PC机具有极强的数字运算、数据处理方法、通信和人机交互技术的能，使许多PLC生产厂家上线了在电脑中运作可完成PLC平衡的程序包。这种组态使程序编写更加简单，极大地方便了PLC控制系统软件的研发与使用。

1.1.5 PLC的组成与结构特点

世界各地制造的程序控制器外型各不相同，但是作为工业控制计算机，其硬件资源都大致同样，主要是由微处理器控制模块、存储芯片控制模块、键入/plc模块、开发板和开关电源等几一部分组成

1.微处理器（CPU）

CPU是PLC的关键部件，主要是用于运作可执行程序、监管键入/输出接口情况及开展判断推理和数据处理方法。CPU用扫描仪的形式载入输入装置状态或数据信息，从运行内存逐一载入可执行程序，根据表述然后按命令的相关规定造成控制信号，随后分时图、分方式地实行数据库的存储、传输、较为和转换等处理方式，进行可执行程序所设计的逻辑或算术运算每日任务，并依据计算结论操纵外部设备回应外围设备请求及进行相应的内部结构确诊。2.存储芯片

程序控制器的存储芯片由随机存储器ROM、随机存储器RAM与可电可读写的存储芯片EEPROM三大部分组成，主要运用于储放系统程序、可执行程序和工作数据信息。

随机存储器ROM用于储放系统程序，程序控制器生产过程中将系统程序干固在ROM中，客户是无法变化的。可执行程序和正中间计算数据信息存放随机存储器RAM中，RAM存储芯片是一种密度高的、低消耗、价格低的半导体存储器，可以用锂离子电池做后备电源。它存放内容就是易失的，断电后具体内容遗失；当系统软件断电时，可执行程序可以保存在随机存储器EEPROM或者由高能电池鼓励的RAM中。EEPROM兼具ROM的非易失性和RAM的随机存储器优势，用于储放必须长期保存的核心数据。

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3.开关电源

PLC的开关电源是即为CPU、存储芯片和I/O插口等内部结构电子线路工作中所使用的直流开关电源。开关电源的沟通输入端一般都有单脉冲消化吸收电源电路，沟通交流电压范围一般都比较宽，抗干扰性比较厉害。电源直流电电压多见直流电5V和直流24V。直流电5V开关电源供PLC内部使用，直流电24V开关电源除供内部使用外还能够供键入/导出模块以及各种感应器应用。4.键入/输出接口模块

键入/输出接口模块即I/O模块（键入/导出通信接口）。PLC里面键入电路的作用是把PLC外界电源电路（如限位开关、按键、传感器等）所提供的合乎PLC输入电路标准的电压信号，根据光电耦合电源电路送往PLC里面电源电路。输入电路有直流电输入电路、沟通交流输入电路和交直流电源输入电路。输入电路一般以光电隔离和阻容过滤的形式提升抗干扰性，键入响应速度一般在0.1～15ms。依据输入信号方式的不一样，可以分为模拟量输入I/O模块、数字信号I/O模块两类。依据键入模块方式的不一样，可以分为基本上I/O模块、拓展I/O模块两类。PLC内部结构导出电路的作用是把导出印象存储器得到的结果根据导出通信接口推动外部负荷（如接触器线圈、继电器、显示灯等），输出电路还具备防护PLC里面电源电路外部控制元件的功效，及其率扩大的功效。输出电路有晶体三极管导出型、晶闸管导出型继电器输出型3种。能控制模块是一些智能的键入/输出电路，如温度测量控制模块、位置检测控制模块、部位控制器和PID控制控制模块等。

1）键入通信接口

因为生产中所使用的各种开关、按键、传感器等键入元器件立即收到PLC键入通信接口上，为避免因为接触点颤动或影响单脉冲造成不正确的输入信号，键入通信接口务必有极强的抗干扰性。以直流电输入电路为例子，如下图1-2所显示，键入通信接口提升抗干扰性的办法主要包括运用光电耦合器提升抗干扰性和运用低通滤波器提升抗干扰性

