晶体管输出电路注意：S7-200 SMART晶体管输出为源型（高电平），公共端接正。

晶体管输出模块用于带直流负载，每一个输出点的带负载能力一般为零点几安培。因晶体管输出模块为无触点输出模块，所以使用寿命比较长、响应速度快。

（3）晶闸管输出类型：晶闸管输出电路是采用光控双向晶闸管驱动的，所以又叫双向晶闸管输出模块。在图1.14中，T为光控双向晶闸管，R2和C构成阻容吸收保护电路。其工作原理是：当输出锁存器的对应位为1时，发光二极管导通发光，使双向晶闸管T导通，从而使负载得电，同时输出指示灯LED亮，表示该输出点为ON；当输出锁存器的对应位为0时，双向晶闸管T不导通，负载失电，输出指示灯LED灭，表示该输出点为OFF。

晶闸管输出模块需要外加交流电源，带负载能力一般电压为250V，而电流为1A左右，不同型号的外加电压和带负载的能力有所不同。双向晶闸管为无触点开关，使用寿命较长，反应速度快，可靠性高。

PLC的输出电路分为汇点式、分组式、隔离式等类型。【扩展理解】　我们要根据实际负载的需求配置PLC输出模块，当出现多种电流和电压类型时，尽量采用统一输出类型的模块来减少系统的复杂性。例如：控制交流负载时，也可以用晶体管输出模块控制直流中间继电器或者接触器，进而控制220V或者380V的交流负载。

PLC的电源是指将外部输入的交直流电源转换成供CPU、存储器、输入和输出接口等内部电路工作需要的直流电源。许多PLC的直流电源采用外部开关电源，不仅可以给模块供电，还可以为输入和输出设备提供负载电源。

一般继电器输出的CPU模块，输入电源是AC220V。而晶体管输出的CPU模块，输入电源是DC24V。有些CPU模块还集成了负载电源。

20世纪60年代，当时的工业控制主要是以继电器-接触器组成的控制系统。该系统存在着设备体积大，调试和维护工作量大，通用性及灵活性差，可靠性低，功能简单，不具有现代工业控制所需要的数据通信、运动控制及网络控制等功能。

1968年，美国通用汽车制造公司为了适应汽车型号的不断翻新，试图寻找一种新型的工业控制器，以解决继电器-接触器控制系统普遍存在的问题。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点与继电器控制系统的简单易懂、操作方便和价格便宜等优点结合起来，制成一种适于工业环境的通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。1969年，美国数字设备公司根据通用汽车的要求首先研制成功台可编程序控制器，称之为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面。2.PLC的定义

1985年，国际电工委员会（IEC）PLC定义为：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下的应用而设计。它作为可编程序的存储器，用来在其内部存储并执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，且通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”

PLC是可编程序逻辑控制器的英文缩写，随着科技的不断发展，现已远远超出逻辑控制功能，应称之为可编程序控制器（PC），为了与个人计算机（Personal Computer，PC）相区别，故仍将可编程序控制器简称为PLC

PLC一般由CPU（中央处理器）、存储器、通信接口和输入/输出模块几部分组成

CPU的功能是完成PLC内所有的控制和监视操作，一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通过控制总线、地址总线和数据总线与存储器、输入/输出接口电路连接。

（2）存储器在PLC中有两种存储器：系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序存储器用来存放由PLC生产厂家编写好的系统程序，并固化在ROM（只读存储器）内，用户不能直接更改。存储器中的程序负责解释和编译用户编写的程序、监控I/O接口的状态、对PLC进行自诊断、扫描PLC中的用户程序等。用户程序存储器是用来存放用户根据控制要求而编制的应用程序。目前大多数PLC采用可随时读写的快闪存储器（Flash）作为用户程序存储器，它不需要后备电池，掉电时数据也不会丢失。

用户程序存储器属于随机存储器（RAM），主要用于存储中间计算结果和数据、系统管理，主要包括I/O状态存储器和数据存储器。

（3）输入/输出模块PLC的输入/输出模块是PLC与工业现场设备相连接的接口。PLC的输入和输出信号可以是数字量或模拟量，其接口是PLC内部弱电信号和工业现场强电信号联系的桥梁。接口主要起到隔离保护作用（电隔离电路使工业现场与PLC内部进行隔离）和信号调整作用（把不同的信号调整成CPU可以处理的信号）。

