第八章 开关量混合模块

第8章习题参考答案1.答：为防止两个接触器同时通电造成短路，在软件设计中，采取用2个输出继电器的常闭触点互相切断对方的输出继电器，则称为软互锁；其特点是从程序上保证了正、反转两个接触器不会同时通电动作。

在PLC输出端，正、反转两个接触器的硬件连接上，采用常闭触点互相切断对方接触器的线圈，这种构成的互锁称为外部硬互锁。

其特点是防止接触器因质量不好或发生触点熔焊，造成正、反转换接时触点未按要求断开；也可以防止PLC内部发生运算错误，导致正、反转两个接触器同时通电动作，造成主电路短路。

2.答：人机界面就是人与硬件〔计算机、PLC等〕、控制软件之间实现信息交互的操作界面，由硬件和软件构成。

用户可以通过人机界面与计算机、PLC进行信息交换，向PLC控制系统输入数据、信息和控制命令；而PLC控制系统又可通过人机界面，在可编程终端、计算机上传送控制系统的数据和有关信息给用户。

每一个控制系统的功能不同，所需要交流的数据和信息就不同，因此需要的人机界面也不同，所以需要根据系统的控制需求来进行人机界面的设计。

3.答：1系统需要启动按钮个、停止按钮1个，共计2个开关量输入。

系统需要3个接触器来控制三台电动机，共计3个开关量输出。

选择CPU224即可以满足控制需求。

输入、输出端口分配如表1所示。

表1 输入/输出分配表输入输出输入端子输入元件作用输出端子输出元件控制对象I0.0 SB0 启动按钮Q0.1 接触器KM1 电动机M1 I0.1 SB1 停止按钮Q0.2 接触器KM2 电动机M2Q0.3 接触器KM3 电动机M3 依据I/O分配表，进行PLC外部接线如图1所示。

梯形图程序如下。

4.答：选择A/D转换模块EM231和D/A主模块EM232各一个。

2点模拟量输入接AIW0通道和AIW2通道，每个输入通道采集10次，取平均值作为采样值；模拟量输出送AQW0通道，当外部输入信号I0.0有效时开始采集、输出。

编程如下。

5.答：本设计只考虑电梯轿厢外的呼叫信号，电梯上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向的呼叫均无效。

序言感谢您选用EC200系列PLC产品！本公司以：完美的质量，竭诚的服务，给您最真挚的回报。

EC200系列PLC由欧瑞传动电气股份有限公司自主设计与研发，融合国际主流PLC的成功经验，改进其不足之处、瞄准当今PLC的最新发展方向，采用计算机、通信、电子和自动控制等领域的最新技术，在CPU性能、I/O 信号处理、现场总线通讯、软件开发及生产工艺等方面都具有优良性能。

EC200是对传统PLC功能的极大提升，其组网的灵活性、系统平台的开放性、编程软件的标准性以及智能性可使复杂的控制过程得以完美地实现。

目录第一章概述 (5)1.1产品应用领域 (6)1.1.1模块的命名规则 (7)1.1.2订货号的命名规则 (8)1.2EC200系列PLC产品型号及规格 (9)1.3使用规范 (11)1.3.1工作环境 (11)第二章产品体系结构 (13)2.1 模块的外形尺寸及安装 (14)2.2 可插拔端子的拆卸方式 (19)第三章CPU模块 (20)3.1CPU结构 (21)3.1.1CPU模块整体视图 (21)3.1.2运行状态指示、开关、和顶调电位器 (21)3.1.3CPU本体I/O (22)3.2CPU高级功能 (23)3.3硬件原理 (24)3.4扩展总线接口 (24)3.5电源计算 (25)3.6传感器电源接口 (26)3.7通讯口 (26)3.8技术参数 (26)3.9接线图 (29)第四章数字量扩展模块 (36)4.1DI扩展模块 (36)4.1.1DI8×DC24V (36)4.1.2DI16×DC24V (38)4.2DO扩展模块 (41)4.2.1DO8×DC24V (41)4.2.2DO8×继电器 (44)4.2.3DO16×DC24V (47)4.2.4DO16×继电器 (50)4.3DI/DO扩展模块 (53)4.3.1DI 4×DC24V，DO 4×DC24V (53)4.3.2DI 4×DC24V，DO 4×继电器 (57)4.3.3DI 8×DC24V，DO 8×DC24V (60)4.3.4DI 8×DC24V，DO 8×继电器 (64)第五章模拟量扩展模块 (69)5.1AI扩展模块 (69)5.1.1AI4×IVM，多信号输入，自带RS485通讯端口，支持远程连接 (69)5.1.2AI 4×RDM，热电阻输入，自带RS485通讯端口，支持远程连接 (73)5.1.3AI 4×TCM，热电偶输入，自带RS485通讯端口，支持远程连接 (77)5.2AO扩展模块 (80)5.2.1AO 4×IVM，多信号输出，自带RS485通讯端口，支持远程连接 (80)5.3AI/AO扩展模块 (84)5.3.1AI 2×IV，AO 2×IV，模拟量输入输出，自带RS485通讯端口，支持远程连接 (84)敬告用户 (89)第一章概述本章简要介绍了EC200系列小型一体化可编程控制器的基本信息，主要内容为：产品的型号及规格、命名规则说明、使用产品的注意事项等，有助于用户初步了解产品的构成和使用规范。

