各种PLC输入电路结构大都相同，其输入方式有两种类型。一种是直流输入（DC 12V或24V），其外部输入器件可以是无源触点，如按钮、行程开关等，也可以是有源器件，如各类传感器、接近开关及光电开关等。在PLC内部电源容量允许前提下，有源输入器件可以采用PLC输出电源，否则必须外接电源。另一种是交流输入（AC 100~120V或AC 200~240V）。

当输入信号为模拟量时，信号必须经过专用的模拟量输入模块进行A/D转换，然后通过输入电路进入PLC。输入信号通过输入端子经RC滤波、光隔离后进入内部电路。

（2）输出模块

数字量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等设备。为适应不同负载需要，各类PLC的数字量输出都有3种方式，即继电器输出、晶体管输出及晶闸管输出。继电器输出方式*常用，适用于交、直流负载，其特点是带负载能力强，但动作频率与响应速度慢；晶体管输出适用于直流负载，其特点是动作频率高，响应速度快，但带负载能力小；晶闸管输出适用于交流负载，响应速度快，带负载能力不大的场合。

模拟量输出模块用来控制调节阀、变频器等执行装置。

输入/输出模块除了传递信号外，还具有电平转换与隔离的作用。此外，输入/输出点的通断状态由发光二极管显示，外部接线一般接在模块面板的接线端子上，或使用可拆卸的插座型端子板，不需断开端子板上的外部连线，就可以迅速地更换模块。4.编程装置

编程装置是用来对PLC进行编程和设置各种参数的。通常PLC编程有两种方法：一是采用手持式编程器，体积小，价格便宜，它只能输入和编辑指令表程序，又叫作指令编程器，便于现场调试和维护；另一种方法是采用安装有编程软件的计算机和连接计算机与PLC的通信电缆，这种方式可以在线观察梯形图中触点和线圈的通断情况及运行时PLC内部的各种参数，便于程序调试和故障查找。程序编译后下载到PLC，也可将PLC中的程序上载到计算机。程序可以存盘或打印，通过网络还可以实现远程编程和传送。5.电源

PLC使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供5V、±12V、24V等直流电源。小型PLC一般都可以为输入电路和外部的电子传感器（如接近开关等）提供24V直流电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。6.外围接口

通过各种外围接口，PLC可以与编程器、计算机、PLC、变频器、EEPROM写入器和打印机等连接，总线扩展接口用来扩展I/O模块和智能模块等。

2.2 S7-1200 PLC的硬件结构

S7-1200的CPU将微处理器、集成电源、输入电路和输出电路组合到一个设计紧凑的外壳中，以形成功能强大的PLC。S7-1200 PLC作为紧凑型自动化产品的新成员，目前有5款CPU，CPU 1211C、CPU 1212C、CPU 1214C、CPU 1215C和CPU 1217C

每款CPU根据电源信号和输入/输出信号的类型有不同的型号，其本机自带数字量输入/输出点数亦有所差异，具体数据见表1-1。

S7-1200的CPU都支持扩展一个信号板（Signal Board），而对于信号模块（SignalModule），CPU 1211C不支持，CPU 1212C支持2个，CPU 1214C、1215C、1217C支持*多8个。S7-1200 PLC都自带至少一个PROFINET接口，都支持*多3个扩展通信模块。

S7-1200 PLC的附件还包括存储卡、电源和以太网交换机等。通过存储卡，将一个程序转移到多个CPU，只需简单地将内存卡安装到CPU中并执行一个上电周期，处理过程中CPU内的用户程序不会丢失。

