西门子PLC S7-1200系列是西门子应用广泛的一款PLC，它具有比S7-200，S7-200smart更快的运算速度，更好的扩展能力，更强大的通信功能，在工业自动化领域有着非常广泛的应用。对于控制点数要求较多的应用领域，我们可以通过对S7-1200系列进行扩展来满足控制需求。本文下面对西门子PLC S7-1200系列的扩展能力做一个介绍，为用户在实际选型和配置过程中提供参考。

二、西门子PLC S7-1200系列的扩展能力

　　西门子PLC S7-1200系列的CPU根据不同的型号，扩展能力不同，下面以常用的CPU1214C为例，介绍它的扩展能力：

        1. CPU1214C本体上集成有1个以太网接口，可以实现以太网通讯功能。CPU的右侧能扩展8个IO模块，左侧可以扩展3个通信模块；

        2. CPU1214C本体上集成的以太网接口能实现Profinet通信，***大连接数量为16个，子模块数量***大256个；

        3. CPU1214C可以通过分布式IO进行扩展，例如：通过ET200SP进行扩展，选择ET200SP的PN类型接口模块，根据不同的型号，可以实现对IO模块的扩展，其中高性能的ET200SP接口模块可以扩展***多64个IO模块。

      4. S7-1200全系列CPU具有***大6个高速计数器输入，***大频率100kHz；

      5. S7-1200全系列CPU具有***多4个PTO输出，只能使用CPU本体或信号板的DO点，不能使用扩展的IO模块。

本文设计的开关电源将作为智能仪表的电源，大功率为10 W。为了减少PCB的数量和智能仪表的体积，要求电源尺寸尽量小并能将电源部分与仪表主控部分做在同一个PCB上。

考虑10W的功率以及小体积的因素，电路选用单端反激电路。单端反激电路的特点是：电路简单、体积小巧且成本低。单端反激电路由输入滤波电路、脉宽调制电路、功率传递电路(由开关管和变压器组成)、输出整流滤波电路、误差检测电路(由芯片TL431及周围元件组成)及信号传递电路(由隔离光耦及电阻组成)等组成。本电源设计成表面贴装的模块电源，其具体参数要求如下：

输出大功率：10W

输入交流电压：85～265V

输出直流电压／电流：+5V，500mA；+12V，150mA；+24V，100mA

纹波电压：≤120mV

单端反激式开关电源的控制原理

所谓单端是指TOPSwitch-II系列器件只有一个脉冲调制信号功率输出端一漏极D。反激式则指当功率MOSFET导通时，就将电能储存在高频变压器的初级绕组上，仅当MOSFET关断时，才向次级输送电能，由于开关频率高达100kHz，使得高频变压器能够快速存储、释放能量，经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。这也是反激式电路的基本工作原理。而反馈回路通过控制TOPSwitch器件控制端的电流来调节占空比，以达到稳压的目的。
TOPSwitch-Ⅱ系列芯片选型及介绍

TOPSwitch-Ⅱ系列芯片的漏极(D)与内部功率开关器件MOSFET相连，外部通过负载电感与主电源相连，在启动状态下通过内部开关式高压电源提供内部偏置电流，并设有电流检测。控制极(C)用于占空比控制的误差放大器和反馈电流的输入引脚，与内部并联稳压器连接，提供正常工作时的内部偏置电流，同时也是提供旁路、自动重起和补偿功能的电容连接点。源极(S)与高压功率回路的MOSFET的源极相连，兼做初级电路的公共点与参考点。内部输出极MOSFET的占空比随控制引脚电流的增加而线性下降，控制电压的典型值为5.7 V，极限电压为9 V，控制端大允许电流为100 mA。

在设计时还对阈值电压采取了温度补偿措施，以消除因漏源导通电阻随温度变化而引起的漏极电流变化。当芯片结温大于135℃时，过热保护电路就输出高电平，关断输出极。此时控制电压Vc进入滞后调节模式，Vc端波形也变成幅度为4.7V～5.7V的锯齿波．若要重新启动电路，需断电后再接通电路开关，或者将Vc降至3.3V以下，再利用上电复位电路将内部触发器置零，使MOSFET恢复正常工作。

采用TOPSwitch-Ⅱ系列设计单片开关电源时所需外接元器件少，而且器件对电路板布局以及输入总线瞬变的敏感性大大减少，故设计十分方便，性能稳定，性价比更高。

对于芯片的选择主要考虑输入电压和功率。由设计要求可知，输入电压为宽范围输入，输出功率不大于10W，故选择TOP222G。

电路设计

本开关电源的原理图如图1所示。
 


电源主电路为反激式，C1、L1、C2，接在交流电源进线端，用于滤除电网干扰，C5接在高压和地之间，用于滤除高频变压器初、次级后和电容产生的共模干扰，在中被称为"Y电容"。C1跟C5都称作安全电容，但C1专门滤除电网线之间的串模干扰，被称为"X电容"。

为承受可能从电网线窜入的电击，可在交流端并联一个标称电压u1mA为275V的压敏电阻VSR。