西门子模块授权供货商

输出信号的设备种类　输出信号可以是离散信号和模拟信号。当输出端是离散信号时，输出端的设备类型可以是电磁阀的线圈、电动机启动器、控制柜的指示器、接触器线圈、LED灯、指示灯、继电器线圈、报警器和蜂鸣器等。当输出为模拟量输出时，输出设备的类型可以是流量阀、AC驱动器（如交流伺服驱动器）、DC驱动器、模拟量仪表、温度控制器和流量控制器等。

1.2.2　PLC的工作原理

PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编制好控制程序后，用编程器将程序输入到PLC（或用计算机下载到PLC）的用户程序存储器中寄存。PLC的控制能就是通过运行用户程序来实现的。

PLC运行程序的方式与微型计算机相比有较大的不同。微型计算机运行程序时，一旦执行到END指令，程序运行便结束；而PLC从0号存储地址所存放的条用户程序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序，直到END指令结束。然后再从头开始执行，并周而复始地重复，直到停机或从运行（RUN）切换到停止（STOP）工作状态。把PLC这种执行程序的方式称为扫描工作方式。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期。另外，PLC对输入、输出信号的处理与微型计算机不同。微型计算机对输入、输出信号实时处理，而PLC对输入、输出信号是集中批处理。下面具体介绍PLC的扫描工作过程

PLC扫描工作方式主要分为三个阶段：输入扫描、程序执行和输出刷新。

（1）输入扫描

PLC在开始执行程序之前，首先扫描输入端子，按顺序将所有输入信号，读入到寄存器-输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入扫描。PLC在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，只有到下一个扫描周期输入扫描阶段才被刷新。PLC的扫描速度很快，取决于CPU的时钟速度。

PLC完成了输入扫描工作后，按顺序从0号地址开始的程序进行逐条扫描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得所需的数据进行运算处理。再将程序执行的结果写入输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会送到输出端子上，也就是物理输出是不会改变的。扫描时间取决于程序的长度、复杂程度和CPU的能。

（3）输出刷新

在执行到END指令，即执行完用户所有程序后，PLC上将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。扫描时间取决于输出模块的数量。

从以上的介绍可以知道，PLC程序扫描特性决定了PLC的输入和输出状态并不能在扫描的同时改变，例如一个按钮开关的输入信号的输入刚好在输入扫描之后，那么这个信号只有在下一个扫描周期才能被读入。

上述三个步骤是PLC的软件处理过程，可以认为就是程序扫描时间。扫描时间通常由三个因素决定，一是CPU的时钟速度，越的CPU，时钟速度越高，扫描时间越短；二是I/O模块的数量，模块数量越少，扫描时间越短；三是程序的长度，程序长度越短，扫描时间越短。一般的PLC执行容量为1K的程序需要的扫描时间是1～10ms

1.2.3　PLC的立即输入、输出能

一般的PLC都有立即输入和立即输出能。

（1）立即输出能

所谓立即输出能就是输出模块在处理用户程序时，能立即被刷新。PLC临时挂起（中断）正常运行的程序，将输出映像表中的信息输送到输出模块，立即进行输出刷新，然后再回到程序中继续运行，立即输出的示意图如图1-12所示。注意，立即输出能并不能立即刷新所有的输出模块。

立即输入适用于要求对反应速度很严格的场合，例如几毫秒的时间对于控制来说十分关键的情况下。立即输入时，PLC立即挂起正在执行的程序，扫描输入模块，然后更新特定的输入状态到输入映像表，后继续执行剩余的程序，

2.1.1　西门子PLC简介

德国西门子（SIEMENS）公司是欧洲大的电子和电气设备制造商之一，其生产的SIMATIC（“Siemens Automatic”即西门子自动化）可编程控制器在欧洲处于地位。

西门子公司的代PLC是1975年投放市场的SIMATIC S3系列的控制系统。之后在1979年，西门子公司将微处理器技术应用到PLC中，研制出了SIMATIC S5系列，取代了S3系列，目前S5系列产品仍然有少量在工业现场使用。20世纪末，又在S5系列的基础上推出了S7系列产品。

SIMATIC S7系列产品分为：S7-200、S7-200CN、S7-200 SMART、S7-1200、S7-300、S7-400和S7-1500共七个产品系列。S7-200 PLC是在西门子公司收购的小型PLC的基础上发展而来，因此其指令系统、程序结构及编程软件和S7-300/400 PLC有较大的区别，在西门子PLC产品系列中是一个特殊的产品。S7-200 SMART PLC是S7-200 PLC的升级版本，是西门子家族的新成员，于2012年7月发布，其绝大多数的指令和使用方法与S7-200 PLC类似，其编程软件也和S7-200 PLC的类似，而且在S7-200 PLC中运行的程序，相当一部分可以在S7-200 SMART PLC中运行。S7-1200 PLC是在2009年推出的小型PLC，定位于S7-200 PLC和S7-300 PLC产品之间。S7-300/400 PLC是由西门子的S5系列发展而来，是西门子公司具竞争力的PLC产品。2013年西门子公司又推出了新品S7-1500 PLC。

SIMATIC产品除了SIMATIC S7外，还有M7、C7和WinAC系列等。

SIMATICC7是基于S7-300系列PLC性能，同时集成了HMI，具有节省空间的特点。

SIMATIC M7-300/400采用了与S7-300/400相同的结构，又具有兼容计算机的能，可以用C、C++等语言编程，SIMATIC M7-300/400适于需要大数量处理和实时性要求高的场合。

WinAC是在个人计算机上实现PLC能，突破了传统PLC开放性差、硬件昂贵等缺点，WinAC具有良好的开放性和灵活性，可以很方便地集成第三方的软件和硬件。

2.1.2　S7-1200 PLC的性能特点

S7-1200PLC具有集成PROFINET接口、强大的集成工艺能和灵活的可扩展性等特点，为各种工艺任务提供了简单的通信和有效的解决方案。S7-1200 PLC新的性能特点具体描述如下。

（1）集成了PROFINET接口

集成的PROFINET接口用于编程、HMI通信和PLC间的通信。此外，它还通过开放的以太网协议支持与第三方设备的通信。该接口带一个具有自动交叉网线（auto-cross-over）能的RJ-45连接器，提供10/100 Mbit/s的数据传输速率，支持以下协议：TCP/IP、ISO-on-TCP和S7通信。大连接数为23个连接。

（2）集成了工艺能

①高速输入。S7-1200控制器带有多达6个高速计数器。其中3个输入为100kHz，3个输入为30kHz，用于计数和测量。

②高速输出。S7-1200控制器集成了4个100kHz的高速脉冲输出，用于步进电机或伺服驱动器的速度和位置控制（使用PLCopen运动控制指令）。这四个输出都可以输出脉宽调制信号来控制电