2.2.1 S7-1200 PLC的CPU模块

S7-1200 PLC不同型号的CPU面板是类似的

CPU有3类状态指示灯，用于提供CPU模块的运行状态信息。

（1）STOP/RUN指示灯

该指示灯的颜色为纯橙色时指示STOP模式，纯绿色时指示RUN模式，绿色和橙色交替闪烁时指示CPU正在启动。

（2）ERROR指示灯

该指示灯的颜色为红色闪烁时指示有错误，如CPU内部错误、存储卡错误或组态错误（模块不匹配）等，纯红色时指示硬件出现故障。

（3）MAINT指示灯

该指示灯在每次插入存储卡时闪烁。

CPU模块上的I/O状态指示灯用来指示各数字量输入或输出的信号状态。

CPU模块上提供一个以太网通信接口用于实现以太网通信，还提供了两个可指示以太网通信状态的指示灯。其中，“link”（绿色）点亮指示连接成功，“Rx/Tx”（黄色）点亮指示传输活动。

拆下CPU上的挡板可以安装一个信号板。通过信号板可以在不增加空间的前提下给CPU增加I/O和RS485通信功能。目前，信号板包括数字量输入、数字量输出、数字量输入/输出、模拟量输入、模拟量输出、热电偶和热电阻模拟量输入以及RS485通信等类型。

另外，S7-1200 PLC的I/O接线端子是可拆卸的。

如有的数控系统，其逻辑量控制用的内置PLC，就可用内插板式的PLC代替。它有输入点、输出点，以及通信口、扩展口和编程口等。它可实现PLC所有的功能，但它只是一个控制板，可很方便地镶嵌到有关装置中。

1.4.2 PLC与单片机、计算机的比较

目前，应用于控制场合的控制装置除了PLC，还包括单片机系统以及各种工业计算机等，它们拥有不同的特点，适合不同的应用环境。

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统，它具有一个完整计算机所需要的大部分部件，包括CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会配有外存；同时，集成诸如通信接口、定时器及实时时钟等外围设备。而现在*强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络以及复杂的输入/输出系统集成在一块芯片上。它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但是由于稳定性和抗电磁干扰能力比较差，需要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定。

而计算机系统与PLC相比较，计算机的编程语言为汇编语言或**语言，其门槛要高于梯形图等编程语言，另外计算机系统的工作环境要求很高，为满足工业级的可靠性要求需要进行很多的特殊设计，也大大提高了其应用成本。

PLC的基本结构

从结构形式上，PLC可分为整体式和模块式两大类。不论哪种类型的PLC，其基本结构都是相同的

1. CPU

与通用计算机一样，PLC中CPU也是整个系统的核心部件，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的地址总线、数据总线和控制总线构成。此外，还有外围芯片、总线接口及有关电路。CPU在很大程度上决定了PLC的整体性能，如整个系统的控制规模、工作速度和内存容量等。

CPU中的控制器控制PLC工作，由它读取指令，解释并执行命令。工作的时序（节奏）则由振荡信号控制。

CPU中的运算器用于完成算术或逻辑运算，在控制器的指挥下工作。

CPU中的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果。它也是在控制器的指挥下工作。

作为PLC的核心，CPU的功能主要包括以下几个方面。

1）CPU接收从编程器或计算机输入的程序和数据，并送入用户程序存储器中存储。

2）监视电源、PLC内部各个单元电路的工作状态。

3）诊断编程过程中的语法错误，对用户程序进行编译。

4）在PLC进入运行状态后，从用户程序存储器中逐条读取指令，并分析、执行该指令。

5）采集由现场输入装置送来的数据，并存入指定的寄存器中。

6）按程序进行处理，根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出状态或数据寄存器的内容。

7）根据输出状态或数据寄存器的有关内容，将结果送到输出接口。

8）响应中断和各种外围设备（如编程器、打印机等）的任务处理请求。

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当PLC处于运行状态时，首先以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入相应的输入缓冲区。然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行完毕之后，*后将I/O缓冲区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置。如此循环运行，直到PLC处于停机状态，用户程序停止运行。

CPU模块一般都有相应的状态指示灯，如电源指示、运行停止指示、输入/输出指示和故障指示等。总线接口用于扩展连接I/O模块或特殊功能模块，内存接口用于外部存储器，外设接口用于连接编程器等外部设备，通信接口则用于通信。此外，CPU模块上还有用来设定工作方式和内存区等的设定开关。