S7-1200系列PLC的另一个显著特点是在CPU模块上嵌入一个信号板（SB），这也是S7-1200系列PLC的一大创新。信号板嵌入在CPU模块的前端，可在不增加CPU模块占用空间的前提下扩展CPU模块的控制能力。信号板嵌入在CPU模块的前端，具有两个数字量输入/输出接口或一个模拟量输出。

5）高速输入/输出

SIMATIC S7-1200系列PLC集成了6个高速计数器（3个100kHz，3个30kHz）、2个脉宽调制输出（PWM）和2个脉冲串输出（PTO），输出脉冲序列高频率为100kHz。高速计数器可用于监视增量编码器、频率计数或对过程事件进行高速计数和测量。高速脉冲输出可用作脉冲串输出（PTO）或脉宽调制输出（PWM）。当组态成PTO时，将输出高频率为l00kHz的50%占空比高速脉冲，可用于步进电动机或伺服驱动器的开环速度控制和定位控制。当组态成PWM时，将生成一个具有可变占空比的固定周期输出，可用于控制电动机速度、阀位置或加热元件的占空比。

6）库能

通过库能可以在同一个项目和其他已有项目中调用或移植使用项目的组成部分，如硬件配置、变量及程序等。设备和定义的能可以重复使用，可以将已有项目移植在库中，以便重复使用。代码块、PLC变量、PLC变量表、中断、HMI画面、单个模块或完整站等元素可存储在本地库和全局库中。通过全局库可轻松实现项目之间的数据交换。

变频器的过载能力通常为变频器额定电流的1.5倍，但它只对电动机的启动或制动过程才有意义，不能作为变频器选型时的大电流。因此，所选择的变频器容量应比变频器说明书中的“配用电动机容量”大一挡至二挡，且应具有无反馈矢量控制能，使电动机在整个调速范围内具有真正的恒转矩，满足负载特性要求。

本系统选用西门子MM440，额定率为55kW，额定电流为110A的变频器。该变频器采用高性能的矢量控制技术，具有超强的过载能力，能提供持续3s的200%过载能力，同时提供低速高转矩输出和良好的动态特性。

2）制动单元

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从上料卷扬运行速度曲线可以看出，料车在减速或定位停车时，应选择相应的制动单元及制动电阻，使变频器直流回路的泵升电压UD保持在允许的范围内。

3）控制与保护

料车卷扬调速系统是钢铁生产中的重要环节，拖动控制系统应保证安全可靠。同时，高炉炼铁生产现场环境较为恶劣，所以系统还应具有必要的故障检测和诊断能。3.PLC的选择

可编程序控制器选用西门子S7-300，这种型号的PLC具有通用性应用、高性能、模块化设计的性能特征，具备紧凑设计模块。由于使用了MMC存储数据和程序，系统免维护。电源模块为PS-307 2A，插入1号槽。CPU为CPU315-2DP（保留PROFIBUS-DP接口，为今后组成网络做准备），型号为6ES7 315-1AF03-0AB0，插入2号槽。数字输入模块选SM321 DI16×DC24V，型号为6ES7 321-1BH02-0AA0两块，一块插入4号槽内，地址范围为I0.0～I0.7及I1.0～I1.7，另一块插入5号槽内，地址范围为I4.0～I4.7及I5.0～I5.7。数字输出模块选SM322 DO16×DC24V/0.5A，型号为6ES7 322-1BH01-0AA0一块，插入6号槽内，地址范围为Q8.0～Q8.7及Q9.0～Q9.7。

MM4系列变频器具有多种控制特性，其中矢量控制能采用新软件及高性能32位微处理器，利用磁通电流控制（FCC）能增强了系统动态响应特性和电动机的控制特性，具有对输入信号高速响应特性，可以在各种频率和负载状态下优化电动机的端电压，具有电动机参数识别能及自动调整能，从而保证变频器在瞬变负载下具有对跳闸、失速的抗扰性，并且在提供足够负载转矩的情况下保证电动机的热效应小；转差补偿能可以在负载变化时维持电动机的速度恒定；利用快速电流限制（）能实现无跳闸运行；“捕捉再启动”能可以在电源短时断电的情况下，自动搜寻电动机的速度并再启动；多点U/f控制特性曲线，可以用于驱动同步电动机和磁阻电动机；具有参数化PI控制器能，可用于一般的过程控制。加速/减速斜坡特性具有可编程的平滑能，如起始和结束段带平滑圆弧或起始和结束段不带平滑圆弧。采用直流制动器或复合制动方法实现快速制动，能保证电动机的减速停车时间短，并具有快速电流限制能。带有集成EMC（电磁兼容性）滤波器和制动斩波器，以及一个制动断路器，可由IT（中性点不接地）电源供电。MM4系列变频器可用于简单的位置控制，具有良好的信号阶跃响应、跟随特性和控制精度。通过外部控制器也可对双轴同步系统进行控制。

除上述特性外，MM4系列变频器还具有以下与众不同的显著特点。

（1）采用内部能二进制互连技术（BiCo）。内部能互连技术也称自由交换技术，是一种将输入和输出能结合在一起的设置方法，也是一种“可逆的”连接方式。通过对BiCo能的设置，使变频器的输入/输出能软件化，变频器的内部能互连，从而在输入（数字、模拟、串行通信等）和输出（变频器的电流、频率、模拟输出、继电器输出触点等）之间建立一种布尔代数关系式，使输出能反过来又“连接”到输入，实现输入和输出的自由交换，这样，就将模拟输出参数与变频器内部的设定参数互相联系起来，有利于对变频器的参数进行远程监控。

