可编程序控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。西门子PLC在工业生产设备中的应用。

PLC的外形1 常用西门子PLC

德国西门子公司是世界上生产PLC的主要厂商之一，其产品涵盖了微型、小型、中型和大型等各种类型的PLC。目前主流产品是SIMATIC S7-200/200 SMART、SIMATIC S7-300/400、SIMATIC S7-1200和SIMATIC S7-1500等系列PLC

CPU226有CPU226 DC/DC/DC和CPU226 AC/DC/RLY两种。图中AC/DC/RLY的含义：AC表示供电电源电压为交流220V；DC表示输入端的电源电压为直流24V；RLY表示继电器输出。DC/DC/DC表示24V直流电源供电、直流数字量输入、晶体管直流数字量输出。

（2）输入与输出（I/O）接线端子 在CPU模块的面板底部、顶部都有一排接线端子。底部一排接线端子是输入信号的输入端子及传感器电源端子。顶部一排接线端子是输出信号的输出端子及PLC的供电电源端子。图1-5所示为CPU226模块的I/O及电源接线端子。

CPU226模块I/O端子共40点，分别为24个输入点（I0.0～I0.7、I1.0～I1.7及I2.0～I2.7）和16个输出点（Q0.0～Q0.7和Q1.1～Q1.7）。在编写端子代码时采用八进制，没有0.8、0.9、1.8、1.9等。

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3）I/O状态指示灯与运行状态指示灯

1）在CPU模块的面板下方、上方分别有一排I/O状态指示灯（LED），分别指示输入和输出的逻辑状态。当输入或输出为高电平时，LED亮，否则不亮。

2）在CPU模块的左侧有三个运行状态指示灯（LED），分别指示系统故障/诊断（SF/DIAG）状态、运行（RUN）状态和停止（STOP）状态。

（4）S7-200 CPU的工作模式S7-200 CPU的工作模式有停止（STOP）模式和运行（RUN）模式两种，要改变工作模式有以下两种方法：

1）使用CPU模块上的模式开关。揭开CPU模块的前盖，模式开关有三个转换位置：RUN、TERM（终端）和STOP。开关拨到RUN时，CPU模块运行程序，即PLC按照扫描周期循环执行用户程序，但此时不能向PLC写入程序；开关拨到STOP时，CPU模块停止运行程序，即PLC停止执行用户程序，但此时可以利用编程设备向PLC写入程序，也可以利用编程设备检查用户存储器内容、改变存储器内容、改变PLC的各种设置；开关拨到TERM时，不改变当前操作模式，此模式多数用于联网的PLC网络或现场调试。如果需要CPU模块上电时自动运行程序，则模式开关必须在RUN位置。

2）将模式开关拨到RUN或TERM时，可以由STEP 7-Micro/WIN V4.0编程软件控制CPU模块的运行和停止。在程序中插入STOP指令，可以在条件满足时将CPU模块设置为停止模式。

（5）通信端口和扩展I/O端口 在CPU模块左侧的通信端口是连接编程器或其他外部设备的接口，S7-200 PLC的通信端口为RS485端口。扩展I/O端口位于CPU模块右侧的前盖下

（6）模拟电位器 揭开CPU模块右侧的前盖就会看到一个或两个模拟电位器，如图1-6所示。调节这些电位器就会改变特殊存储器SMB28和SMB29这两个字节中的值，以改变程序运行时的参数，如定时器、计数器的预置值、过程量的控制参数。

（7）可选卡插槽与可选卡 在CPU模块的左侧有一个可选卡插槽。根据需要，可选卡插槽可以插入下述三种卡中的一种：存储卡、电池卡、日期/时钟电池卡。

存储卡MC291提供EEPROM存储单元。在CPU模块上插入存储卡后，就可使用编程软件STEP 7-Micro/WIN V4.0将CPU模块中的存储内容（系统块、程序块和数据块等）复制到卡上；或将存储卡插到其他CPU模块上，通电时存储卡中的内容会自动复制到CPU模块中。用存储卡传递程序时，被写入的CPU模块必须与提供程序来源的CPU模块相同或更高型号。

电池卡BC291-5为所有型号的CPU模块提供数据保持的后备电池，该电池在内置的超级电容放电完毕后起作用。

日期/时钟电池卡CC292用于CPU221和CPU222两种不具备内置时钟功能的CPU模块使用，以提供日期/时钟功能，同时提供后备电池。电池卡能够保持数据和内置时钟长达200天。

S7-200 SMART的CPU模块有紧凑型CR继电器输出系列和标准型SR继电器输出系列及ST晶体管输出系列。例如，CR40是继电器输出，I/O点数共40点。ST40是晶体管输出，I/O点数共40点。