莫迪康PLC 136****0548型号参数140DAO84220 开关量 AC 输出，16 点，24-48 VAC，隔离,4 组隔离,4A/点140DAO84210 开关量 AC 输出，16 点，110-230 VAC，隔离,4 组隔离,4A/点140DVO85300 开关量输出, 32点,10-30VDC, 校验 0.5A/点140DAI74000 开关量 AC 输入，16 点，230 VAC,隔离140DDO15310 开关量DC输出,32点,5VDC,4组隔离,0.5A/点140DRA84000 继电器输出, 16点, NO, 2A/点140DRC83000 继电器输出, 8点, NO/NC, 2A/点140ACO02000 模拟量输出,4 通道，4-20mA，通道隔离,12位140ACI04000 模拟量输入,16 通道,4-20mA,0-20mA,0-25mA140ACO13000 模拟量输出,8 通道，高密度140ACI03000 模拟量输入,单极性,8 通道,4-20mA 或 1-5VDC,12位140DSI35300 开关量输出, 32点,4组140DDM39000 开关量DC混合模块,16点输入,24VDC;8点输出140DDO84300 开关量DC输出,16点,10-60VDC,2组隔离,2A/组140CPS11420 电源, 115/230 VAC, 可累加, 8A140CPS12420 电源, 115/230 VAC, 冗余, 11A140NOE77101 Quantum Ethernet 10/100M 模板140DDO35300 开关量 DC 输出，32 点，24 VDC, 4 组隔离, 0.5A/点140DDI36400 开关量 DC 输入,96 点,24 VDC, 6 组隔离140DDI85300 开关量 DC 输入, 32点, 10-60 VDC, 4组隔离140AVO02000 模拟量输出, 4通道, 电压。

EDA9050开关量输入输出模块（7路输入8路输出）使用说明书一、EDA9050 开关量I/O模块主要性能简介EDA9050模块可广泛应用于各种工业测控系统中。

它能从主计算机、主控制器等通过RS-485接口接收其数字量输入，转换成开关量输出信号，可控制继电器、开关等；并将开关状态等开关量输入信号返回到计算机。

其ASCII码通讯指令集兼容于NuDAM、ADAM等模块，可与其他厂家的控制模块挂在同一485总线上，便于计算机编程。

其功能与技术指标如下：l开关量输入：7路输入，逻辑电平0：0 ~ +1V或短接，逻辑电平1：+3.5V~+30V或开路。

l开关量输出：8路输出，三极管集电极开路，吸入电流100mA，功耗：500mW。

l通讯接口：接口：RS-485接口, 二线制, +15KV ESD保护。

协议：双协议，ACSII码格式与LC-02十六进制格式。

速率：1200、2400、4800、9600、19200 Bps , 可软件设定。

模块地址：00~FF 可软件设定。

l模块电源: +8 ~ 30V DC *功耗：〈0.2W，典型电流消耗为15 mA。

l工作环境:工作温度：-20℃~70℃; 存储温度：-40℃~85℃; 相对湿度：-5%~95%不结露l安装方式: DIN导轨卡装体积：122mm *70mm * 43mm二、EDA9050 开关量输入输出模块外形结构图、引脚定义与功能框图1、EDA9050开关量I/O模块外形结构图如下：2、EDA9050开关量I/O模块引脚定义如下：EDA9050 7路输入8路输出开关量I/O模块引脚号名称描述1 DO7 开关量I/0输出通道72 DO6 开关量I/0输出通道63 DO5 开关量I/0输出通道54 DO4 开关量I/0输出通道45 DO3 开关量I/0输出通道36 INIT* 复位端7 （Y）DA TA+ RS-485接口信号正极8 （G）DA TA- RS-485接口信号负极9 +VCC 电源正，+10V~30V10 GND 电源负，地11 DO2 开关量I/0输出通道212 DO1 开关量I/0输出通道113 DO0 开关量I/0输出通道014 DI0 开关量I/0输入通道015 DI1 开关量I/0输入通道116 DI2 开关量I/0输入通道217 DI3 开关量I/0输入通道318 DI4 开关量I/0输入通道419 DI5 开关量I/0输入通道520 DI6 开关量I/0输入通道6注：LED指示灯：上电后，模块正常运行状态下亮，通讯发数时灭。

