输出接口

输出接口用来对PLC的输出进行放大及电平转换，驱动控制对象。输出接口电路由输出锁存器、电平转换电路及输出功率放大电路组成。PLC功率输出电路有3种形式：继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出，如图1-8所示。5.通信接口

每个S7-300/400 PLC均支持MPI协议。不必添加CP（通信处理器）便可将S7设备连接至MPI网络，

PLC的工作原理

PLC系统通电后，首先进行内部处理，包括：①系统的初始化，如设置堆栈指针，工作单元清零，初始化编程接口，设置工作标志及工作指针等；②工作状态选择，如编程状态、运动状态等。PLC系统工作过程对用户编程来说影响不大，但是PLC在运行用户程序时的工作过程对于用户编程者来说关系密切，务必引起用户编程人员注意。

严格地讲，一个扫描周期主要包括：为保障系统正常运行的公共操作占用时间，系统与外界交换信息占用时间及执行用户程序占用时间三部分，如图1-10所示。对于用户编程者来说，没有必要详细了解PLC系统的动作过程，但务必了解PLC在运行状态执行用户指令的动作过程。

PLC在运行状态执行用户指令的动作过程可分为3个时间段。阶段是输入信号采样阶段；第二阶段是用户指令执行阶段；第三阶段是结果输出阶段。

输入信号采样阶段又叫输入刷新（I刷新）阶段，PLC以扫描方式顺序读入外面信号的输入状态（接通或断开状态），并将此状态输入到输入映像存储器中，PLC工作在输入刷新阶段，只允许PLC接受输入口的状态信息，PLC的第二、第三阶段的动作处于屏蔽状态。

用户指令执行阶段：PLC执行用户程序总是根据梯形图的顺序先左后右，从上到下地对每条指令进行读取及解释，并送至输入映像存储器和输出映像存储器中读取输入和输出的状态，结合原来的各软元件的数据及状态进行逻辑运算，运算出每条指令的结果，并马上把结果存入相应的寄存器（如果是输出Q的状态就暂存在输出映像存储器）中，然后再执行下一条指令，直至“END”。在进行用户程序执行阶段，PLC的阶段和第三阶段动作是处于屏蔽状态的，即在此时，PLC的输入口信息即使变化，输入数据寄存器的内容也不会改变，输出锁存器的动作也不会改变。

结果输出阶段也叫输出刷新（Q刷新）阶段，当PLC指令执行阶段完成后，输出映像存储器的状态将成批输出到输出锁存寄存器中，输出锁存寄存器对应着PLC硬件的物理输出点，这时才是PLC的实际输出。在Q刷新时，PLC对阶段和第二阶段是处于屏蔽状态的。

输入刷新、程序执行及输出刷新构成PLC用户程序的一个扫描周期。PLC内部设置了监视定时器（平时说的看门狗），用来监视每个扫描周期是否超出规定的时间，一旦超过，PLC就停止运行，从而避免了由于PLC内部CPU出现故障使程序运行进入死循环。

1.2.3 PLC的编程语言1.梯形图（Ladder Diagram，LAD）

梯形图是使用多的PLC编程语言，如图1-11所示。因与继电器电路很相似，具有直观易懂的特点，很容易被熟悉继电器控制的电气人员所掌握，特别适合于数字量逻辑控制。

西门子S7-300/400 PLC的存储区可以分为装载存储区、工作存储区和系统存储区。1.装载存储器

装载存储器用于保存不包含符号地址和注释的用户程序和系统数据（组态、连接和模块参数等）。有的CPU集成装载存储器，有的可以用微存储器卡（Multi-Media Card，MMC）来扩展，CPU 31xC的用户程序只能装入插入式的MMC。断电时数据保存在MMC存储器中，数据块的内容基本上保留。下载程序时，用户程序被下载到CPU的装载存储器，CPU把可执行部分复制到工作存储器，符号表和注释保存在编程设备中。2.工作存储器

