一体化机型的PLC将电源部件集成在主机内，只需从电网引入外界电源即可，扩展单元的用电可通过扩展电缆馈送。模块式PLC通常需要专用的电源模块，在选择电源模块时要考虑功率的问题，可以通过查阅模块技术手册得到各个模块的功耗，其总和再加上裕量就是选择电源模块的依据。注意，有些情况下需要PLC电源通过I/O单元驱动传感器和负载，这一部分功耗也必须考虑在内。第五节 PLC的软件基础

PLC是一种通用的、商业化的工业控制计算机，与个人计算机相仿，用户程序必须在系统程序的管理下才能运行。本节首先介绍PLC系统监控程序的运行情况，然后再介绍用户指令系统的相关内容。一、系统监控程序

系统监控程序的运行从设备上电开始，经过初始化程序后进入循环执行阶段。在循环执行阶段要完成的操作有四大类：以故障诊断、通信处理为主的公共操作；联系工业现场的数据输入、输出操作；执行用户程序的操作；服务于外部设备的操作。图1-9是系统监控程序执行过程框图，图中的输入刷新、用户程序执行、输出刷新三部分内容在第三节专门讲过，这里只介绍其他几部分。1.初始化程序

作用是清零各个标志寄存器，清零输入、输出映像寄存器，清零所有计数器，复位定时器等，即为PLC开始正常工作“清理现场”。2.CPU自诊断

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自诊断主要包括检查电源电压是否正常，I/O单元的连接是否正常，用户程序是否存在语法错误，对监控定时器定期复位等。监控定时器又常被称为“看门狗”（Watch Dog Timer，WDT），其定时时间略长于整个程序的循环周期，系统程序总在某一固定阶段对它重新装入定时初值，所以只要系统工作正常，监控定时器就永远不会申请定时到中断。否则，如果监控定时器申请定时时间到中断，就一定意味着系统的某处出现了问题，系统会响应其中断，并在中断处理程序中对故障信息做相应处理。

模块式PLC是将PLC各组成部分，分别做成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成，模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。

还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行连接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。二、按功能分类

根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。

（1）低档PLC

具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可以有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。

（2）中档PLC

除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。

（3）高档PLC

除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。

按I/O点数分类

根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。

（1）小型PLC

I/O点数在256点以下的为小型PLC。其中，I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC。

（2）中型PLC

I/O点数在256点以上2048点以下的为中型PLC。

（3）大型PLC

I/O点数为2048点以上的为大型PLC。其中，I/O点数超过8192点的为超大型PLC。

在实际应用中，一般PLC功能的强弱与其I/O点数的多少是相互关联的，即PLC的功能越强，其可配置的I/O点数越多。因此，通常我们所说的小型、中型、大型PLC，除指其I/O点数不同外，同时也表示其对应功能为低档、中档、高档。

西门子公司的PLC产品有SIMATIC S7、M7和C7等几大系列。

S7系列是传统意义的PLC产品，其中的S7-200系列属于整体式小型PLC，用于代替继电器的简单场合，也可以用于复杂的自动控制系统。S7-300系列是模块化的中小型PLC，*多可以扩展32个模块，适用于中等性能的控制要求。S7-400是具有中高性能的PLC，采用模块化无风扇设计，可以扩展200多个模块，适用于对可靠性要求极高的大型复杂控制系统。S7-300/400可以组成MPI（多点接口）、PROFIBUS网络和工业以太网等。

SIMATIC M7-300/400PLC采用与S7-300/400相同的结构，它可以作为CPU或功能模块使用。其显著特点是具有AT兼容计算机的功能，使用S7-300/400的编程软件STEP7和可选的M7软包，可以用C、C++或CFC（Continuous Function Chart，连续功能图）这类**语言来对M7-300/400PLC编程。M7适合于需要处理的数据量大，对数据管理、显示和实时性有较高要求的系统使用。

SIMATIC C7由S7-300PLC、HMI（人机界面）操作面板、I/O、通信和过程监控系统组成，整个控制系统结构紧凑，面向用户的配置、数据管理与通信集成在一起，具有很高的性能价格比。由于高度集成，节约了30%的安装空间，可以和谐地集成到SIMATIC控制产品家族中，保证正确的数据交换

S7-300一般包括电源模块（PS）、CPU、信号模块（SM）、功能模块（FM）、接口模块（IM）和通信处理器（CP）模块等。S7-300的CPU模块（简称为CPU）都有一个编程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一个MPI（多点接口）网络或DP网络，CPU采用智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常并记录错误和特殊系统事件。功能*强的CPU的RAM为512KB，*大有8192个存储器位，512个定时器和512个计数器，数字量*大为65536，模拟量通道*大为4096，计数器的计数范围为1～999，定时器的定时范围为10ms～9990s，有350条指令。

S7-300中还有看门狗中断、过程报警、日期时间中断和定时中断等功能。S7-300已经将HMI服务集成到操作系统内部，大大降低了人机对话编程的难度。

图3-2 S7-300的安装二、S7-300的系统结构

S7-300采用紧凑和无槽位限制的模块结构，将电源模块、CPU、信号模块、功能模块、接口模块和通信处理器等安装在导轨上。轨道为一种专门的金属机架，只需要将模块挂在DIN标准的安装轨道上，用螺钉锁紧就可以了。有很多种不同长度规格的导轨供用户选择。

电源模块总是安装在机架的*左边，CPU模块紧紧靠近电源模块，如果还要安装接口模块，则把接口模块安装在CPU模块的右边。S7-300用背板总线将除电源模块之外的各个模块连接起来，背板总线集成在模块上，模块通过U形总线连接器相连接，每个模块都有一个总线连接器，后者插在各模块的背后。安装时先将总线连接器插在CPU模块上，并固定在导轨上，然后依次装入各个模块。外部接线接在信号模块和功能模块的前连接器的端子上，前连接器用插接的方式安装在模块前门后面的凹槽中。

每个轨道*多只能安装8个信号模块、功能模块和通信处理器模块。当系统需要大于8个模块时，则可以增加扩展机架。除了带CPU的中央机架（CR）外，*多可以增加3个扩展机架（ER），每个机架可以插入8个模块（不包括电源模块、CPU和接口模块），4个机架*多可以安装32个模块。