3.1 数字量扩展模块

1.小型PLC的基本配置

小型PLC区别于中大型PLC的主要区别在于前者无集成式总线背板，模块间的组成主要通过扁平线一级一级串接起来（见图3-1）。这种连接方式最大的特点在于降低成本、提高抗环境干扰能力、安装要求低，对于输入输出点数不高的自动化控制系统非常适合。

图3-1 小型PLC基本系统配置

小型PLC的系统配置如图3-2所示，它包括主机模块和扩展模块（可以是多个）两部分。

主机模块包括CPU、输入、输出、工作电源和通信口，其功能如下：

1）CPU：主要负责信号处理、用户程序存储、数据存储和用户程序执行等功能。

2）输入：外部设备的输入信号或数据被转换为可处理的形式，然后输入到主机。

3）输出：把CPU发出的输出信号转换为能够驱动外部设备的信号。

4）工作电源：把外部电源转换为PLC系统内部供应电源，该外部电源可以是交流220V，也可以是直流24V，具体根据不同的PLC机型而定。

5）通信口：给其他系统或提供数据交换功能，如编程软件、组态软件、其他PLC系统等。

扩展模块包括各种输入/输出模块、通信模块、定位模块、特殊模块等，其中输入/输出模块包括数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块、混合输入/输出模块、模拟定时器模块、热电阻温度模块、热电偶温度模块等。特殊模块根据不同的品牌有所不同，如时钟模块、外部存储器模块等。

图3-2 小型PLC的系统配置

2.扩展模块概念

在S7-200应用中，由于很多控制设备与装置的输入和输出点数比较多，尤其是对于一条流水线控制，往往一个主CPU不能满足要求，这就需要进行扩展。

对于模块数量的配置，CPU224和CPU226的最大扩展模块数是7个，但在实际配置时，必须考虑到电源消耗方面的因素，以确定S7-200 CPU能为配置提供多少功率，如果超出CPU电源预算值，将无法连接全部模块。

图3-3 S7-200模块安装方式

对于模块数多的PLC连接，可以考虑采用图3-3所示的S7-200模块安装方式以满足紧凑性电控柜的要求。

3.数字量输入EM221模块

西门子S7-200 EM221扩展模块为数字量输入，它有三种类型，即8点输入（DC 24V）、8点输入（AC 120/230V）、16点输入（DC 24V），接线如图3-4所示。

图3-4 S7-200数字量输入接线

对于DC 24V输入电压类型来说，“1”信号电压应该在15～30V之间，“0”信号电压应该在0～5V。

4.数字量输出EM222模块

EM222是西门子扩展数字量输出模块，它共有三种输出类型，即DC 24V输出、继电器输出和AC 120/230V输出。具体的接线方式如图3-5所示。

图3-5 S7-200数字量输出接线

在输出接线中，如果因为过多的感性开关或不正常的条件而引起输出过热，输出点可能关断或被损坏，因此必须采用一定的抑制电路（见图3-6）。

5.数字量输入/输出混合模块EM223

EM223是混合模块，包括输入4点输出4点、输入8点输出8点、输入16点输出16点三种类型，是使用频度非常高的模块。

图3-7所示为输入8点输出8点继电器的EM223模块接线。

图3-6 抑制电路

a）直流负载 b）交流负载

图3-7 EM223模块接线