开关电源模块并联供电系统设计学院：电气工程学院姓名：学号：指导老师：电气工程学院2016年1月10日摘要在电源的实际使用过程中，各种负载对于供电的可靠性要求不同，当单台电源不能提供负载的全部容量的时，就需要多个电源模块并联使用，以提高电源的容量和运行的可靠性。

在实际的使用过程并不是简单的把各个电源并联使用就可以让电源平均承担功率。

本设计设计制作的是开关电源模块并联供电系统，能够广泛应用在小功率及各种电子设备领域，能够输出8V定压，功率可达到16W，并根据要求对两路电流进行按比例分配。

本系统由DC/DC模块，均流、分流模块，保护电路组成。

关键词：电源，可靠性，稳定性，并联，均流一、设计要求设计并制作一个有两个额定输出功率均为16W的8V DC/DC 模块构成的并联供电系统（见图1）。

=8.0Vo图1 并联供电系统图（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压U o=8.0±0.4V。

（2）调整负载电阻，保持输出电压U o=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和I o=1.5A且按I1：I2=1：2模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%二、系统方案（一）、分流控制方法及实现方案方案一：运放反馈分流。

主电路通过电压反馈稳定输出电压，从电路通过运放检测主从两路的电压差控制输出电压，使得两路压差为零，从而达到了分流的目的。

该方案的实现与运放的参数有关，运放反馈回路的电容、电阻不好匹配。

方案二：用单片机实现动态均流。

通过单片机实时采集两路DC-DC 模块的电流和负载电压，然后通过内环电流外环电压，软件模拟硬件最大值分流的算法控制两路DC-DC 模块PWM 波形的占空比来调节电流。

该方案优点控制精度高、外围电路简单，用软件模拟硬件，成本低，整个系统的效率高。

根据上述三种方案的比较结合题目的控制要求最终选择方案二实现分流控制。

（二）、单片机选择方案一：使用89C51单片机指令简单，易学易懂，外围电路简单，硬件设计方便，IO口操作简单，无方向寄存器，资源丰富，，价格便宜、容易购买，资料丰富容易查到，程序烧写简单，但要外接A/D、D/A芯片，来实现对整个供电系统的控制，需要占用较多的I/O接口，会使普通单片机承载过大的数据处理任务，功耗较大。

开关量输入输出模块（ELM-25-01）1 模块结构框图和功能描述模块结构框图如图：开关量模块功能由三部分组成：四个8421拨码盘，8位LED发光管和8个拨码开关。

模块的译码控制电路由两片74138来完成。

74HC245和74HC574分别是输入输出锁存器。

2 各模块原理图2.1 8421拨码盘图ELM-25-01-02 8421拨码盘原理图8421拨码盘使用：拨码盘有四个。

左边两个DA1和DA2受同一输入缓冲芯片U1控制，DA1输出为8位的高四位，DA2为8位的低四位输出。

右边两个DA3和DA4受U2控制。

DA3为8位的高四位输出，DA4为8位的低四位输出。

U1和U2的片选地址不同。

8421拨码盘盘面中间有一可调节旋钮，对应刻度为0～9、A～F。

使用时，拨动旋钮的指针指向某一刻度，则与拨码盘相连的8、4、2、1 四个插孔分别由高到低地输出该刻度的8421编码值。

例如，当指针指向5时，四个插孔输出“0101”。

2.2 LED指示灯原理图图ELM-25-01-03 LED指示灯原理图LED指示灯：指示灯L0～L7受驱动芯片U3控制。

可以显示8位的单片机数据输出。

L7指示最高位，L0指示最低位。

接通电源后指示灯常亮。

2.3 拨动乒乓开关原理图图ELM-25-01-04 拨动乒乓开关原理图乒乓开关使用：乒乓开关G0～G7为开关量8位输出。

G7为最高位，G0为最低位。

当开关拨到上面为开，拨到下面为关，输出受U4控制。

3 模块器件分布及说明ELM-25-01-05 模块器件分布图J2：总线插槽J3：电源插槽，从左向右依次为VCC，VCC，GND，GND。

当接通电源时LED1指示灯亮。

若芯片U13不焊且J12跳线连上，则本系统工作电压为+3.3V，否则为+5V。

J4，J5，J6，J7：当1，2脚短接时，表示其对应芯片的使能段均为高电平，即芯片不工作，逻辑编程由FPGA实现,信号由PR1，PR2，PR3，PR4接入；当2，3脚短接时，则工作在总线方式。

开关量输入输出模块是一款利用电脑通过485总线对开关量进行采集或者对开关量进行控制的模块,通信协议可以选用Modbus 协议或自定义简易协议.开关量模块可以通过485总线将采集的开关量信号传输到电脑,也可以将电脑的控制命令通过485总线传输到开关量模块,控制开关量.由于其采用485总线通信模式,多个开关量模块可以并联使用,方便随意配置.开关量输入端与输出端与整个系统实现完全隔离，相互不受影响(M 系列）。