）导出通信接口

依据推动负荷元器件不一样可将导出通信接口分以下是3种。

（1）小型继电器导出方式，如下图1-3所显示。这类导出方式既可以推动交流负载，也可推动直流负载。推动负荷能力在2A上下。它的优点是可用电压范围很宽，通断压力降小，承担瞬间过压和过电流的能力很强；主要缺点姿势速度较慢，姿势频次（使用寿命）有一定的限定。好在供给量转变不经常时首先采用，不能用于快速单脉冲的输出。图1-3所显示电路工作原理：当内部结构电源的状态为1时，电磁阀KM的电磁线圈插电，造成电磁感应吸附力，接触点关闭，则负荷得电，与此同时照亮LED，表明该路导出点有输出。当内部结构电源的状态为0时，电磁阀KM的电磁线圈无电流量，接触点断掉，则负荷关闭电源，与此同时LED灭掉，表明该路导出点无输出。

（2）大率晶体三极管导出方式，如下图1-4所显示。这类导出方式只能推动直流负载。推动负荷能力：每一个导出点值零点几皮安。它的优点是稳定性强，实行速度更快，使用寿命长；主要缺点负载能力差。其适宜于直流供电、供给量变化大的场所采用。图1-4所显示电路工作原理：当内部结构电源的状态为1时，光电耦合器T1通断，使大率晶体三极管VT饱和状态通断，则负荷得电，与此同时照亮LED，表明该路导出点有输出。当内部结构电源的状态为0时，光电耦合器T1断掉，大率晶体三极管VT截至，则负荷跳停，LED灭掉，表明该路导出点无输出。VD为了保护二极管，能防止负载电压正负极接反或大电流、交流电流毁坏晶体三极管。FU作用是避免负荷短路故障时毁坏PLC。当负荷为电感性负载、VT关闭时会产生相对较高的反电势，所以必须要给负荷并接续流二极管，为他们提供充放电控制回路，防止VT承担过压。

（3）双向可控硅导出方式，如下图1-5所显示。这类导出方式适宜推动交流负载。因为双向晶闸管和大率晶体三极管同属半导体器件元器件，因此优点和缺点与大率晶体三极管或场效管导出方式的类似，适宜于沟通交流供电系统、供给量变化大的场所采用。图1-5所显示电路工作原理：当内部结构电源的状态为1时，发亮二极管导通发光，等同于双向可控硅增加了触发信号，不管外置电源正负极怎样，双向可控硅T均通断，载荷得电，与此同时导出显示灯LED照亮，表明该导出点接入；当相匹配T的内部继电器状态为0时，双向可控硅并没有增加触发信号，双向可控硅关闭，这时LED没亮，负荷跳停。这类导出通信接口推动负荷能力为1A上下。

3）I/O电源的疑难问题

（1）用三极管等有源元件做为无触点开关的外部设备，与PLC键入模块连接时，因为三极管本身就有泄露电流存有，或是电源电路无法保证三极管靠谱截至而处在变大情况，促使即便在截至时，仍然会有一个小的泄露电流穿过，若该电流超过1.3mA时，就可能会引起PLC输入电路产生错误操作。可以从PLC输入端并接一个旁通电阻器来分离，使注入PLC的电流量低于1.3mA。

（2）需在导出控制回路串连断路器，防止负荷电流不稳定，毁坏导出元器件或线路板。

（3）因为晶体三极管、双向可控硅型输出端子泄露电流和残余电压的出现，当推动不同种类的负荷时，应该考虑脉冲信号配对和误动等诸多问题。

（4）交流电流关闭电源后产生非常高的反电势，对导出单元电路造成冲击性，对于大电感器或经常关闭的交流电流应选用外界抑止电源电路，一般采用阻容吸取电源电路或二极管消化吸收电源电路。5.外围设备插口