（2）具有可选的文本显示操作面板。西门子标准系列通用变频器有3种LCD文本显示操作面板可供选择：状态显示面板（SDP）、基本操作面板（BOP）和操作面板（AOP）。内置RS-232/RS-485接口可与PC相连，三种操作面板可以互相替换，而且与变频器插接非常方便，能够方便地插在变频器前面板上，可以通过电缆连接作为手动终端，也可以利用安装组合件安装在控制柜的柜门上作为简单的人机界面。其中，BOP和AOP为可选件，SDP是标准配置，在标准供货方式时预置。利用SDP能对变频器进行基本操作，但不具有参数设定能，对于多数情况下的一般用途，利用SDP和制造厂的默认参数设置值就能满足要求。基本操作面板（BOP）用于对单台变频器进行参数调试，利用BOP可以更改变频器的各个参数，BOP具有5位数字显示能，可以显示参数的序号、数值、报警和故障信息，以及该参数的设定值和实际值，但BOP不能存储参数信息。操作面板（AOP）可以上传/下载变频器的多组参数值，可通过计算机编程，多可以存储10组参数设定值，存储的各组数据可以直接或通过USS通信协议装入其他的MM4通用变频器中，还可以用几种语言相互切换显示说明文本，通过USS通信协议连接后，可组态、调试和控制连接在一个网络上的31台变频器。当AOP连接到MM4变频器网络上时，给每台变频器指定唯一的RS-485 USS地址，地址范围为0～30，并有两种操作方式：一种是AOP的主站操作方式，允许AOP访问网络上的每一台变频器，包括对全部控制方式/参数数值的访问；另一种是对网络上所有变频器的广播方式，可同时设定为启动/停止。

PLC是Programmable Logic Controller的缩写，意思就是可编程逻辑控制器。其实这是早期的 PLC，由于它仅仅是用来进行逻辑控制的，所以称为可编程逻辑控制器。但是随着微电子技术的发展，开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元，使PLC不仅可以进行逻辑控制，而且可以进行模拟量的控制。所以在1980年美国电器制造协会（NEMA）又重新命名为可编程控制器（Programmable Controller），但是为了避免和个人计算机（PC，Personal Computer）混淆，继续沿用PLC。

上面只是对它的字面意思的解释，那到底什么是可编程控制器呢？它的定义是可编程控制器是一种数字运算的电子系统，是专为工业环境下应用而设计的。它采用可编程的存储器，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，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程。

对于这个定义有几点说明。

（1）PLC 是一种数字运算的电子系统。这样就限制了它的范围，是在数字运算范围内的电子系统，和其他的电子系统就分开了。也许大家会想到个人计算机也是数字运算的电子系统，为什么不能用呢？这就是它定义的第二部分。

（2）专为工业环境应用而设计的。个人计算机一般是在室温下应用的，而PLC是在工业环境下应用的，它的抗恶劣环境能力强，可以应用在高温下、沙漠中和海洋里等。

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（3）控制各种机械或生产过程。PLC 并不能做什么的工作，主要是做些机械的、生产性的活动。

（4）它采用可编程的存储器，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（这里主要是讲PLC的运行，主要是运行这些指令）。

通过上面对这个定义的理解，头脑中一定会形成这样一个印象，PLC 并不是一个简单的器件，而是一个软件加硬件的结合，它的程序（软件）是核心部分，硬件主要是在外部用来控制机械或者生产过程。可以把PLC想象为就是放在某个地方能够用来做控制的东西。

PLC与单片机有什么区别呢？

（1）PLC 更注重于工业应用，对于防干扰、设备接口、联网、模块化都有完善的技术支撑，使用更简单，但成本高。

（2）单片机技术含量高，使用灵活但是工作量很大，对于抗干扰、模块化要求低，成本低廉，应用广泛。特别适合开发消费电子、商业应用的电子、玩具、家电等。

（3）PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性。

（4）单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可以，PLC是单片机应用系统的一个特例。

（5）不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的能和指标，有一定的互换性，质量有有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统则是八仙过海，各显神通，能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。

后，从工程的角度，谈谈PLC与单片机系统的选用。

（1）对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成率高，可靠性好，但成本较高。

（2）对于量大的配套项目，采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行。好的方法是将单片机系统嵌入PLC，这样可大大简化单片机系统的研制时间，使性能得到保障，效益也就有保证。

那么，PLC到底是哪里来的呢？下面就看本章的第二个问题。

1.2 PLC的产生和发展

早期的控制系统都是继电器控制系统，但是到了20世纪60年代和70年代，继电器控制的缺点就暴露出来了。当然它是有很多优点的，简单易懂、操作方便、价格便宜（例如，一些常开常闭触点、线圈，就这些简单的符号就能表达一个系统，让别人一看简单易懂。在操作方面都是些按钮，操作简便，继电器价格也便宜）。到现在为止并不是说继电器已经完全抛弃了或者不用了，但是主要是用在一些小的系统上。