工业锅炉汽包水位控制系统设计(6)
CPU模块包括中央处理单元、电源和数字I/O点，这3部分都集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU模块负责执行程序，以便对工业自动化控制任务或过程进行控制。输入部分从现场设备中采集信号，这些采集信号经过CPU模块执行程序处理，处理后得到的信号传送给输出部分，此时输出部分则输出控制信号控制工业过程中的设备。下面主要介绍S7-200的CPU模块。
S7-200的CPU模块共有两个系列:CPU21X和CPU22X。CPU21X系列包括CPU212、CPU214、CPU215和CPU216；CPU22X系列包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU226和CPU226XM。由于本课设中我选用CPU226XM，所以在此只介绍CPU226XM。
CPU226XM具有24输入/16输出共40个数字量I/O点，可连接7个扩展模板单元，最大可扩展至248个数字量I/O或35路模拟量I/O，组成的I/O端子排可以很容易的整体拆卸。具有26KB的程序和数据存储区空间、6个独立的30KHZ的高速计数器、2路独立的20KHZ的高速脉冲数出、PID控制器、2个RS-485通信/编程口、点对点接口PPI通信协议、多点接口MPI通信协议和自由通信口。
3.3.3 模拟量输入模块介绍
每种CPU模块所提供的本机I/O地址是固定的。进行扩展时，在CPU单元右边连接的扩展模块的地址有I/O端口的类型以及它在同类I/O链中的位置来决定，扩展模块的地址编码按照由左至右的顺序依次排列。
模拟量扩展模块是按照偶数分配地址。模拟量扩展模块与数字量扩展模块不同的是数字量扩展模块中的保留位可以当内存中的位使用，而模拟量扩展模块因为没有内存映像，不能使用这些I/O地址。
S7-200系列PLC模拟量输入模块为EM231，模拟量输入映像区是S7-200系列PLC为模拟量输入信号开辟的一个存储区。模拟量输入用标识符（AI）、数据长度（W）及字节的起始地址表示，该区的数据位字（16位）。在CPU221和CPU222中，其表示形式为：AIW0、AIW2、……、AIW30，共有16个字，总共允许有16路模拟量输入。在CPU224和CPU226中，其表示形式为：AIW0、AIW2、……、AIW62，共32个字，总共允许有32路模拟量输入。模拟量输入值为只读数据。
模拟量输入模块对模拟量进行A/D转换，将模拟量信号转换成CPU单元所能接受的数字量信号。模拟量输入模块的分辨率为12位，单极性数据格式的全量程范围为0～3200，双极性全量程范围的数字量是-3200～+3200. 模拟量输入模块有各种输入范围，它们包括0～10V， 5V,0～20mA等。在选用时要与现场过程检测信号范围相对应。
3.3.4 模拟量输出模块介绍
S7-200系列PLC模拟量输入模块为EM232，模拟量输出映像区是S7-200系列PLC为模拟量输出信号开辟的一个存储区。模拟量输入用标识符（AQ）、数据长度（W）及字节的起始地址表示，该区的数据位字（16位）。在CPU221和CPU222中，其表示形式为：AIW0、AIW2、……、AIW30，共有16个字，总共允许有16路模拟量输出。在CPU224和CPU226中，其表示形式为：AIW0、AIW2、……、AIW62，共32个字，总共允许有32路模拟量输出。
模拟量输出模块用于将PLC内部的数字量转换为外部控制所需要的模拟电压或电流，再去控制执行机构。模拟量输出模块存储区中数字量的数据字格式为12位，左端对齐，MSB和LSB分别为最高有效位和最低有效位。最高有效位是符号位，0表示正数，1表示负数。最低位是4个连续的0.在将数据字装载到DAC寄存器之前，低位的4个0被截断，不会影响输出信号值。模拟量输出范围包括-10～+10V,0～20mA。模拟量输出模块对负载的要求主要是负载阻抗，在电流输出方式下一般给出最大负载阻抗；在电压输出方式下，一般给出最小负载阻抗。模拟量属于小信号，在应用中要注意抗干扰措施，其主要方法有与交流信号和可产生干扰源的供电电源保持一定的距离，模拟量信号接线要采用屏蔽措施，采用一定的补偿措施，减少环境对模拟量信号的影响。