（2）输入与输出（I/O）接线端子 在CPU模块的面板底部、顶部都有一排接线端子。顶部一排接线端子是输入信号的输入端子及PLC的供电电源端子。底部一排接线端子是输出信号的输出端子。图1-9所示为CPU ST40模块的I/O及电源接线端子。

CPU ST40模块I/O端子共40点分别为24个输入点（I0.0～I0.7、I1.0～I1.7及I2.0～I2.7）和16个输出点（Q0.0～Q0.7和Q1.1～Q1.7）。在编写端子代码时采用八进制，没有

（3）I/O状态指示灯与运行状态指示灯

（4）S7-200 SMART CPU的工作模式S7-200 SMART CPU的工作模式有停止（STOP）模式和运行（RUN）模式两种，要改变工作模式有以下两种方法：

1）将CPU置于RUN模式。在PLC菜单功能区或程序编辑器工具栏中单击“运行”（RUN）按钮，根据提示，单击“确定”（OK）按钮更改CPU的工作模式。

2）将CPU置于STOP模式。要停止程序，单击“停止”（STOP）按钮，并确认将CPU置于STOP模式的提示。也可在程序逻辑中包括STOP指令，以将CPU置于STOP模式。在程序中插入STOP指令，可以在条件满足时将CPU模块设置为停止模式。

（5）通信端口S7-200 SMART PLC的通信端口有两个，一个RS485端口，另一个是以太网端口

（6）可选卡插槽与可选卡 在CPU模块的左侧有一个可选卡插槽。根据需要，在卡槽插入西门子专用SD卡。在CPU模块上插入存储卡后，就可使用编程软件STEP 7-Micro/WIN SMART V2.5将CPU模块中的存储内容（系统块、程序块和数据块等）复制到卡上；或将存储卡插到其他CPU模块上，通电时存储卡中的内容会自动复制到CPU模块中。用存储卡传递程序时，被写入的CPU模块必须与提供程序来源的CPU模块型号相同或更高。例如，西门子专用存储卡MC291提供EEP-ROM存储单元。

二、PLC的基本结构

PLC实质上是一种工业控制计算机，有着与通用计算机相类似的结构，PLC也是由硬件和软件两大部分组成的。1 PLC硬件结构

PLC硬件结构主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出单元（I/O接口）、I/O扩展接口、通信及编程接口、电源变换器等组成，见图1-11所示的点画线框内。

1）中央处理器（CPU） CPU是PLC的核心部件，由运算器和控制器组成。CPU由通用微处理器、单片机或位片式微处理器组成。它通过控制总线、地址总线和数据总线与存储器、输入/输出单元和通信接口等建立联系。CPU主要用于接收并存储从编程器输入的用户程序，检查编程过程是否出错，进行系统诊断，解释并执行用户程序，完成通信及外设的某些功能。

（2）存储器 PLC中的存储器主要有保持性存储器、存储器以及存储卡存储三种。CPU提供了多种功能来确保用户程序和数据能够被正确保留。

1）保持性存储器：在一次上电循环中保持不变的可选择存储区。可在系统数据块中组态

态保持性存储器。在所有存储区中，只有V、M和定时器与计数器的当前值存储区能组态为保持性存储区。

2）存储器：用于存储程序块、数据块、系统块、强制值、M存储器以及组态为保持性的值的存储器。

3）存储卡：可拆卸Micro SD卡。用于作为程序传送卡存储项目块，作为恢复为出厂默认设置的卡完全擦除PLC，或作为固件更新卡更新PLC和扩展模块固件。

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（3）输入/输出单元 （I/O接口） 输入/输出单元通常也称为输入/输出接口（I/O接口），是PLC与工业生产现场设备之间的连接部件。

1）输入接口：用来接收和采集用户输入设备产生的信号。输入信号主要有两种类型：一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等来的模拟量输入信号。这些信号经过光电隔离、滤波和电平转换等处理，变成CPU能够接收和处理的信号，并送给输入映像寄存器。

PLC输入接口电路有直流输入和交流输入。输入接口的电源可以由外部提供，也可以由PLC内部提供。

图1-12所示为西门子S7-200 SMART PLC的直流输入接口电路，图中只画出对应于一个点的输入电路，各个输入点所对应的输入电路均相同。其中直流电源由外接提供，极性可以为任意极性。

2）输出接口。输出接口是将经过CPU处理的信号通过光电隔离和功率放大等处理，转换成外部设备所需要的驱动信号（数字量输出或模拟量输出），以驱动外部各种执行设备，如接触器、指示灯、报警器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等设备。

输出接口电路就是PLC的负载驱动回路。为适应实际设备控制的需要，输出接口的形式有继电器输出型和晶体管输出型，如图1-13所示。为提高PLC抗干扰能力，每种输出电路都采用了光电隔离技术。