西门子S7-1500供货商

2.PLC的特点（1）编程简单，容易掌握

梯形图是使用多的PLC编程语言，其电路符号和表达式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员很快就能学会梯形图语言，并用来编制用户程序。（2）功能强，

PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元器件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器控制系统相比，具有很高的性价比。（3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强

PLC产品已经标准化、系列化和模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。

（4）可靠性高，抗干扰能力强

传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，PLC外部仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元器件，因触点接触不良造成的故障大为减少。（5）系统的设计、安装、调试及维护工作量少

由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器等器件，控制柜的设计、安装和接线工作量大为减少。同时，PLC的用户程序可以先模拟调试通过后再到生产现场进行联机调试，这样可减少现场的调试工作量，缩短设计、调试周期。（6）体积小、重量轻、功耗低

复杂的控制系统使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，PLC的体积较小，且结构紧凑、坚固、重量轻、功耗低。由于PLC的抗干扰能力强，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

功能块图采用类似于逻辑门电路的图形符号，逻辑直观、使用方便，如图1-5所示。该编程语言中的方框左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，方框被“导线”连接在一起，信号从左向右流动，图1-4的控制逻辑与图1-5相同。功能块图程序设计语言有如下特点：

1）以功能模块为单位，从控制功能入手，使控制方案的分析和理解变得容易。

2）功能模块是用图形化的方法描述功能，它的直观性大大方便了设计人员的编程和组态，有较好的易操作性。

3）对控制规模较大、控制关系较复杂的系统，由于控制功能的关系可以较清楚地表达出来，因此编程和组态时间可以缩短，调试时间也能减少。4.顺序功能图

顺序功能图也称为流程图或状态转移图，是一种图形化的功能性说明语言，专用于描述工业顺序控制程序，使用它可以对具有并行、选择等复杂结构的系统进行编程。顺序功能图程序设计语言有如下特点：

1）以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通。

2）对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计时间和调试时间。

3）常用于系统规模较大，程序关系较复杂的场合。

4）整个程序的扫描时间较其他程序设计语言编制的程序扫描时间大大缩短。

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结构文本是一种的文本语言，可以用来描述功能、功能块和程序的行为，还可以在顺序功能流程图中描述步、动作和转换的行为。结构文本程序设计语言有如下特点：

1）采用语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算。

2）需要有计算机程序设计语言的知识和编程技巧，对编程人员要求较高。

3）直观性和易操作性较差。

4）常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制场合。

存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序相当于个人计算机的操作系统，它使可编程控制器具有基本的智能，能够完成可编程控制器设计者规定的各种工作。系统程序由可编程控制器生产厂家设计并固化在ROM中，用户不能读取。用户程序由用户设计，它使可编程控制器完成用户要求的特定功能。存储器的容量以字节为单位。可编程控制器使用以下物理存储器。1.随机存取存储器（RAM）

用户可以用编程装置读出RAM的内容，也可以将用户程序写入RAM，因此RAM又叫读写存储器，它是易失性的存储器，它的电源中断后，存储的信息将会丢失。RAM的工作速度快，价格便宜，改写方便。在关断可编程控制器的外部电源后，可用锂电池保存在RAM中的用户程序和某些数据，锂电池可用2～5年，需要更换锂电池时，由可编程控制器发出信号，通知用户。现在部分可编程控制器仍用RAM来存储用户程序。

读存储器（ROM）

ROM的内容只能读出，不能写入。它是非易失性的，它的电源消失后，仍能保存存储的内容。ROM一般用来存放可编程控制器的用户程序。3.可电擦除可编程的只读存储器（E2PROM）

它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程，兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取的优点，但是将信息写入它需要的时间比RAM长得多。E2PROM用来存放用户程序和断电时需要保存的重要数据。

1.2 S7-1200的硬件S7-1200是西门子公司的新一代小型PLC，它将微处理器、集成电源、输入和输出电路组合到一个设计紧凑的外壳中以形成强大的功能，它具有集成的PROFINET接口、强大的工艺集成性和灵活的可扩展性等特点，为各种小型设备提供简单的通信和有效的解决方案。