它是集成的RAM存储器，用于存储用户程序和数据，包括组织块、功能、功能块、数据块。为了保证程序执行的快速性和不过多占用工作存储器，只有与程序执行有关的块才会被装入工作存储器。复位CPU的存储器时，工作存储器中数据会被清除，但程序不会被删除。3.系统存储器

系统存储器是CPU为用户运行程序提供的存储区。系统存储器被划分成多个地址区，常用的存储区有过程映像输入区（I）、过程映像输出区（Q）、外部设备输入区（PI）、外部设备输出区（PQ）、位存储区（M）、定时器（T）、计时器（C）、数据块寄存器（DB/DI）、本地数据寄存器（L）、累加器（ACCU）、地址寄存器（AR）和状态字寄存器等。

1）过程映像输入区（I）又称输入继电器区，在每个扫描周期开始时，CPU将输入模块外部端子的状态读入过程映像输入区，该过程称为输入刷新。在执行程序阶段，CPU不理会新状态值，直到下一个扫描周期开始才读入新状态值。

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2）过程映像输出区（Q）又称输出继电器区，在执行程序阶段，产生的各种输出值不是马上送往输出模块，而是先保存在过程映像输出区，等程序执行结束后，CPU马上将过程映像输出区的这些输出值送往输出模块，使之从输出端子产生输出，该过程称为输出刷新。

3）对外部输入/输出设备进行访问，除了可以通过映像区外，还可以通过外部设备输入/输出区（PI/PQ）直接进行访问。但通过外部设备输入/输出区访问时，只能是按照字节、字、双字来存取。由于过程映像区在CPU模块中，所以访问过程映像区要比外部设备输入/输出区速度快得多。

4）位存储区（M）又称辅助继电器，辅助继电器可分为普通型和保持型，普通型继电器在CPU处于停止状态时，其状态全部复位。保持型继电器在CPU处于停止状态时，其状态保持停止前的状态。辅助继电器通常用来保存中间结果。

5）定时器（T）相当于继电器控制系统中的时间继电器。定时器是由位和字组成的复合存储单元，定时器用字单元存储定时时间值，用位单元存储定时器的触点状态。

西门子S7-300/400 PLC的S5定时器有5种，分别是脉冲定时器（SPULSE）、扩展脉冲定时器（SPEXT）、接通延时S5定时器（SODT）、保持型接通延时S5定时器（SODTS）和断开延时定时器（SOFFDT）。定时器有普通型用途和保持型之分，通过STEP7编程软件可以把普通型定义为保持型，或者将保持型定义为普通型。

6）计数器（C）用于计算计数脉冲上升沿的次数，计数器是由位和字组成的复合存储单元，计数器用字单元存储当前计数值，用位单元存储计数器的触点状态。

S7-300/400 PLC的计数器有3种，分别是加计数器、减计数器和加减计数器。

7）数据块可分为共享数据块（DB）和背景数据块（DI），共享数据块用来存放数据，和位存储区使用方法类似，唯一不同的是数据块的存储空间很大。背景数据块直接分配给函数块，作为函数块的静态变量。数据块相当于S7-200/200 SMART PLC中的V区，不同的是共享数据块相当于程序当中直接使用的V区，背景数据块相当于在一些功能配置中进行存储器分配时用到的V区，例如S7-200 SMART在做GET/PUT通信时要分配50个字节的V区地址西门子S7-300/400 PLC的存储区可以分为装载存储区、工作存储区和系统存储区。1.装载存储器

系统存储器是CPU为用户运行程序提供的存储区。系统存储器被划分成多个地址区，常用的存储区有过程映像输入区（I）、过程映像输出区（Q）、外部设备输入区（PI）、外部设备输出区（PQ）、位存储区（M）、定时器（T）、计时器（C）、数据块寄存器（DB/DI）、本地数据寄存器（L）、累加器（ACCU）、地址寄存器（AR）和状态字寄存器等。、

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