外围设备通信接口用以联接开发板或其它图形编程器、plc触摸屏、触摸显示屏、变频调速器通过外接设备插口构成PLC的控制网络。PLC根据PC/PPI电缆线或使用MPI卡根据RS-485插口与电脑联接，能够实现程序编写、监管、连接网络等能。6.I/O扩展接口

扩展接口用以拓展键入/导出模块，它让PLC的控制规模配备更加高效，这类扩展接口事实上为系统总线方式，能够配备开关量信号的I/O模块，也可以配备模拟量输入和快速记数等其它I/O模块及通讯电源适配器等。

1.2 S7-200系列产品PLC详细介绍

1.2.1 S7-200系列产品PLC系统

德国西门子公司是欧洲大电子和电器设备生产商，制造的SIMATIC程序控制器在国外处于地位。一个新的SIMATIC产品是SIMATIC S7、M7和C7等几大系列产品。SIMATIC S7主打产品分成通用性逻辑性控制模块（LOGO！）、小型PLC（S7-200系列产品）、大中小型PLC（S7-300系列产品）和大中小型PLC（S7-400系列产品）4个产品种类。从CPU模块能来说，SIMATIC S7-200系列产品小型PLC发展至今大概经历过2代。代商品（21版），其CPU控制模块为CPU21X，服务器都可以开展拓展；第二代产品（22版），其CPU控制模块为CPU22X，要在21世纪投入市场的，速度更快，有较强的数据处理能力。

S7-200系列产品PLC的硬件主要包含CPU和扩展模块。扩展模块则包括模拟量输入I/O扩展模块、数字信号I/O扩展模块、温度检测扩展模块、独特能控制模块（如定位模块）和通讯模块等。其外界构造如下图1-6所显示。这是一体式PLC，这将键入/plc模块、CPU控制模块、电源芯片均装到一个外壳内，当操作系统必须拓展时，可以选用所需要的扩展模块与基本单位（服务器）联接。

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1.CPU控制模块

S7-200系列CPU是16位

1）CPU的工作状态

CPU的前板即内存卡扩展槽的上部，有3盏显示灯表明各项工作方法。CPU前板上放2个发光二极管表明各项工作方法，绿色指示灯亮，表示为工作状态；红色指示灯亮，表示为终止情况；在标着SF的电源指示灯亮时指出系统异常，PLC停止运行。

（1）STOP（终止）。CPU在停止运行方法时，不程序运行，这时能通过程序编写设备向PLC运载程序流程或者进行系统配置，在程序编程、上下载等处理过程中，必须将CPU放置STOP方法。

（2）RUN（运作）。CPU在RUN工作模式下，PLC按照自己工作模式运作可执行程序。

2）更改CPU工作模式的办法

（1）用工作模式电源开关更改工作模式。工作模式电源开关有3个档位：STOP、TERM（Terminal）、RUN。把方法开关心到STOP位，能够终止程序流程的落实；把方法开关心到RUN位，能够运行程序的落实；把方法开关心到TERM（暂态过程）或RUN位，容许STEP7-Micro/WIN32软件使用CPU运行状态。

假如工作模式电源开关设成STOP或TERM，开关电源通电时，CPU全自动进到STOP运行状态。设为RUN时，开关电源通电时，CPU全自动进到RUN运行状态。

（2）用数控编程软件更改工作模式。把方法电源开关转换到TERM（暂态过程），可以用STEP7--Micro/WIN32数控编程软件设定工作模式。

（3）在系统选用命令更改CPU的工作状态。在系统中插进一个STOP命令，CPU可以由RUN方法进到STOP工作模式。2.分布式存储

S7-200系列产品PLC的CPU控制模块内部结构配置了一定容量RAM（Random Access Memory）和EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-only Memory），两类的存储芯片形成了PLC的分布式存储，