的连接形式，扩展单元与中央单元间只连接并行1/O连接总线(P总线)，扩展单元上可以安装的模块功能受到局限。

  采用简易I/O扩展的PLC，中央单元上每安装一个接口模块，可多连接8个扩展单元;中央单元大可以安装6个接口模块，但是，系统大扩展单元连接数不能超过21个;大连接距离 605m。为了降低系统的成本，扩展时应选择下述的ER型简易扩展机架与相应的扩展接口模块。

  (b)标准扩展。与集中式扩展一样，这是一种用于PLC扩展的标准连接形式，扩展单元与中央单元间有完整的并行I/O连接总线(P总线)与通信总线(C总线)，总线连接的功能不受任何限制，因此，扩展机架可以安装任何S7-400系列的1/O模块与功能模块。

  采出标准扩展的PLC，中央单元上每安装一个接口模块，可多连接8个扩展单元;中央单元大可以安装6个接口模块，但是，系统大扩展单元连接数不能超过21个;大连接距离为102.25m。扩展时应选择下述的UR型扩展机架与相应的扩展接口模块。

  (c)S5系列扩展。这是一种用于S7-400 PLC与早期的S5系列PLC扩展单元连接的扩展形式，S5扩展单元与S7中央单元间有完整的并行1/O连接总线(P总线)与通信总线(C总线)转换接口模块，扩展机架可以选择S5系列机架并安装S5系列的I/O模块与功能模块。

  采用SS系列扩展的PLC，中央单元上每安装一个接口模块，可多连接8个扩展单元，中央单元大可以安装4个接口模块，系统大S5扩展单元的连接数为32个，大连接距离为600m。扩展时应选择下述的UR型扩展机架与相应的扩展接口模块。

  b.分布式扩展连接要点。分布式扩展的连接形式与图4-31相似，其主要区别在于所使用的接口模块型号、中央控制单元上接口的安装数量、连接电缆的型号、连接功能(连接总线)、扩展单元的型号与连接距离等方面。

  分布式扩展连接时应注意以下几点：

  (a)当中央控制单元与扩展单元间进行分布式简易扩展连接时(用1M460-4/TM461-4 接口模块)，接口模块间只连接PLC的并行I/O连接总线(P总线)，而不连接通信总线(C 总线)，因此，扩展单元安装模块的功能受到限制;

  (b)当连接 S5系列扩展单元时，中央控制单元大可以安装的接口模块(IM463-2模块)数为4个，其余情况均为6个;

  (c)扩展单元均可以采用“串联”式扩展(包括简易扩展连接)，大“串联”扩展级数都为4级，后一个接口模块的输出接口上应安装"终端连接器";

  (d)整个PLC大可以连接的S7系列扩展单元的数量为21个，但连接S5系列扩展单元可以为32个;

  (e)分布式扩展的接口模块均不提供DC5V电源，扩展单元单安装PS电源模块。

 PLC的基础技术的进展，主要集中在两个基本方面：执行多任务和程序互换。

  所谓执行多任务，就是在一个PLC系统中可同时装几个CPU模块，每个CPU模块都执行某一种任务，控制与其所执行任务相关的I/O模块的存取。其实，按照IEC 61131-3的概念，我们应该更确切地称之为通过多配置执行多任务。例如，三菱电机的小Q系列多可以在一个机架上插4个CPU模块；富士电机的MICREX-SX系列多可以在一个机架上插6个CPU模块。这些CPU模块可以是用于逻辑控制、顺序控制的，也可以是运动控制用的，还可以是做过程控制用的，上述在Windows操作系统的环境下执行PC机任务的模块，也是供用户选择的一种选项。从某种意义上讲，这也是一种混合式的控制系统。
PLC的传统软件模型包括一个资源，运行一个任务，控制一个程序，且运行于一个封闭系统中。而在IEC 61131-3可编程控制器编程语言标准的软件模型中，在其上层把解决一个具体控制问题的完整的软件概括为一个“配置”。它专指一个特定类型的控制系统，包括硬件装置、处理资源、I/O通道的存贮地址和系统能力，等同于一个PLC系统的应用程序。在一个由多台PLC或由多个CPU构成的PLC控制系统中，每一台PLC或每一个CPU的应用程序就是一个立的“配置”。在一个“配置”中可以定义一个或多个“资源”。可把“资源”看作能执行IEC程序的处理手段，它反映PLC的物理结构，在程序和PLC的物理I/O通道之间提供了一个接口。只有在装入“资源”后才能执行IEC程序。一般而言，通常资源放在PLC内，当然它也可以放在其它支持IEC程序执行的系统内。在一个“资源”内可以定义一个或多个任务。任务被配置后可以控制一组程序或功能块。这些程序和功能块可以是周期地执行，也可以由一个事件驱动予以执行。
    由此可见，该软件模型足以映像各类实际系统：对于只有一个处理器的小型系统，其模型只有一个配置、一个资源和一个程序，与现在大多数PLC的情况完全相符。对于有多个CPU模块插装在同一机架上的中、大型系统，每个CPU模块被视作一个配置，可由一个或多个资源来描述，而一个资源则包括一个或多个程序。对于分散型系统，包含多个配置，而一个配置又包含多个处理器，每个处理器用一个资源描述，每个资源则包括一个或多个程序。
    值得指出的是，近些年来在日本开始流行的多CPU的PLC结构，恰恰是在IEC 61131-3标准颁布后多年之后才问世的。这个PLC结构的革命性变化，显然是建立在这个软件模型的  理论基础上，要不然PLC还是由一个CPU按扫描方式执行一个程序的那种传统结构。
    至于程序互换的问题，至少到目前为止尚是一个努力的方向。只有在每个PLC的供应厂商所提供的PLC产品都真正遵循IEC 61131-3的标准，而且其编程系统的具体实现又切实符合IEC 61131-8《编程语言的应用和实现导则》，并通过PLCopen这个国际组织对各种编程语言（LD、SFC、FBD、ST和IL）的一致性测试，还要解决不同PLC的存储地址资源的对应互换，才有可能实现名副其实的程序互换。