RS-485端口带有3000V光电隔离功能，将RS-485总线与模块进行有效隔离。

(M 系列).电源具有防反接功能，一旦接错电源线，会自动断 开，保护模块不会损坏，具有过流过压保护功能，电 压偏高，会自动断开电源，保护模块。

通讯协议采用Modbus协议，通用程度高，也可以采 用厂家自定义协议,简单易用。

全金属外壳，防静电功能，抗干扰能力强(M 系列）RS-485端口带有600W防雷保护功能.支持宽压直流电源输入（12V ～60VDC )(M 系列）支持DIN 导轨安装(N 系列）波特率支持300-115200bps （默认9600bps ，其他波 特率需定制）支持RS -232串口通信，直接与电脑连接（M 系列）地址可以设置(出厂默认为01)支持远程开关同步(需定制)开关量输入输出模块一台DB9直连串口线一条(M 系列）线性稳压电源（AC220V～DC12V,500mA)一个（M 系列）说明书一张两位,三位,十四位工业接线端子各一个(M 系列),十位工业接线端子两个(N 系列)符合EIA RS -232,RS-485标准传输速率：300~115200bps(默认为9600bps ，其他波特率需定制）传输距离：RS -232端15米，RS -485端1200米光电隔离：RS -485端口具有独立3000V 光电隔离（M 系列）接口保护：600W 浪涌保护，15KV 静电保护接口形式：RS -232采用DB9接口，RS -485采用工业接线端子，开关量输入输出端采用工业接线端子输入电压：稳压直流12～60V 供电（M 系列）工作温度:-25℃~70℃湿度：5%~95%,无凝露共接形式：2点/COM触点容量：干节点（继电器AC250V ～3A,DC30V ～3A,需定制)I /O 路数:十二路输入/输出,八路输入/输出四路输出/输入(M 系列) 八路输出/输入,四路输出四路输入(N 系列)输入阻抗:1000欧姆采样频率：20次/秒电源接口(内正外负)DC-IN 9～12V电源输入RS-232接口（DB9，母头孔型）2 RS-232输出（OUT)3 RS-232输入（IN)5 信号地（GND)RS-485接口（工业接线端子）485+ RS-485信号正485- RS-485信号负GND 信号地 开关量接口Q(n) 开关量输出接点A(n) 开关量输入接点QCOM 输出公共接线端ACOM 输入公共接线端开关量输入/输出模块说明书M系列开关量输入\输出模块安装尺寸N系列开关量输入\输出模块安装尺寸 1.POWER灯不亮，表示电源不通，请仔细检查电源是否插上，接线是否正确，接触是否良好。

#）（】》第 4 章习题参考答案1.、答： S7-200PLC 的接口模块主要有 I/O 扩展模块和特殊功能扩展模块两大类。

I/O 扩展模块，对于 I/O 点数不够的情况，则需要增加 I/O 扩展模块，对I/O 点数进行扩展。

典型的模块有：1）输入扩展模块 EM221。

共有 3 种产品，即 8 点和 16 点 DC、 8 点 AC。

2）输出扩展模块 EM222。

共有 5 种产品，即 8 点 DC 和 4 点 DC（5A）、 8 点 AC、 8点继电器和 4 点继电器（10A）。

3）输入/输出混合扩展模块 EM223。

共有 6 种产品，其中 DC 输入/DC 输出的有三种，DC 输入/继电器输出的有三种，它们对应的输入/输出点数分别为 4 点、 8 点和 16 点。

/4）模拟量输入扩展模块 EM231。

共有 3 种产品。

4AI、 2 路热电阻输入和 4 路热电偶输入。

其中前者是普通的模拟量输入模块，可以用来连接标准的电流和电压信号；后两个是专门为热电阻和热电偶而设计的模块，热电阻和热电偶可以直接连接到模块上而不需要经过变送器对其进行标准电流或电压的转换，模块上设置有热电阻和热电偶型号选择开关，热电偶模块还具有冷端补偿功能。

5）模拟量输出扩展模块 EM232。

2 路模拟量输出的扩展模块。

6）模拟量输入/输出扩展模块 EM235。

4 路 AI 和 1 路 AO（占用 2 路输出地址）的扩展模块。

"特殊功能扩展模块可以完成某些特殊功能的控制。

典型的特殊模块有：1）PROFIBUS-DP 模块EM277。

使用该模块可以把S7-200 PLC 连接到PROFIBUS-DP网络中，从而使 S7-200 PLC 作为 DP 网络中的一个从站。

2） AS-i 接口模块 CP243-2。

使用该模块可以把 S7-200 PLC 连接到 AS-i 网中，从而使S7-200 PLC 作为 AS-i 网络中的主站。