输入/输出扩展环节是PLC输入/输出单元的扩展部件。当用户所需的输入/输出点数或类型超出主机的输入/输出单元所允许的点数或类型时，可以通过加接输入/输出扩展环节来解决。输入/输出扩展环节与主机的输入/输出扩展接口相连，有两种类型：简单型和智能型。简单型的输入/输出扩展环节本身不带中央处理单元，对外部现场信号的输入/输出处理过程完全由主机的中央处理单元管理，依赖于主机的程序扫描过程。通常，它通过并行接口与主机通信，并安装在主机旁边，在小型PLC的输入/输出扩展时常被采用。智能型的输入/输出扩展环节本身带有中央处理单元，它对生产过程现场信号的输入/输出处理由本身所带的中央处理单元管理，而不依赖于主机的程序扫描过程。通常，它采用串行通信接口与主机通信，可以远离主机安装，多用于大中型PLC的输入/输出扩展。1.3.3　外部设备

（1）编程器。它是编制、调试PLC用户程序的外部设备，是人机交互的窗口。通过编程器可以把新的用户程序输入到PLC的RAM中，或者对RAM中已有程序进行编辑。通过编程器还可以对PLC的工作状态进行监视和跟踪，这对调试和试运行用户程序是非常有用的。

除了上述专用的编程器外，还可以利用微机（如IBM PC），配上PLC生产厂家提供的相应的软件包来作为编程器，这种编程方式已成为PLC发展的趋势。现在，有些PLC不再提供编程器，而只提供微机编程软件，并且配有相应的通信连接电缆。

（2）彩色图形显示器。大中型PLC通常配接彩色图形显示器，用以显示模拟生产过程的流程图、实时过程参数、趋势参数及报警参数等过程信息，使得现场控制情况一目了然。

（3）打印机。PLC也可以配接打印机等外部设备，用以打印记录过程参数、系统参数以及报警事故记录表等。

PLC还可以配置其他外部设备。例如：配置存储器卡、盒式磁带机或磁盘驱动器，用于存储用户的应用程序和数据；配置EPROM写入器，用于将程序写入到EPROM中。

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结合PLC的组成和结构分析PLC的工作原理更容易理解。PLC是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。一个扫描周期主要可分为：

（1）读输入阶段。每次扫描周期的开始，先读取输入点的当前值，然后写到输入映像寄存器区域。在之后的用户程序执行的过程中，CPU访问输入映像寄存器区域，而并非读取输入端口的状态，输入信号的变化并不会影响到输入映像寄存器的状态，通常要求输入信号有足够的脉冲宽度，才能被响应。

（2）执行程序阶段。用户程序执行阶段，PLC按照梯形图的顺序，自左而右，自上而下的逐行扫描，在这一阶段CPU从用户程序的第一条指令开始执行直到*后一条指令结束，程序运行结果放入输出映像寄存器区域。在此阶段，允许对数字量I/O指令和不设置数字滤波的模拟量I/O指令进行处理，在扫描周期的各个部分，均可对中断事件进行响应。

（3）处理通信请求阶段。这是扫描周期的信息处理阶段，CPU处理从通信端口接收到的信息。

（4）执行CPU自诊断测试阶段。在此阶段，CPU检查其硬件、用户程序存储器和所有I/O模块的状态。

（5）写输出阶段。每个扫描周期的结尾，CPU把存在输出映像寄存器中的数据输出给数字量输出端点（写入输出锁存器中），更新输出状态。然后PLC进入下一个循环周期，重新执行输入采样阶段，周而复始。

如果程序中使用了中断，中断事件出现，立即执行中断程序，中断程序可以在扫描周期的任意点被执行。

如果程序中使用了立即I/O指令，可以直接存取I/O点。用立即I/O指令读输入点值时，相应的输入映像寄存器的值未被修改；用立即I/O指令写输出点值时，相应的输出映像寄存器的值被修改。

针对不同要求，这些设备可分为以下 5 个等级：

SIMATIC IPC347 – 高性价比

SIMATIC IPC547 –*新技术和*高性能，价格颇具吸引力

SIMATIC IPC647– 结构极为紧凑，具有极强的工业功能

SIMATIC IPC847 – 结构极为紧凑，具有极强的工业功能

SIMATIC IPC1047 – 极高的性能与可扩展性

IPC 系列 547、647 和 847 的共享工业功能

使用 Intel Core 处理器，可针对工业环境中的复杂自动化任务和计算量很大的 PC 任务实现*高系统性能

设计 24 小时运行

具有监视和诊断功能（如针对温度、风扇、加密狗）

采用前部 LED 概念，实现有效的自诊断，例如，监视 RAID1 组态器中的硬盘、风扇或以太网状态显示器

RAID1 配置（镜像磁盘），可以选用“热插拔”可移动硬盘托架

硬盘*大容量高达 2 TB，可用于存储大批量数据

SSD （固态硬盘驱动）SATA，还可选作为 RAID1 组态

SSD（电子式硬盘）M.2 NVMe

冗余交流电源，可选

尺寸小型紧凑，可以安装在深度仅 500mm 的控制箱中

由于使用了过压通风设计将风扇安装在前部以及防尘滤网，实现了防尘保护

可锁定的前门

由于使用现成的伸缩式导管进行安装，实现了维护友好型设备设计

实现了维护友好型设计，如可从前面更换风扇/过滤网，无需使用工具，打开机箱只需松开一个螺丝。

标准实现为工业工作站或服务器

预安装、激活了操作系统，可以实现快速调试

通过恢复 DVD 或 U 盘，快速恢复 HDD 的交付状态

组件具有高灵活性和可可扩展性

带 PCI 和 PCI Experess 扩展槽

独立的工业化产品设计

SIMATIC IPC347G – 高性能，价格*优

Intel Pentium 和 Intel Core i 系列处理器，第 6 代

可锁定的前盖

上海西门子工业电源经销商

40 °C 室温下不间断工作且无能量损失

可从库存及时提供 7 种配置

供货期大约为 3 年

保证至少 3 年内可获得备件

SIMATIC IPC547J – *新技术和*高性能，价格颇具吸引力

Intel Core i 第 10 代处理器和 Xeon

*大配置且不断电（扼流）情况下，即使环境温度*高可达 40 °C，处理器也可保持*高性能。

可选 RAID5 配置（带奇偶校验的磁盘分条），布置在热插拔可移动硬盘托架中

带附加热备硬盘的 RAID1 和 RAID5 配置，可选

由于使用受控风扇，噪音较低

SIMATIC IPC647E – 结构极为紧凑，具有极强的工业功能

4 个 PCI/PCI Express 插槽可自由用于安装长型扩展卡，实现*高的紧密性

具有高温工作稳定性，即使环境温度*高可达 50 °C，处理器也可保持*高性能

由于使用了特殊的硬盘固定器，实现了高抗震动/撞击能力

Intel Core i 第 8 代处理器和 Xeon

ECC 内存，可选

具有较高组件/设计连续性

主板由西门子开发制造

可用性至少为 5 年

保证至少 5 年内可获得备件

SIMATIC IPC847E– 结构极为紧凑，具有极强的工业功能

11 个 PCI/PCI Express 插槽可自由用于安装长型扩展卡，实现*大的扩展性

带附加热备硬盘或 SSD SATA 的RAID1 和 RAID5 配置，可选

由于其采用两个 Intel® Xeon® CPU，具有极高计算能力

极高的图形处理能力

具有适合工业环境的产品设计